在科學(xué)的浩瀚星空中，相對論無疑是一顆極為耀眼的星辰，自愛因斯坦提出以來，它深刻地改變了我們對時(shí)空和宇宙的認(rèn)知。然而，近日一位來自深圳的機(jī)械工程師張仰彪，憑借著自己對科學(xué)的執(zhí)著與鉆研，向這一經(jīng)典理論發(fā)起了挑戰(zhàn)，他針對行相對論提出的147個(gè)問題如同一顆顆投入平靜湖面的石子，激起了層層漣漪。因篇幅所限，我們先聚焦于其中最核心的 6 個(gè)問題，一同來感受這場科學(xué)探討的魅力與深度。

<1> 一同時(shí)的相對性：視角改變引發(fā)的矛盾困境。

作為狹義相對論的首個(gè)推論，同時(shí)的相對性一直以來都備受關(guān)注。愛因斯坦認(rèn)為：在兩個(gè)做相對運(yùn)動(dòng)的慣性系A(chǔ)和B中，慣性系A(chǔ)里同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在慣性系B中由于無法同時(shí)接收到標(biāo)志著這兩個(gè)事件開始的光信號，所以這兩個(gè)事件就不是同時(shí)發(fā)生的。

張仰彪以一個(gè)生動(dòng)的火車經(jīng)過站臺的思想實(shí)驗(yàn)來闡述他的疑問。想象一下，一列火車勻速駛過平直的站臺，當(dāng)火車上的乘客恰好經(jīng)過站臺中點(diǎn)時(shí)，一道閃電同時(shí)照亮了站臺進(jìn)、出兩端的柱子。按照狹義相對論，由于乘客迎著火車運(yùn)動(dòng)前方的反光在前行，所以兩根柱子的反光就會(huì)先后到達(dá)乘客的眼睛。

可是，運(yùn)動(dòng)是相對的呀!倘若我們把火車視為靜止，站臺在運(yùn)動(dòng)，又會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況呢?根據(jù)光的傳播特性，光一旦離開光源就與光源無關(guān)了，站臺兩端柱子反射的光的速度都是 c，且這兩道光在出發(fā)時(shí)與車上乘客的距離相同，如此一來，這兩道光必然會(huì)同時(shí)到達(dá)乘客的眼睛。

同一個(gè)物理過程，僅僅因?yàn)橛^察視角的變換，就出現(xiàn)了兩種截然不同的結(jié)果，這該如何解釋呢?這就好比我們從不同的角度看同一幅畫，卻看到了完全不同的畫面內(nèi)容，著實(shí)令人困惑不已。

<2> 動(dòng)鐘變慢：火車?yán)锏臅r(shí)間究竟由誰代表?

愛因斯坦提出，兩個(gè)做相對慣性運(yùn)動(dòng)的慣性系，彼此都會(huì)觀察到對方的時(shí)間流逝速率變慢，這便是著名的動(dòng)鐘變慢效應(yīng)。

而張仰彪對此提出了自己的見解。在火車經(jīng)過站臺的場景中，為何在研究時(shí)間流逝時(shí)僅僅聚焦于光呢?假如從車廂頂部自由釋放一個(gè)鋼球，由于火車做平穩(wěn)的慣性運(yùn)動(dòng)，車廂內(nèi)的乘客會(huì)看到鋼球垂直下落，而車外站臺上的站長卻看到鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡則是指向火車斜前下方的一條拋物線。在站長眼中鋼球的運(yùn)動(dòng)路程更長，但鋼球的運(yùn)動(dòng)完全符合伽利略速度疊加原理，站長看到其運(yùn)動(dòng)速度與火車速度疊加后，更快了。在這種情況下，并沒有出現(xiàn)矛盾。那么，為何這個(gè)鋼球不能代表火車?yán)锏臅r(shí)間流逝速率與站臺上一致呢?

進(jìn)一步思考，火車內(nèi)部除光之外的所有物質(zhì)實(shí)體的運(yùn)動(dòng)，包括所有亞原子粒子的運(yùn)動(dòng)，在火車外的人看來都遵循伽利略速度疊加原理，這難道都不能說明火車?yán)锏臅r(shí)間流逝速率并未變慢嗎?愛因斯坦為何僅僅因?yàn)閷疖噧?nèi)某一道光的行為有個(gè)基于光速不變假設(shè)的認(rèn)識，就得出火車?yán)锏臅r(shí)間變慢的結(jié)論?這是否是以偏概全呢?這就如同我們僅僅根據(jù)一朵花的顏色來判斷整個(gè)花園的色彩，顯然是不合理的。

此外，愛因斯坦在推導(dǎo)動(dòng)鐘變慢理論時(shí)，僅僅研究一動(dòng)、一靜兩個(gè)坐標(biāo)系，由于坐標(biāo)系中沒有實(shí)物，所以他就忽略了研究周圍環(huán)境中相關(guān)的實(shí)物。這就好比搭建一座房屋，卻忽略了最重要的基石，這樣的推導(dǎo)過程是否存在漏洞呢?

