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2024.8.8
相对论充其量是跛足理论(相对论时间变缓生命现象的悖论与生命科学研究)20120102
章新国
摘要
研究相对论时间变缓的生命现象,提出相对论时间变缓的生命现象悖论,从而发展相对论,为建立相对论生命科学建立基础。
关键词:生命现象 相对时间 绝对时间 时缓充其量是跛足理论
我对相对论的探讨。
爱因斯坦等提出的“孪子佯谬”大意是将孪生兄弟中的一人坐在深井或飞船中便可较常态下的另一人长寿。我们认为,如果相对论中时间变缓的理论正确,充其量也只对非生命体正确——跛足理论。尽管迄今所有的科学实验结果都支持相对论对非生命现象的描述,但,相对论对生命现象的描述并无科学实验的结果来支持。不是说理论要用科学实验结果来支持吗?那么,从宇宙飞船中的人患多种太空病来看,进入飞船的人不仅不可能长寿,而且还会寿夭(详见下文批“孪子佯谬”理论缺少人性化)。据此,我要说,如果时间对于在高速飞船中的人放缓了,则,除非人变成反映迟纯的怪物,否则,此论不能成立。鉴于生命体必须消耗能量才能维持生命及其特殊性,我认为,可运用能量守恒定律和生命学等来驳倒相对论中关于时间对生命体的论述。
1、运用能量守恒定律来驳斥相对论中关于时间对生命体的论述。
爱因斯坦的相对论讲得太玄,能读懂相对论的人廖若晨星(注:霍金的《时间简史·普及版》通俗易懂,建议一读)。美一总统对相对论不甚了了,故对爱因斯坦讲,您能否用通俗易懂的比如来说明您的相对论呢?爱因斯坦说可以,于是就用人分别处在美女面前与炽热的火炉上时间的不等量性,来形容相对论。我认为,此比如欠妥,我强调人是有生命的,生命体必须消耗能量才能生存和劳动。因此,我们必须将能量与时间搭配(联系)起来考虑!否则,任何高谈阔论都无意义,任何理论权威我都不理它!我喜欢下棋,就摩仿爱因斯坦用通俗易懂的比如来说明问题——用下棋为例来说明时间、能量、比赛气氛与棋手的关系。
在此,我就用两组人马[第一组人在常态下下棋;第二组人坐上高速前进的宇宙飞船(如果人类科技发达,可将地球变成人造飞船。参见60年代出版《飞出地球去》,作者?下文提到在飞船中核爆),在飞船中下棋。]下棋所遇到的情况来说明时间与两组人的关系。
第一组人在常态下举行围棋比赛。众所周知,人下围棋需要耗费时间和能量,尤其是在举行围棋比赛时,棋手在作剧烈的思维运动,体能消耗的量特别大,好多棋手在比赛中和赛后都会出现眼前发黑和呕吐,赛后要补充大量的能量才能维持身体的需要(聂卫平赛后要吃红烧肉补脑子),甚至还要休息一天才能恢复状态。为了方便说明,我们先作几个假设。假定①比赛规则从中日围棋擂台赛规则,棋手在用完两小时自由支配时间后进入读秒,预计每埸比赛时间过8小时,棋手们每日可以且必举行一埸比赛,全年不休息,可举行365埸比赛;每个棋手的寿命均为100岁,且每天举行一埸比赛,一生可举行36500埸比赛。②每个棋手日食红烧肉0.5斤、大米1斤、蔬菜1斤,水2斤,其他食物忽略不计,才能维持身体的需要。我们据以上两个假设,认为每个棋手一生举行36500埸比赛,必须消耗红烧肉18250(即,0.5斤/日*365日/年*100年)斤、大米36500斤、蔬菜36500斤,水73000斤,(其他食物、燃料等生活必须品忽略不计)。③每埸比赛,棋局上必遇到一个难题,棋手必花完两个小时自由支配时间,然后进入读秒。在一生的比赛中会遇到了36500个难题,棋手共用完73000个自由支配的小时。④棋手比赛是劳动——不仅是脑力劳动,甚至是体力劳动,不然国际象棋棋手谢军怎么会被评为劳动模范呢?劳动需要的能量均从以上食物中取得,按劳动量与能量消耗相配比之原则,不离开能量来谈时间,这是本人运用能量守恒定律来驳斥相对论中关于时间的论述的重要法则或关键所在。
第二组人坐上亚光速前进的宇宙飞船,在飞船中下棋。若相对论中关于时间的论述是正确的,则,时间流逝放缓了,为了方便说明,我们仍作几个假设。①假如时间被放大了若干倍(流速慢了100倍)——每人可活一万年(常态生命100年的100倍)。那么,每个棋手一生的时间应该是87,600,000(24小时/日*365日/年*100年*100)小时。现在,问题来了:爱因斯坦的本意是讲人在宇宙飞船中下棋,人的思维的速度也象时间流速放缓了100倍一样也放缓了100倍——在每局比赛中遇到的一个难题,需要花费200个地球制小时才能破解呢?还是讲人在宇宙飞船中下棋,人的思维的速度和在常态下下棋一样——在每局比赛中遇到的一个难题,需要花费2个地球制小时就能破解呢?在此我们不妨作思维速度放缓与不放缓分述之:
(1)人在飞船中下棋,思维速度放缓了100倍,则,在每局比赛中遇到的一个难题,需要花费200个地球制小时才能破解,每个棋手在一生中仍只能比赛举行36500埸比赛,仍只需要消耗红烧肉18250斤、大米36500斤、蔬菜36500斤,水73000斤,(其他食物、燃料等生活必须品忽略不计)。虽然 ,这样相对论中的时间不与能量守恒相悖,但,人岂不是成了怪物——思维速度放缓了100倍(大概还包括呼吸、脉搏、下棋动作也同步放缓了100倍),这样的人还是人吗?
