1  关于光速不变性及光速可变性的几点结论
    关于光速不变性及光速可变性问题，我已在此前的论文中从已有实验和理论上进行了分析[3][4]。为便于读者对本文的一些观点的理解，故对这些分析所得出的结论作一简要回顾与归纳。
    1.1 光速不变原理至今仍然只是一个假设
    光速不变性最初是一个假设，后来彭加勒（H.Poincaré）和爱因斯坦把它提高到公设即原理的高度。光速不变原理包含三项内容：光速与光源运动与否无关；光速与频率大小无关；光速与方向（即接受者的速度）无关。现有光学实验确切验证了的只是以上内容的前两项，而第三项光速与方向无关这点始终未被证实。因为对这点证明的最直接办法就是进行单程光速的测量，而单程光速测量中存在的异地对钟的逻辑循环困难，使得这一测量成为自伽利略时代以来近400年一直未能解决的物理学难题。而往返平均光速测量（如迈—莫实验等），由于存在的对消现象使得测量结果带有很大的不确定性。由于光速与方向是否有关这一关键性问题没有得到确切证实，因此光速不变至今仍然只能认为是一个假设。
    1.2 光速可变的合理性
    在文献[3]中，我们从实验已确切证明的光速与光源运动无关这一结论出发，设计了一个爱因斯坦列车型思想实验，从逻辑上证明光速与方向是有关的。天文学上的光行差现象早已证明了光速与方向有关。近年来新的一些实验同样证实了这点，如对3K微波辐射及对射电星系的无线电波进行的观测均发现了在地球运动方向有明显的各项异性[5][6]。这些天文学实验确切地证明了光速与方向是有关的。因此光速可变是一个合理的结论。
    如果我们接受了光速可变性，那么用循环论证所构造出来的相对论所形成的一系列困惑和禁忌将不复存在。这样，在光速可变基础上可以构造出一个新的理论体系，它的主要内容将会以如下形式出现。
    2 光速可变理论的若干思考
    2.1 物理学需要一个绝对坐标系
    物理学需要一个绝对坐标系，否则一切物质运动就没有一个判断标准。又由于宇宙间一切物质都在绝对运动着，因此这样一个坐标系难以用一种物质化的东西形象的表示，它只能是一种数学上的抽象。可以说它与牛顿（I.Newton）在《自然哲学之数学原理》中关于绝对空间的定义是相似的：其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动。绝对空间概念应以一种新的形式重返物理学，这将是人类理性思维的一个胜利。应指出的是，虽然宇宙中的物质均处于绝对运动之中，没有绝对静止的物质，但是大自然却为我们提供了一种辨别绝对静止的物质——光（这点将在2.3节中予以阐述）。
    2.2 关于光速
    在新的理论体系中，光速仍然扮演着一个重要而又特殊的角色。其重要性是指一些基本的概念需要由它来定义（如绝对坐标系等），其特殊性是指它是一个既变又不变的量等等。
    2.2.1 光速是可变的
    光速可变性，这是我们与相对论信奉者最大的区别。在相对论中，认为对一切观测者而言光速都是等同的，光速与接受者的速度（即方向）是无关的。而我们则认为光速与接受者密切相关，即观测者的速度将直接影响接受者所测得的光速：与光同向运行的接受者测得的光速要变小，与光逆向运行的接受者测得的光速将要变大。
    2.2.2 光速又是不变的
    光速又是不变的，这是指相对于绝对坐标系而言它是不变的。在某种意义上这与古典的光的以太理论中的观点是相似的，仅是相似而不相同。因为我们这里不需要以物化的以太作为绝对坐标系，这里的绝对坐标系仅是一种数学上的抽象。还应当指出这里不涉及以太的有无问题（不排除其存在的可能），因为光的本质是什么人们至今仍不清楚——虽然人们目前认为光是可以自行传输的变化的电场与磁场，而我认为这远未达到事物的本质。