<3> 推導(dǎo)動(dòng)鐘變慢時(shí)忽視動(dòng)尺變短，合理性存疑。

愛因斯坦在推導(dǎo)動(dòng)鐘變慢理論時(shí)，運(yùn)動(dòng)的慣性系里的各種長度尺寸在靜止的觀察者看來是不變的。然而，張仰彪指出，這并不合理。

我們知道，動(dòng)尺縮短效應(yīng)與動(dòng)鐘變慢效應(yīng)在物體低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其影響程度都極小，且處于同一個(gè)數(shù)量級。這就好比計(jì)算一個(gè)公司的盈利，若老板來算，估計(jì)一下，精確到萬元就足夠了，此時(shí)，公司產(chǎn)品售價(jià)的微小變化，老板一般是不會(huì)在意的。但若是會(huì)計(jì)來算，就必須精確到分，此時(shí)公司任何一款產(chǎn)品的售價(jià)，變化一分錢都不能忽略，都必須計(jì)算進(jìn)去。同理，在研究微小的動(dòng)鐘變慢效應(yīng)時(shí)，微小的動(dòng)尺變短效應(yīng)同樣不可忽視。

而且，從理論上來說，動(dòng)尺變短效應(yīng)和動(dòng)鐘變慢效應(yīng)在物體的運(yùn)動(dòng)過程中總是同時(shí)存在的。那么，愛因斯坦在當(dāng)初推導(dǎo)動(dòng)鐘變慢理論時(shí)，就沒有任何理由不考慮動(dòng)尺變短效應(yīng)，否則就違背了理論物理追求精確的基本要求。這就如同在研究一種新藥時(shí)，只考慮藥物的殺菌效果，就給出了服用劑量，卻不考慮藥物對人的毒副作用，這肯定是不對的，因?yàn)樗幬锏寞熜Ш投靖弊饔靡欢ㄊ峭瑫r(shí)對人起作用的，在研究時(shí)要一并研究，不能顧此失彼。

<4> 雙生子佯謬：閔氏幾何的解釋為何難以服眾?

雙生子佯謬是相對論中一個(gè)饒有趣味的問題。一對雙胞胎兄弟，哥哥乘坐飛船去進(jìn)行太空旅行，弟弟留在地球上。依據(jù)狹義相對論的動(dòng)鐘變慢理論，哥哥在太空中長期做慣性飛行，其時(shí)鐘一直為動(dòng)鐘，一直存在動(dòng)鐘變慢效應(yīng)，所以當(dāng)哥哥回到地球后，會(huì)比留在地球上的弟弟更年輕。

然而，運(yùn)動(dòng)的相對性使得問題變得復(fù)雜起來。哥哥在飛船中看到地球離他而去，又飛回來，他認(rèn)為自己是靜止的，留在地球上的弟弟的時(shí)鐘才一直是動(dòng)鐘，是弟弟發(fā)生了動(dòng)鐘變慢效應(yīng)，最終弟弟應(yīng)該比自己更年輕。兄弟二人的想法完全相反，那么究竟誰的想法會(huì)成為現(xiàn)實(shí)呢?這就如同拋硬幣，但只能拋一次，究竟那一面會(huì)朝上呢?

雙生子問題本身很簡單，但它的解釋卻很困難。而用閔氏幾何來解釋雙生子佯謬，被稱為雙生子問題的現(xiàn)代解釋或終極解釋。但張仰彪認(rèn)為，這種解釋并不成立。因?yàn)椋p生子問題的根源在于狹義相對論的動(dòng)鐘變慢理論，而動(dòng)鐘變慢理論又基于光速不變假設(shè)。所以要證明雙生子問題里上天飛行的哥哥最后一定比留在地球上的弟弟更年輕，就必須證明光速不變假設(shè)的正確性。

然而，閔氏幾何同樣建立在光速不變假設(shè)之上，它與狹義相對論是同門同類、同宗同源的兩套新理論，就像是兩棵從同一粒種子里生長出來的樹，只不過一個(gè)側(cè)重于數(shù)學(xué)，一個(gè)側(cè)重于物理罷了。用閔氏幾何來解釋雙生子佯謬，就是自己在證明自己，這屬于自我證明或循環(huán)證明，在邏輯上是站不住腳的。這就如同在法庭上，哥哥給弟弟作證，通常是無效的，因?yàn)樗麄兌送谕濉⒗嫦嚓P(guān)，不能互相證明。