(2)人在飞船中下棋,思维速度如常,在每局比赛中遇到的一个难题,仍只需要花费2个地球制小时才能破解,这样,每天可以并且也应按排100埸比赛,如此每个棋手在一生中可比赛举行3650000埸比赛,按劳动量与能量消耗相配比之原则,则需要消耗红烧肉1825000斤、大米3650000斤、蔬菜3650000斤,水7300000斤,(其他食物、燃料等生活必须品忽略不计)。但,这样相对论中的时间就与能量守恒相悖!——爱因斯坦本意是不强调劳动量加大了100倍,而能量消耗也应增大100倍!他只片面地讲人在高速飞行中的飞船中生命延长。
2、从生命科学、爆炸理论、材料力学、地质学等角度来探讨相对论。
(1)从生命学角度来探讨相对论。
若孪生姐妹中有一人进入高速飞船,从其经后排卵(卵本身由营养物质合成)考量,相对论要求其思维等同时变缓。
众所周知,疼痛感是人体的自我保护功能——告知大脑,我已受侵(伤)害了!人在常态下,在烤火时,脚趾被火灼了一下,疼痛感通过神经传到大脑要一段时间(约0.1秒钟),换言之,人在常态下,在烤火时,脚趾被火灼了一下,要0.1秒钟后才知道疼痛,若相对论中关于时间的论述是正确的,那么,是否痛痒感觉放缓100倍——在10秒钟后才觉得疼痛,人在飞船内烤火,脚趾岂不被烤焦了?若要避免脚趾被灼,那么,是否连烈焰腾空(燃烧)的速度也变缓了呢?再说, 痛痒感觉同样能影响生命的长短,且疼痛感的传递同样需要消耗能量,如果人在做高速运动的飞船中被火灼的疼痛感被延长,势必多消耗能量,那多消耗的能量又从何来?
再举一例:在常态下,毛竹之笋在成长期的上冲力十分惊人——若用一个石磨盘压在竹笋上,则, 竹笋将顶翻石磨盘向上生长,月余将长成数米高。不妨假设,在做高速运动的飞船中,栽培着毛竹,且毛竹正在抱笋,而上文述及比赛用的棋盘就放在尚未出土的竹笋之上,若毛竹笋的生长速度如常态下生长速度,则,竹笋将顶翻棋盘向上生长,早就长成数米高!那只有连栽培的毛竹的生长速度也放缓,否则,与人的生命被延长就不相匹配了! 飞船中所有事物(火燃烧、植物生长、疼痛感、饥饿感、思维速度、呼吸心跳、下棋动作、鸡飞狗吠、音速)的时间流速同步变缓,原子钟、机械钟、电子钟近乎同步指向某刻度,让人在不知不觉中长生,正所谓“天上一日,地上一年”,…人类认识的误区。爱氏无非是在质能方程导致原子弹爆炸、广义相对论与牛顿引力论相协调等方面获得巨大成功,才导致一些成了名的大哲学家和物理学家虽然感到相对论不好理解甚至于怀疑,而又不敢顶碰相对论,患得患失!可我要说时间变缓理论发表的过于草率、莽撞:飞船内的生命体和非生命现象(如,火燃烧、核裂变等)时间的变缓步调一致?证据何在?飞船内的各类生命体之间的时间变缓步调一致?证据又何在?飞船内的各非生命现象之间的时间变缓步调一致?证据又何在?