    光之所以具有这种不变性，主要是由于其速度与光源的无关性造成的。光作为一种物质形态，它在真空中由于不会受到其他物质的影响，因此它必然具有一种属于它自己的特征速度，我们不妨仍然将其称为c，它对绝对空间而言是一个常数（这点实际上在麦克斯韦及洛仑兹的电磁理论中已得到了证明）。在这种意义上相对论中说光速是不变的似乎还有一些道理，但是要说光速与观测者速度也无关，则将与事实相去甚远。
    这样，关于光速我们就有了一个新的比较全面的概念，光速它仅仅是光这种物质所具有的一个特征速度，它不具备什么特殊的魔力，可以影响宇宙中时间、空间及物质的根本性质的变化（如果有变化那应当寻找其它原因，下文会述及）。因此应当把它从相对论里的神坛中请下来，还它以本来的平凡面目。
    2.3 存在一个绝对坐标系—— 一个可以由光速定义的绝对坐标系
    如上所述，物理世界需要一个绝对坐标系。但是如果不存在一个可以用物理方式辨识的绝对坐标系，这样一个绝对坐标系就变得毫无意义。那么，是否存在这种可能呢？可能性是存在的。
    当我们重新冷静的审视19世纪中期以后那股寻找“以太风”的热潮时，我们会发现确定绝对坐标系的可能性已存在于对光速可变性测量的实验之中。然而，令人遗憾的是当时的一系列实验，尤其是那个在当时把测量精度推到极致而又巧妙的迈—莫实验（Michelson－Morley experiment）都未能观测到“以太风”（实即光速的变化），从而使人们错过了发现绝对运动的一次绝好机会（关于此类实验未能发现光速可变的原因，我们将在下面2.5节中讨论）。后来的发展大家都很清楚，开始是斐兹杰惹（G.F.FitzGerald）洛伦兹（H.A.Lorentz）等人提出收缩假说，后来是彭加勒、爱因斯坦提出用相对性原理解释这一切。这种形势的发展，不仅否定了以太的存在，而且同时也宣判了绝对运动（绝对坐标系）的死刑。而这点恰恰是悲剧性的，因为它用错误的理论对当时的实验结果作了不正确地解释，而使得以后的科学方向差之毫厘，谬以千里，沿着不正确的方向走了100多年，大大延误了科学的发展进程。
    由于当时科学技术不够先进，人们所设计的实验尚不足以观测出光速的变化和由此所产生的绝对运动；但是，100年后的今天情况大不相同了。R.A.缪勒（R.A.Muller）等在《宇宙背景辐射与新以太漂移实验》一文中谈到20世纪70年代以来的研究工作。[5]他们通过对宇宙背景辐射所做的仔细测量表明，其在一特定方向上与其它方向之间的温度存在约10-3K的微小变化，排除各种可能的原因之后，他们认为这一差异只能是由于地球与它所处的太阳系以约400Km/s的绝对速度向着狮子座α星方向运动所产生的多普勒效应所引起的。事实上，这一实验结果测出了迈—莫实验当年想测出的“以太漂移”（即地球绝对运动）的速度。对此狄拉克（P.A.M.Dirac）不得不说：“在某种意义上说，洛仑兹是正确的而爱因斯坦是错误的，因为爱因斯坦可能说过的一切就是，以当时的物理学不可能显示出速度上的绝对零。但是要说永远也不可能显示出绝对零速度就有点走的太远了。”“为什么迈克尔逊和莫雷得到的结果为零，为什么他们测不到地球在绝对意义上的运动，唯一的理由是因为他们的技术不行。今天的技术比100年前能达到的高明的多。用现代技术的话，绝对零速度是存在的 [7]。”2002年3月14日出版的《自然》杂志报道了牛津大学的C.Blake和J.Wall对遥远射电星系的最新天文观测结果 [6]，他们发现这些星系发出的电磁波同样在地球运动方向上表现出了各向异性，这种各向异性与上述宇宙背景辐射在地球运动方向上的各向异性是相同的。这也就用另一种类型的试验，即射电星系发射的电磁波同样证实了地球的绝对运动。