<5> 動(dòng)尺縮短：變速過程引發(fā)的理論困境。

愛因斯坦提出，兩個(gè)做相對慣性運(yùn)動(dòng)的慣性系，都會(huì)觀察到對方沿著運(yùn)動(dòng)方向的長度縮短，這就是動(dòng)尺縮短效應(yīng)。

但張仰彪發(fā)現(xiàn)，按照狹義相對論的動(dòng)尺變短理論，我們所看到的與我們有相對慣性運(yùn)動(dòng)的一個(gè)物體，其在運(yùn)動(dòng)方向上的長度縮短，必然是在從相對我們靜止開始的加速運(yùn)動(dòng)過程中逐漸形成的。當(dāng)那個(gè)物體停止加速，運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定后，其長度不再繼續(xù)縮短和變化。這似乎表明，是變速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了動(dòng)尺變短，而非慣性運(yùn)動(dòng)。

但是，我們都知道，狹義相對論來自于愛因斯坦對慣性系的研究，它僅適用于慣性系，并不適用于各種典型的變速系統(tǒng)。這就好比把一把鑰匙硬塞進(jìn)一個(gè)不匹配的鎖孔，不應(yīng)該能打開，但卻打開了。動(dòng)尺縮短理論與狹義相對論適用范圍之間的這種矛盾，讓人不禁對該理論的自洽性產(chǎn)生了懷疑。

<6> 相對論的驗(yàn)證：銫原子鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)疑點(diǎn)重重。

相對論一直以來都在尋求實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，然而，張仰彪認(rèn)為，目前相對論所有的驗(yàn)證都存在問題，其中銫原子鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)典型例子。 銫原子鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)是狹義相對論的一個(gè)著名驗(yàn)證，旨在驗(yàn)證動(dòng)鐘變慢效應(yīng)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，向西環(huán)球飛行一圈的飛機(jī)上的銫鐘，比地面上的銫鐘快 273 納秒;而向東環(huán)球飛行一圈的銫鐘，比地面上的銫鐘慢 59 納秒。

地球作為一個(gè)典型的弱慣性系，完全符合狹義相對論的適用條件。根據(jù)動(dòng)鐘變慢理論，以地面上的時(shí)鐘為參照，無論向東還是向西飛行的飛機(jī)上的時(shí)鐘都是動(dòng)鐘，都應(yīng)該比地面上的時(shí)鐘慢，且慢的程度應(yīng)該大致相同。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻顯示向西飛的飛機(jī)上的時(shí)鐘比地面上的時(shí)鐘更快，這與動(dòng)鐘變慢理論背道而馳，難道存在動(dòng)鐘變快現(xiàn)象?但相對論里沒提這回事啊。

除非我們改變觀察視角，從太陽的角度來觀察這個(gè)實(shí)驗(yàn)，考慮上地球在自轉(zhuǎn)，或許能夠解釋得通。但狹義相對論遵循狹義相對性原理，強(qiáng)調(diào)以某個(gè)慣性系本身為觀察視角去觀察其它慣性系并得出結(jié)論。在解釋銫鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須始終以靜止在地面上的銫鐘為觀察視角，去觀察天上飛行的銫鐘，才符合相對論的宗旨。況且，在這個(gè)問題里如果需要考慮地球的自轉(zhuǎn)，那地球的公轉(zhuǎn)要不要考慮?還有，太陽系整體在以每秒220公里的速度在銀河里狂奔，要不要不考慮?都考慮上，還能研究下去嗎?還能有確定的結(jié)果嗎?

如此一來，銫鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與狹義相對論的動(dòng)鐘變慢理論其實(shí)完全不符，這無疑給相對論的驗(yàn)證蒙上了一層陰影。

張仰彪提出的這 6 個(gè)問題，以及未在此詳細(xì)介紹的另外141個(gè)問題，每一個(gè)都簡單、明了，卻又意義重大。科學(xué)的發(fā)展往往源于不斷地質(zhì)疑與探索，正如古人云：“學(xué)貴有疑，小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。” 這些問題的提出，無疑是全世界對相對論進(jìn)行一次重大研討的契機(jī)。科學(xué)界的相關(guān)專家們理應(yīng)對此予以重視，給出合理的解答。這場關(guān)于相對論的探討，或許將為我們打開一扇通往全新科學(xué)認(rèn)知的大門，讓我們拭目以待，看看科學(xué)的未來會(huì)走向何方。