宇宙不系列六：相对不实在。
相对不实对，绝对不实在。
导读，上篇：时间不回头，时间心理学、热力学箭头。
本篇：相对论核心——相对——不对等。
序，STEM：Science、TechnoIogy、Engineering、Mathematics。
梗stem，除梗机stemmer。
等于不等于——哲学上的思考。
一、不完备性定理——理论不完美。
悖论不完备。数学Mathematics，哲学的起点，学问的基础。数学Maths与Science，TechnoIogy，Engineering，有所不同，词尾有S，数学本义是不可数名词。数学的梗——stem——哥德尔不完备性定理——包含初等数论的陈述，完备与无矛盾不能兼容。stemmer在说谎——对否？公理即假设，假设总与现实存在区别，未解决悖论常有，基于公理的理论不完备。
一不等于一。定义数字0、1、2、3、4……构建了数学大厦，分支众多，硕果累累。基于1+1=2、自然数+1=后续相邻自然数公理，乘除加减乘方开方，延伸出正负数、无理数、实数虚数、无穷极限、逻辑概率。概率统计上，整体合为1，不可能均为0，逻辑上，逻辑真为1，逻辑非为0。0.999……=1吗？数值上证明相等，然而，一边是无限循环小数，另一边是整数，怎么相等？逻辑去哪儿啦？司空见惯的数字一，本质何在？一个苹果不等于另一个苹果，现在的苹果不等于过去的苹果。0.999……与1之间存在无穷小量差；数字本身没长度，凭什么0到1之间距离为1，凭空有了长度？数学上，=等于等同，现实中，微观世界，真空不空，不确定性原理，真空中位置与动量不可同时确定，完全等同的物质不可确定，哪怕是0，也不全同，来句绕口令：等于不等于等于，等于不等于等同，这一不等于那一。
模型不切实。现代科学理论基于数学定量分析，哥德尔不完备性原理，注定了不完备——相对论与量子力学各行其道，尚不融洽。我们只能用光来看宏观世界，还不能同时看到任何物质的全貌，没有透视眼，看到的只是某一侧面——某一方面的投影，更糟的是，我们远看无法看得太远——太远看不到，近看还是近视眼--微观世界看不清。无法摆脱正确认知局限性。理论模型只能近似地模拟现实世界某一侧面投影，构造个单位圆，圆周率己精确到百亿位，现实精度至多纳米级，真相是，计算越精确越不切实——我们的实践检验技术数据与数学模型有别，万有引力常数G、光速C等等自然常数，甚至数学常数e、π的确切数值不可知。
理论不完美。研究地球公转，将地球、太阳当成两个质点，研究地球自转，即找不准地心，又把太阳月亮丢在一边不管，丢三拉四是科学家的强项，目前只有两个大例外——爱因斯坦和狄拉克。爱因斯坦相对论基于三个原理，一套黎曼数学，形成一整套自洽的理论，得出E=MC²，给出了场方程，预言了光线偏折、水星近日点进动，引力红移、引力拖曳效应、引力波，被先后一一证实。真正的质能公式E²=(PC)²+(MoC²)²，狄拉克将平方开了，得到广泛应用于量子力学的狄拉克方程，构建了孤独的狄拉克函数、得到了特殊正负电荷解，预言并被证实了正电子。虽然相对论钟慢、尺缩、黑洞……等等，依然是未曾盖棺定论的热点话题，或许太多人忘了那个不想去领诺贝尔奖的保罗•狄拉克，忘了爱因斯坦与狄拉克才是量子力学主要奠基人，忘了光电效应一份份，忘了量子自旋它不转。太多人只记得广相与量子论的“矛盾”。
科学理论在螺旋式上升，不完美才对。
二、光速不变原理——超距不实时。
尺钟不分离。尺缩、钟慢、质增是狭义相对论之推论三兄弟。质增效应公式：M=Mo/√(1-V²/C²)，由E=MC²、P=MV，代入质能方程E²=(PC)²+(MoC²)²，简单换算即可得。质能方程被狄拉克正电子预言证实，△E=△MC²，由原子、氢、弹佐证，动量P=MV质速之积没多大毛病——质增公式成立。质疑质增效应的，几乎被别人核没了。尺缩效应——长距才明显，也没尺子好量，想量也够不着——质疑尺缩效应的，几乎被自己吓没了。只剩下钟慢效应，一直被恶心，质疑钟慢效应成为攻击狭相（广相够不着）的钝刀。归根结底，光速不变原理还没进入普遍常识殿堂，质疑的狭相的，几乎都忘了，钟慢与尺缩是连体兄弟——这边钟慢那边尺缩，尺钟合体不分离，光速不变。