对生命体与时间的关系,鉴于生命的特殊性,我要稍稍展开来讲,有篇科普文章说,将猫和兔子的头砍下互换,则,猫头与兔身的结合体变得凶猛异常,行动敏捷能捕鼠,而兔头与猫身的结合体变得非常温顺……;张氏头脑反映快,行动敏捷,李氏头脑反映慢,动作迟钝。在一次车祸中,车子碾碎了张氏的身体,却留下了完好的脑袋;李氏被车压碎了头,却留下了完好的身子,医生在征得双方家属的同意后,将张氏之头嫁接在李氏之身上,结果是,张头与李身的结合体清楚地记得车祸发生时的恐怖情节,且头脑反映快,行动敏捷。对上述两例中的不同体的头身互换,是否符合道德和法律规定及真实性如何,我们在此不予置评,但我们有理由说,一个生命体的智商如何及动作是否敏捷,主要取决于脑子的反映度(思维的敏捷度)。若在宇宙中还有智慧生命,不论其在星球上,还是在飞船中,都必须同时满足两个条件:一是身体在受到外来剌激或打击时,本能地作出反映的时间大约在0.1秒钟左右(常态下人的视觉暂留在0.1秒左右,正因为有视觉暂留,我们才能观赏电影;火灼脚趾在0.1秒钟后知疼痛,本能地从火源处缩回脚),这个反映的时间可以稍稍提前,比如,提前为0.08秒,如果允许作出反映的时间延长, 则, 延长幅度很小,若延长后的时间为0.1*(1+N)秒,则,这个N的值大约在0与1之间,当N等于1,意味着作出反映的时间为0.2秒, 反映就显得迟钝了。二是头脑作形象思维(比如,在看到三视图后,在脑海中形成立体图)和逻辑思维(比如,作只允许三次称11个好的加1个坏的乒乓球之类的数学题)的时间必须足够短。只有同时满足这两个条件的生物才能生活、驾驭飞船和对外保持联络,也只有这样,美国寻找其他智慧生命的举动(一是向宇宙深处发明码电报;二是发射飞船飞向宇宙深处,在飞船中携带特殊唱片,该唱片能存在10亿年,上面刻着一对男女,标明地球在宇宙中的位置,唱片录有地球转动的声、风雨雷电声、美国总统的讲话、数种语言和乐曲)才有意义,换言之,美寻智慧生命之举,实际上已否定了“孪子佯谬”。据此假设或规定,作为对相对论的退(谦)让,我退一步讲,即便有时间变缓这回事,那么,对智慧生命而言,只允许时间放缓N(N大于0,小于1,决非爱氏所说的那么大)倍,其高等、智慧生命的本质未变——思维敏锐、反映迅速、动作敏捷,否则,智慧生命变成了傻瓜或怪物!换言之,宇宙内智慧生命不论其在飞船中,还是在星球上必须始终是头脑清醒的而非昏昏似睡的、反映敏捷的而非慢镜头式的。否则,即便其他星球上的或飞船中的生命(不妨假设其他星球的飞速较地球要快得多或其他智慧生命坐上了飞船)接收到人类发出的信息或遇到美国发射的飞船,势必过于滞后才作出反映,则,两个星球上的文明的交往失之交臂。如果您一定要按爱氏的相对论来描述时间和定义智慧生命(无非是讲,人在高速的飞船中,由于人体的质量增大,遂产生思维变缓等怪现象,但,其智慧生命的本质不变),一是请您看看下文所述的绝对时间,二恕我直言:只有奇人才会作出如此“高明”的结论,对您和爱氏所描述的傻瓜或怪物(其随着思维的变缓,动作变的象慢镜头似的,本体却浑然不知)与时间的关系,不属于我们要讨论的范围!
再说,习惯了地球上生活的人类,若贸然进入飞船(若将地球变成人造飞船除外),由于难以或无法适应失重、时间变缓 (假定有时间娈缓这回事) 及空间狭小造成的压抑感和无法很好的进行体育锻炼,则,不仅不会青春长驻还可能会短寿夭折。人是有感情的万物之灵,精神状态也能影响寿命,岂能撇开精神状态,而侈谈什么时间的变化而使寿命延长?迄今为止宇航员在太空站最长呆N天,且落地后连走路也成了问题,犯有“骨骼疏松症”等多种太空病。君不见宇航员落地时急救车伺候?! 作星际飞行需数代人渐进式入太空,待生活方式与骨骼等都发生了变化,并作好充分准备(如,配备心理医生)才能作星际飞行。不然,人早上火星(上火星怕不能说是星际旅行,还在家门口)了。不是说科学理论要经实践来验证吗?那么,从宇航员患多种太空病来看,“孪子佯谬”获得是不利的负面证据。可以断言:地球上进化出的人类只有在地球上生活,其生命期才能达到最大值。由于技术上的和生理上的原因,人类作星际(时间)旅行,或许是一个难园的梦。 爱氏未考虑人是个活跳跳的生命,需要消耗能量、进行体育锻炼和心灵慰藉等。作为一个成熟的人不能不考虑影响生命的诸因素,多一点人性化,好不好?因“孪子佯谬”本身就是讲人的嘛!