    以上所述天文学实验明确无误地发现了电磁波在地球运动方向上的各向异性，即电磁波（光波）速度随观测者（地球）速度的不同而发生变化的事实。由于光是电磁波的一部分，这说明人们是可以用光速的变化辨别绝对运动，亦即绝对坐标系的。十九世纪人们梦寐以求的“以太风”测量，在今天以天文上的微波测量这种“新以太漂移实验”实现了。不过，细心的读者一定会发现，这里所述的实验均是天文实验，如果不把天文实验变为地面实验（就像当年的迈—莫实验一样），人们总是觉得事情不是那么完美。因此必须实现地面实验室中光速与方向有关的实验，人们才会觉得更加放心和更为方便。在文献[3，4]中，我已提出了一种以脉冲光源改进了的往返光路光速可变验证实验；在20世纪80年代初，我曾提出了一种单程光速的测量实验 [8]。这两个实验虽然未曾进行，但是我们对其成立充满信心。这是因为物理规律的统一性，使我们坚信天文实验证实了的规律，则地面实验也应成立，如果地面实验做不出来，只能认为是地面实验的设计有问题。因此，我们可以用这两个实验在地面实验室中检验光速与方向的有关性，从而辨别绝对运动。
    根据天文实验事实和地面实验的合理推测，我们可以对绝对坐标系作出一个可操作的定义：要判断一个物体在绝对坐标系中的运动方向和速度大小，可以在该物体上对不同方向上的光速进行测量（光源和观测者均在该物体上）。若测出的光速值在某一个连线上正反两个方向相差之值最大，则该物体的运动方向与此连线平行，并指向所测光速最大的方向，其相对于绝对坐标系运动的速度为所测这两个方向上光速差值的二分之一。
    2.4相对性原理不是普适的——伽利略的不足与爱因斯坦的失误
    回顾历史，我们会发现，在科学发展的进程中由于宗教信仰或一些著名人物的一个观念，往往会几百年、上千年的延缓科学的进步。而当打破这些旧观念之后，科学就会取得长足的进步。科学史上这样看似简单却影响重大的事件有2个，一个是亚里斯多德（Aristotle）的落体定律，一个是托勒密（Ptolemy）的地心学说。
    亚里斯多德的落体定律，在统治了人们思想将近1900年后，才由伽利略（Galileo Glilei）的比萨斜塔实验揭示了其的荒谬，从而成为近代物理学的开端。后来牛顿力学的出现，科学获得突飞猛进的发展均与这一事件有关。
    另一个重要事件是托勒密的地心学说与哥白尼（N.Copernicus）的日心学说的斗争。在地心学说中，为了解释太阳、恒星、行星的运动，托勒密提出了均轮与本轮概念。到16世纪时，本轮要增加到80多个才能使观测结果与地心说大致相符。地心学说的复杂性必然引起人们的不满和怀疑。经过将近1300多年的等待终于由哥白尼创立了日心学说。在这一学说中，哥白尼按着事实的本来面目，即地球等行星围绕着太阳旋转来思考问题时，复杂的行星轨道等难以解释的天文现象便迎刃而解了。
    面对科学发展的艰难历程，我们会不由自主地发出一种感慨，在今天看来这一切是何等简单明显，而为什么当时人们要在黑暗中摸索那么长久？这一方面是因为科学变成了宗教的工具，必然窒息了人们的思想压抑了科学的发展；另一方面则是技术发展的严重滞后，无法提供科学观测的手段。当欧洲中世纪黑暗的一页翻过去的时候，科学发展的速度明显的加快。但是以后是否就不存在严重阻碍科学发展的阻力呢？事实的发展并不令人乐观。虽然宗教的戒律与迫害基本消除，但令人遗憾与尴尬的是科学本身有时会变成一种新宗教，变成一种崇拜的对象，成为科学自身发展的阻力。相对性原理的出现与发展正是科学进程中这种现象的一个极好例证。而且它对科学发展造成的损害绝不亚于上述两个事例。
    相对性原理是伽利略在其著名的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中首先提出的。伽利略在这里通过一艘静止或匀速运动的大船上所发生的现象的相同，形象地描述了相对性原理。这一原理，正是以后牛顿导出惯性系及惯性定律的出发点，也是爱因斯坦相对论的基础之一。