绝对不实在。躺在床上，坐地日行十万八千里，看看星空，你转他转只有我不转，想想现实，我不特殊也在转动中，失去了方向感——绝対空间无基点。相对性原理——狭义上，所有惯性系平权，广义上，所有非惯性系平权，相对论抛弃了绝对时空——绝对的实在找不到。
相对不需梗。相对论之所以叫相对论，因为一切都相对。相对性原理——宇宙中所有物理规律统一，与参照系的选择无关——本质就是因果论，现代科学的目的在于找寻普适的定量关系的因果论。相对性原理普适、无梗。
超距不少梗。经典力学中牛顿第二定律，万有引力定律，忽略了空间距离，表现为超距作用。牛二定律在平常生活中应用精度足够，甚至还据此发现了许多太阳系行星，但在航空航天、卫星定位、天文观测中，相对论效应显现，绕不开超距作用之梗，经典力学解释不了光线偏折、水星进动、引力红移现象。
光锥不可越。所有观测到的的传递实效应最快速度，目前还没有突破光速的实证，当前只能认可实效应传递速度最快为光速。现在的你，只能享受8分钟前太阳发出的阳光，地球激光，8分钟后才能到达太阳，ds=Ct，移形换位所必须时间随距离线性增长，所有实效应，均光速延迟到达，光锥之外，效应超距未至。
光锥之外光速延迟效应，不实时对应。
不等于等于——数学上的模拟。
一、最短时间原理——瞬时不可达。
最速曲线不直线。最速曲线，是旋轮线——典型的车轮上石子运动轨迹线，是条摆线。一个质点，在重力作用下，到达不在它垂直下方的另一点，等时曲线——旋轮线用时最短。在等时曲线的任何位置上零速开始滑落，都将以相同的时间到达同一位置。摆线方程：
x=k（a-sina），y=k（1-cosa）。
参照变换不简单。车轮上石子运动，有点复杂，假设在车轮轴上，有车辆整体匀速直线运动方程：x'=Ra，y'=R，设k=R为车轮半经，代入摆线方程，得：
x'-x=Rsina，y'-y=Rcosa，即得：△x²+△y²=R²，标准的圆方程。
上为简单的参照系变换例子：轮旋运动实质是圆周运动和匀速直线运动组合。车上看车轮上石子运动特简单，转圈。车下看，头脑好像不够用。采用合适的参照系变换，可以简化数学模型。
光速参照不相关。地球即公转又自转，以太阳为参照，我们在地表作周期性旋轮线加椭圆运动。所有天体运动轨迹，都有旋轮线影子，只是我们习惯于换位思考，总认为天体只作圆周自转和椭圆（实际还有双曲线、抛物线）组合运动。星星地球都在转，星光（轮子石头），从这边远离过渡到那边靠近，如果光速与光源、观察者运动相关，则应看到长面条状的星星——现实是点状。
最短时间不直线。最短路程原理，是最小作用量原理的早期错误表达，最短时间原理，是其推论。运行中电梯中的光，从这边到那边，在电梯中看来是直的，在地上看理论上是弯曲的——光被相对运动弯曲了。相对运动普遍存在，引力透镜现象表明，光线不直，最短时间原理指向光走最速曲线——测地线。
时空距离不变性。欧几里得几何，设定了五条公理，构建完美的三维空间——欧式空间——ds²=dx²+dy²+dz²。考虑时间效应，闵可夫斯基四维时空——闵式时空——ds²=dx²+dy²+dz²+（iCt）²。描述从过去到现在的点距，当ds>0时，事件影响在未来——光锥之外发生；当ds=0时，事件影响刚刚光速到达——光锥表面发生；当ds<0时，事件影响光速延迟持续到达——光锥内部发生。设沿X方向V匀速运动，坐标系0中dxo=Vdto，坐标系X中dx=0，坐标变换，时空距离ds不变，可得：dt=dto√(1-V²/C²)，得出简单时间洛仑兹变换公式。闵氏时空、狭相描述过去与现在，并非现在与现在的对应关系——光速延迟效应。
过去发生影响现在，事件瞬时不可达。
二、质量等效原理——效应不可分。
奥卡姆剃刀不可丢。面对未知世界，理论上无限可能，方向全无，只有奥卡姆剃刀依然锋利，如无必要，勿増实体，假设可丟，剃刀不可丢。夜晚的天空是 黑的，一刀下去，剃去了稳恒无限的宇宙——否则天空得很亮，哈勃常数指出可观察宇宙正在膨胀。假设真空中光速不变，一刀下去，剃去了绝对真空——都有光在何以空谈，麦克斯韦方程组指出光速在均匀介质中不因参照改变。介质之内存有大量空隙，一刀下去，空隙中光速都一样为C，与介质无关。引力透镜现象存在，一刀下去，引力效应将光线普遍扳弯，光线不直。