人在飞船中生命长短的函数是受质能方程产生的影响和生存环境、生存方式、精神状态等对生命产生的影响的复合函数。飞船中的人体(包括各器官以及构成器官的分子、原子)作为物质,其此时此刻的质能关系可用质能方程来描述,飞船中的人作出扣球、冲拳等动作以及此时的头发飘逸等也受质能方程的制约。飞船中人的精神状态等,则要用生命科学来描述。
“爱因斯坦”、“霍金” 两个名字如雷贯耳!但,我们大可不必象《小公务员之死》中小公务员(他与首长在剧院一同观剧,不小心打喷嚏将飞沫溅到首长身上,惊吓而死)那样,…孪子佯谬是错误的,…为了避免争论,我们至少可以这样说:“生命体消耗能量是只与观念上的绝对时间相关(正相关)!”“生命科学不容抹煞!”
(2)从爆炸理论、材料力学、地质学等角度来探讨相对论。
为了探讨飞船内的非生命现象(如,火燃烧、核裂变等)在时间变缓时的情景,我们先温习一下有关物理知识:用一块重200斤的铁块缓缓压在您的身上,您也许会支撑一会,而用一个几钱重的子弹头射击人,则子弹穿透人身体,这便是俗语中的碰撞现象。爆炸则是参加反应的物质的体积在瞬间膨胀若干万倍并发出大量的热。假定,某兵工厂将一枚手榴弹壳内装入N克tnt,并沿外壳一圈刻下截面为1平方毫米的槽,当引爆手榴弹时刚好沿刻下的槽将手榴弹炸成两块;该兵工厂还将一枚某当量级的原子弹放在地下花岗石内进行地下核试验,核爆后在离中心N米处发现1微米的裂痕。如果上述两个试验是在将地球作成的特殊飞船中进行,那根据相对论也会产生同样的效果。可我们要说,若时间放缓N倍,则,爆炸威力减弱T(T可能远远大于1)*N倍或不能形成爆炸!在飞船中爆炸与在常态下的爆炸是否产生同样效果这样就牵涉到爆炸理论[如,核裂变在常态下需在N或N1--N2(N、N1和N2都很小)秒之内完成。《时间简史》说:“作时间旅行的人返回后发现其儿时玩伴均已死去千年,不由得好生伤感。”则,“瞬间”变成了“长久”。而“瞬间”变成了“长久”后,原N秒或N1--N2秒就不再是N秒或N1--N2秒了,核裂变还能完成?]本身和材料力学及地质学——在飞船中由于时间变缓连弹壳和花岗石是否都变得松软易碎了!若摆放在飞船中的原子钟也变得松软易碎,那么,是否是钟体的分(原)子之间的距离发生了变化,才导致钟体变得松软易碎的同时又导致了原子钟变慢?又多了一条探讨相对论的路径。
3、绝对时间与相对时间
(1)绝对时间。绝对时间是老百姓口语中和传统物理学中的概念。
它在两个意义上存在:(1)相对论出现以前物理学中的时间为绝对时间,其单位时间是基础或尺度。(2)当我们把宇(域)宙(时)当作一个整体时,任何事件都是在N年和V立方光年这个“大舞台”上上演的。虽说不能撇开物质谈时间,但,我们至少可以在观念上认为绝对时间是存在的。——至少我们可以向哲学家或物理学家提出诸如宇宙在大爆炸之前、之中、之后的一个地球年或常态下的一秒钟或更短时间等绝对时间内,都发生了哪些变化及生命体在上述绝对时间内消耗多少能量之类的问题。事实上,在科普文中,就使用了绝对时间概念:在大爆炸之初T1时间内、T2时间内、T3时间内宇宙各发生了何种变化。这里的T1、T2、T3指的是绝对时间。如果,宇宙的寿命是N年,则,宇宙还要存在(N-150亿)年,如果您在地球上再过一年,则,您与宇宙的年龄都同时增加了一岁,这便是绝对时间。如果宇宙的疆域是V立方光年,则,这个V立方光年便是绝对空间,任何事件都是在N年和V立方光年这个“大舞台”上上演的——这个被爱因斯坦否定掉的独立的时空大舞台(参见《时间简史》)又被我恢复了
尼古拉-特斯拉:《引力的動態理論》:“「速度变快,时间变慢」仅止于同一错觉中的重力寄生轨道上,是很有局限性的,如果在宇宙中则是错误的理论。”特斯拉的时间观中似有绝对时间一说。
