浅谈关于时空相对性的一种新认识

作者：崔蕴华

　　笔者曾结合所从事的科研工作对Doppler效应进行比较深入的思考，提出了波速的普适不变与等效Galileo迭加的二重性、波源自观测Doppler效应、推迟Doppler效应等新的认识。在2010年第3期《前沿科学》发表的《关于时空相对性的一种新认识》一文是关于Doppler效应理解的逻辑延伸。

　　笔者认为，相对性理论是基于观测的理论，而观测的直接基础只能是在源与接收者之间传播的作为物质形态存在的场（波），因此，宏观和宇观世界相对性的本原是接收者在相对轨道运动中以有限光速对源或其承载的事件的观测。运动点电荷的（推迟）势体现了静电场的协变，Doppler频移体现了电磁波的频率协变，时空相对性则体现了对电磁波所承载的时间、空间量的协变，它们本质上都是电磁波（场）对接收者与源之间的相对运动效应，具有深刻的内在一致性。

　　根据这一基本认识，笔者将狭义相对论（SR）基于有限速度的光信号观测的核心思想融入经典Galileo变换，从一个新的视角对物理世界的相对性问题进行了探索，初步结论归纳为接收者和源之间相对运动的Galileo-SR变换，以及考虑推迟观测效应的Galileo-RET变换，并据此导出了基于有限光速的Galileo时空相对性、推迟相对性关系。在这样一个尝试性思维框架内，时间与空间独立、闭环运动中时空守恒、Newton力学无须改变仍适用于相对运动的惯性系。

　　本文的分析还说明，SR是以有限光速对轨道运动进行观测角均匀分布的统计观测的理论，其时间延缓和横向Doppler频移结论适用于对轨道运动的横向观测，但对轨道运动的一般观测不能适用。

　　笔者认为，SR提出百余年，对于相对性物理的发展和相对性观念的普及起到了积极的推动作用。SR基于有限光速平等观测的相对性思想和观测方法，是对人类直观经验的超越，几乎是大尺度宏观和宇观观测的唯一可操作的方法。本文结论是SR相对性思想和观测方法的直接结果，区别仅在于对“光速不变”的理解不同。我相信，经受了百年洗礼的相对性理论一定会逐步去伪存真、反映物理真实。

　　本文的工作只是由Doppler效应研究进一步引伸的理论思考，完全是探索性的。限于笔者所熟悉的研究领域，未能涉及更加深刻的时空本质的讨论。因此，本文如有可取之处，只作抛砖引玉，完全可能出现错误，唯愿通过批评和讨论逐步接近物理真实。

　　（作者系空军装备研究院通信所高级工程师）