相对论相对不可忘。光速不变原理导出洛仑兹变换，导出钟慢、尺缩、质增效应。狭义相对论描述了实际观察结果与相对运动的相对关系，相对不实在，动钟变慢，变得了别人的时间，自己的时间不会变，伴随自己的钟不动，别人的钟，只是在自己看起来变慢了。钟慢尺缩不分家，动钟变慢、动尺缩短共同协变。假设光速相对运动，动钟不走了，时间静止了，同时动尺也缩短为零了，距离将是无限远——永不可达不瞬时。
狭义相对论不狭义。早期狭义相对论，归功于洛仑兹变换，纠缠于惯性系，走不出思想上的狭义。绝对惯性系现实不存在，绝对不实在。洛仑兹变换的根在闵氏时空，ds不可变Ⅴ在变的闵氏时空，洛仑兹变换再微分，适用加速系。
质量之效应不分家。质量分惯性质量、引力质量两个不同概念。F=Ma，其中的M为惯性质量，其效应F在加速系a≠0中表现。F=GM1M2/R²，其中M1M2为引力质量，其效应F在惯性系a=0中表现。单摆惯性、引力效应并存，而周期只与摆长有关，与摆锤的质量、摆速无关，奥卡姆剃刀一刀下去，惯性质量与引力质量成正比，为单位制比例常数，更准确的厄阜拢扭实验10^-11精确度表明，适当单位制下，比例=1，不等于等于等同。
引力加速度不区分。等效原理——加速度与引力效应等效来源于爱因斯坦思想实验——太空电梯中无法区分。 广义相对论抛弃了惯性系，用加速参考系去抵消引力效应，将引力场视同为时空场，构建了时空曲率与能量动量张量的关系，得到了爱因斯坦场方程：
Guv=Ruv-Rguv/2=-8πGTuv/C^4。
不等于等于不等同。广相有个隐藏假设——引力效应传播速度为光速——13亿光年之外引力波与伽玛射线先后间隔1.7秒被分别观测到找到个实证。引力效应不等于光效应，数学上的等于，在物理学上意味着不等于、不等同。闵氏时空——ds²=dx²+dy²+dz²+（iCt）²，将时间与空间划上了等号。经典力学将平衡合力等同于0，合力动态平衡，0不等于0。量子力学，真空不等于真空。广义相对论，引力效应光速传播，剥除质量物质低速运动，剩余光速运动——闵氏时空ds=0——dx²+dy²+dz²=（Ct）²，此0——弯曲时空场+质量物质低速无引力效应运动=爱因斯坦场方程=广义相对论。
不等于等于等同，广相对应过去现在。
相对论相对相对，古往今来时间绝对。
结论：相对不实对，绝对不实在。
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预告，宇宙不系列七：光速不可改。
1905年，当爱因斯坦连续发表四篇论文后，包括狭义相对论，布朗运动，光电效应等划时代的科学成果，引起物理学界的震动。科学界包括物理爱好者群体中出现了大量的爱因斯坦的拥趸，这一年也被称为爱因斯坦奇迹年。十年后，爱因斯坦发表广义相对论，一夜封神!
然而爱因斯坦却并没有因为相对论的理论而获得诺贝尔奖，这其中的原因就是诺贝尔奖评委会因为爱因斯坦的理论虽然具备详实的数学推导加物理完备性。但是想法过于超前，且没有观测到实际的现象能够佐证爱因斯坦的相对论。
我们应该换一种思路思考，其实证实相对论是否是正确的可以分成两步来完成。
首先，一个理论是对是错，首先要判断这个理论是不是具有完备性，不论是数学推导，还是物理逻辑上，是不是自相矛盾。如是不是跟已有的现实相矛盾，如果有，那就证明这个理论是错误的。不过请大家放心，爱因斯坦的相对论具有高度的自洽性，可以解释用来很多现象，比如引力红移，水星近日点等问题。
其次，极限测试。当你的名气过于大的时候，不管是崇拜你的人还是跟你持相反意见的人都会提出各种悖论，他们会在各式各样的环境下来测试你的理论是否正确。目前，相对论不论在那种环境里都经受住了这种考验。2018年7月，相对论刚刚通过了黑洞附近极强引力场附近的测试，相对论完美能通过黑洞附近这种极强引力场的测试。
2019年4月，人类首次拍到了黑洞的照片，这张照片除了直观地确认了黑洞的存在，同时也通过模拟观测数据对爱因斯坦的广义相对论做出了验证。在科学家们努力发现下，所观测到的黑洞阴影和相对论所预言的几乎完全一致，令人不禁再次感叹爱因斯坦的伟大。
然而，相对论尽管经历了这么长的时间，依然会有许多科学家在研究它，还会制作各种各样的条件来验证和测试它，当然这是科学的严谨性。但是那些自以为懂科学的民科，不好意思，相对论的对错就不劳烦你们的大驾了。
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