(2)相对时间。相对时间是爱氏时间,严格来讲不是时间,是质能方程E=MC2中的一个变量(由于时间=距离÷速度,所以,时间E是T的隐函数),它可以被拉长或压缩的。在质能方程E=MC2中,由于C=30万KM/秒,是个常数,使得方程中除时间外的诸元得到充分保证或相对的固定,故“伸缩了”时间的位份,导致了“时间的相对性”一说。
(3)相对时间与绝对时间各自的适用范围。
相对时间的提出其价值在于当我们遇到一个物理事件(现象)需要同时描述其能、质、时、空四要素时,我们可以借助质能方程去描述它,此公式里的时间为相对时间。
生命体的排卵、消耗能量等适用绝对时间。当我们把宇(域)宙(时)当作一个整体时,“时空大舞台”理论成立。
(4)相对时间与绝对时间的转换关系。尼古拉-特斯拉:《引力的動態理論》:告诉我们:不同的重力寄生轨道上,有不同的相对时间。相对时间之间存在着换算关系,相对时间与绝对时间之间也存在着换算关系。下面以GPS系统中相对时间之间的转换来说明不同意义上时间的转换关系。方舟子老师在《相对论有没有用?》这篇博文中描述了全球定位系统(GPS)运用狭义相对论和广义相对论的成功事例,在同时考虑了狭义相对论和广义相对论后,GPS卫星时钟每天还要快上大约38微秒,这似乎成了时间变缓的铁证,但,我要说,绝对时间未必就不存在,而之所以GPS系统中各(地上和卫星上)原子钟能协调一致地工作,是因为相对论是一个思想体系,据质能方程为GPS系统设计了一套计算公式 〔即,将质能方程中规定的能、质、时、空之间的函数关系(在质能方程E=MC2中,时间T并不直接出现在方程中,则,E是T的隐函数。)代入地球和卫星运行的方程式,这样,地上和卫星上原子钟的“时差”就可以换算出来〕,而GPS系统内的各(地上和卫星上的)原子钟之间的“时差”是按照相对论中的计算公式计算好的,在实际运用中又按计算公式给调整回来,那GPS描述的时空与现实中的时空当然对的上了,这就象一个人得了偏视的病,若在医生的帮助下,得到其偏视度,让其射击时,可根据其偏视度让其瞄住目标的左或右边一点的地方,这样也是能射中目标的。或将此例中的人与枪的关系反过来:使枪人视力正常,而枪偏射。若测出枪的偏射度,并据此让射击者瞄准目标的左边或右边一点,也是可以击中目标的。再假设枪歪射和射击者斜视同时存在,只要事先算好各自的偏差度,并考虑它们的复合效果,然后据此让射击者瞄着目标的左边或右边一点,那也是可以击中目标的。说到底,即或本文论述有错,时间变缓也绕不开其对生命现象是否也有效这个结,若对生命现象不适用,那绝对时间就存在,所谓时间变缓理论充其量是个跛足理论甚至连跛足理论也谈不上,在GPS系统中的成功只不过是个需要用其他理由来解释的现象罢了。如上文所述,若GPS卫星是2009年12月31日0时入轨的,当卫星上的时间为2010年1月1日零点零38微秒时,地球上时间为元旦零时整(未考虑扁平率等)。当人们解读卫星上时间时,实际上要还原为地球时的。由于相对论的巨大成功,它给我们以“时空弯曲”的印象。但,绝对时间从未消失过。
补充 参考文献相对论原著作与公认的权威文献,引力场,生物场,生命科学等文献,
《时间简史》;尼古拉-特斯拉:《引力的動態理論》
点评:作者讨论的课题具有一定的科学意义与学术价值,为研究相对论生命结构建立基础。文章表述繁琐,语言不精练,层次结构不清晰,为作者做了一定修该删缩。希望作者再进一步简化例子,精化语言表述,力求论点鲜明,论据充分,论证全面。补充参考文献。
修改人:科研助理(物理博士研究生)
点评终审:王汰非