    伽利略所说的一切，对于他所处的那个时代所知道的低速物体运动形式无疑是正确的；牛顿在经典力学中对此进行的归纳与发展无疑也是完全正确的。因为他们所说的和所知的运动均是该物体的运动与其所处母体运动相关的现象，也就是说所研究的对象会叠加上它所处母体的速度。用伽利略的话说就是“所有这些一致现象，其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的”。这就像飞行中的飞机所发射的子弹速度会比在地面上发射时要快，因为这时子弹会叠加上飞机的速度一样。为了以下叙述的简单与明确，在这里我们把物体（物质）运动速度与其发射母体的速度有关的运动形式定义为“与源有关运动”，与发射母体的速度无关的运动形式定义为“与源无关运动”（当然也不排除介于此二者之间的“部分与源有关运动”，我们不拟在此讨论）。
    在伽利略所处的那个年代，他所观察到的均是与源有关运动形式。在这种运动形式中，研究对象（小虫飞行，水滴落下，人的跳动，烟的飞升……）均会完全叠加上母体（即船）的运动速度，这时这些物体与其母体处于一种相对静止状态，因此这时所发生的现象和母体没有运动，即静止时完全一样。因此，伽利略所得出的相对性原理对此类运动形态完全是正确的。由于时代的局限，在伽利略所处的那个年代还没有发现与源无关运动形式（如后来所发现的声波、光波等波动现象），因此伽利略没有讨论这类情况，这是一个不足之处（当然我们不应对前人提出超越时代的不合理要求）。但是，我相信如果伽利略知道这类运动时，他一定会对这两种不同情况加以区别，因为他已明确指出“所有这些一致现象，其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的”，因此他是知道“与源有关运动”和“与源无关运动”的差异的。事实上，伽利略速度变换公式是完全建筑在他的匀速运动的大船上的物体运动规律基础上的，可以说伽利略变换就是伽利略相对性原理的数学表达式，确切的说是与源有关运动情况下的不同坐标系间运动规律的变换公式。
    牛顿与伽利略的观点应该是相同的，因为他所处的时代人们对于与源无关运动形式基本没有研究，有的也仅是早期的笛卡尔（R.Descartes）及后来的惠更斯（C.Huygens）关于光的以太波动学说。而牛顿是持微粒说的，微粒说则认为光速与光源的速度相关，这样的光粒子运动就像伽利略大船上的事物一样。所以牛顿的相对性原理与伽利略的相对性原理应该是相同的，也就是说同样仅适用于与源有关运动体系。十九世纪以后，随着光的波动理论逐步取得胜利，光的以太学说逐渐占了上风。这样认为光速对于以太而言应是恒定的，而地球在以太中的运动会形成“以太风”，人们认为通过对不同方向上的光速的测量会发现光速的差异，从而测出以太风。但是一系列实验均得出否定的结果，包括迈—莫实验。在这一时期，人们本来面对一次极好的机会，就是发现与源运动无关体系是否符合伽利略相对性原理，但是由于光的一系列奇特性质和当时科学实验水平所限使这一观测化为泡影（光的这些特性包括：往返光速测量中的对消现象，单程光速测量中的异地对钟逻辑循环，光速与源运动无关性，光传播似乎是不需要媒质的等等）。在这样一种艰难局面下，人们真是有病乱投医，抓住一切可能的东西去救急，一会提出“发射假说”，一会又提出“拖曳理论”等等。在这种情况下，不可思议的洛伦兹收缩假说也被提出了，而这又被爱因斯坦认为是“不自然的”。爱因斯坦随后提出了光速不变假设，硬性认为光速本来就是不变的——因为相对性原理普适，光也应当服从这一规律。这实际上是一种没有解释的解释。至此，一个寻找“以太风”，实质也就是寻找与源运动无关体系是否符合伽利略相对性原理的热潮宣告结束，最终以相对性原理的普适而告终。
    回顾这段历史，我们可以看到伽利略由与源运动有关体系得出的相对性原理，怎么样成为今天这样一个普适的相对性原理的全过程。我们认为爱因斯坦在这里采用了错误的做法，把本来没有证明是否普适的相对性原理变为了普适的。而在相对论中，为了消除这样会带来的矛盾，又不惜引入了同时的相对性，用洛伦兹变换代替了伽利略变换。孰不知伽利略变换就是相对性原理的数学表达式，否定了伽利略变换，难道相对性原理还能存在吗？
    我们认为，相对性原理只适用于与源有关运动体系，而不适用于与源无关运动体系，因此相对性原理不是普适的。由于光速的可变性，说明它是一种与源运动无关的物质运动形式，故光不服从相对性原理。而爱因斯坦在这里把相对性原理定为普适的，这是犯了一个严重的历史性失误，它把人们一步步引向歧途。说它是历史性的失误，是因为它像前面所述的亚里斯多德的落体定律和托勒密的地心学说一样，会长期的阻碍科学的发展。事实正是如此，一百多年已经过去，至今人们仍在为相对论的难以理解和不顺畅而伤尽脑筋，仍然在不断的用新的实验对其进行验证。这一切多么像托勒密地心学说中复杂的本轮理论一样，而正确的理论往往是容易理解的。爱因斯坦晚年给友人信中所说“你一定想象我此时此刻一定以满意的心情来回顾我一生的成就。但是仔细分析一下却完全不是这么回事。我感到在我的工作中没有任何一个概念会很牢靠地站得住的，我也不能肯定我所走的道路一般是正确的”。[9]这些想法也许正是因为他自己对建筑在并不普适的相对性原理的相对论的追悔心情，而在此基础上演绎出的一系列概念又怎会牢靠地站住脚呢？然而令人痛心的是，自伽利略以来已过去将近400年，自爱因斯坦以来已过去100年，这样一个并不普适的相对性原理仍在像梦魇一样纠缠着人们的心灵。而且，可悲的是由于爱因斯坦的崇高地位使得这种现象仍在延续，而说爱因斯坦不正确的人，则被世人嗤之以鼻，视为异端。
    2.5 迈—莫实验结果应存在一个全新的解释
    在文献[4]中，我提出由于地面上的迈—莫实验（及其它类似的光速可变实验）的零结果，使我们产生一个猜想，即用干涉法根本测不出光速可变，如果要测量光速是否可变，则应另辟蹊径。这一猜想具体表述为：由于光的某种波动特性，地面光速实验中，可能会补偿光速改变而应当产生的效应，从而使得干涉条纹的移动或差频接近于零（在此必须说明的是，这一补偿效应指的不是洛伦兹收缩，由于此效应，使得地面实验中条纹移动值只有迈—莫实验预言值的0.0001~0.001）。因此，为了在地面上测出光速是否与方向有关，必须用飞行时间法直接测量光信号飞行一段距离所用的时间才能做出判断。
    之所以有此观点，并不完全是猜想，而是建筑在一定的物理模型之上，即光源的运动将会影响实验中光源的状态，从而使得实验中的光程差变化接近于零，这就是迈—莫实验零结果的一个新的物理解释。这一解释的合理性，可以从历史上一系列最精确的迈—莫实验结果都不真正为零，而仍至少保留有一0.0001左右的条纹移动得到证明。我们将会在今后的论文中对此予以详细地论述。
    2.6 同时性的相对性是一种表观现象——时间仍然是绝对的
    2.6.1 同时的相对性是一种表观现象
    在相对论中，爱因斯坦把发现同时的相对性放在一个十分重要的位置。因为他认为这是解开相对论中相对性原理与光速不变原理之间矛盾的金钥匙，是他得出时间相对性的根源。这点从他1922年在日本访问期间发表的演讲《我怎样创立了相对论》中可以得到证明。他说当他与好友贝索（M.Besso）进行了有益的讨论之后，终于发现时间并不能被绝对确定，在时间与信号速度之间存在着不可分割的关系 [10]，然后才导出了1905年那篇论文。
    关于同时性的相对性的得出，爱因斯坦在其所著《狭义与广义相对论浅说》中对此作了通俗的说明，由于此事关系后面一些重要问题的论述，我们不妨把它按其原意复述如下：[2]为了对“同时”下一定义，可以假设有一段铁路，铁路上相距很远的A、B两处发生了雷电，那么如何确定两处是否同时发生了雷电？可以把一位观察者安置在AB的中点M，若M处的观测者同时感到这两处的雷电闪光，我们可以说这两处的雷电是同时发生的。这里仅要求光从A传到M与从B传到M的速度相同。这时假设有一列火车以恒速V沿着如下图所示的铁路运行，火车上有一旅客以火车为坐标系，路基上有一人以路基为坐标系，这时上述路基上A、B两处同时发生的雷击，对于火车上的人而言是否也是同时发生的呢？我们将直接证明，回答必然是否定的。
    “当我们说A、B两处雷击相对于路基而言是同时的，我们的意思是：在发生闪电的A处和B处所发出的光，在路基A—B这段距离的中点M相遇。但是事件A和B也对应于火车上的A点和B点。令M´为在行驶的火车上A—B这段距离的中点。从路基上看，正当雷电发生的时候，点M´自然与点M重合，但是点M´以火车的速度V向图中右方移动。如果坐在火车上M´处的一个观察者并不具有这个速度，那么他就总是停留在M点，雷电闪光A和B所发出的光就同时到达他这里，也就是说正好在他所在的地方相遇。可是实际上（相对于铁路路基来考虑）这个观察者正朝着来自B的光线急速行进，同时他又是在来自A的光线的前方向前行进。因此这个观察者将先看见来自B发出的光线，后看到来自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观察者就必然得出这样的结论，即雷电闪光B先于雷电闪光A发生。这样我们就得出以下的重要结果：
    对于路基是同时的若干事件，对于火车并不是同时的，反之亦然（同时的相对性）。每一个参考物体（坐标系）都有它本身的特殊时间；除非我们讲出关于时间的陈述是相对于哪一个参考物体的，否则关于一个事件的时间的陈述就没有意义。”
    爱因斯坦继续谈到：“在相对论创立之前，在物理学中一直存在一个隐含的假定，即时间的陈述具有绝对意义，亦即时间的陈述与参考物体的运动状态无关。但是我们刚才看到，这个假定与最自然的同时性定义是不相容的；如果我们抛弃了这个假定，那么真空中光的传播定律与相对性原理之间的抵触就消失了。”
    至此，爱因斯坦由一个思想实验的例子，推导出了同时性是相对的——不同坐标系对同样一个事件有不同的时间判断，并由此进一步推导出时间是相对的结论。
    我们对爱因斯坦以上的分析和由此得出的同时的相对性有着完全不同的看法。首先看不同坐标系对同时性的看法，我们完全同意上面所引述的爱因斯坦的分析，但是却不同意他所得出的同时是相对的结论。我们认为A、B两处所发出的光同时到达静止系的M处而不同时到达运动系的M´处是十分正常的一件事，没有任何必要像爱因斯坦那样值得大惊小怪。M´处的光不同时到达，正如爱因斯坦所分析的那样，完全是由于火车的运动所造成的，因此两个坐标系中的观察者对于A、B处雷电是否同时发生产生不同看法仅仅是一个表观现象。事实上事情的真实情况（A、B两点的雷击是否同时发生）我们完全可以通过两个坐标间的速度V辨别出来（由于这种换算比较烦琐，为了保持本文不做数学推演的初衷，仅在此给出结论）。具体如下：
    由于已知火车对于路基的速度为V，若A、B两处的雷电闪光在路基上看来是同时发生的，则在M´处两边的光相遇时会有一时间差△t（如爱因斯坦所分析会出现的那样，此值可以通过简单运算或实验测量得到，其为一个大于0的数值）。我们可以定义，任意情况下（指不论A、B两处的雷电在路基上看来是否同时发生时）M´处所看到的A、B两处传来的光的时间差为△T，这时若 △T－△t=0，则说明A、B两处的闪电是同时发生的；若△T－△t >0，则B处的闪电将先于A处的闪电发出；若△T－△t <0，则A处的闪电先于B处的闪电发生。
    通过以上分析，我们可以看出，M´处的两边闪光即使不同时到达，人们也可以透过现象看本质，辨别出A、B两处的雷电是否同时发生，而决不会因为一个表面现象就得出同时是相对的结论。
    2.6.2 爱因斯坦造成的思维混乱及同时的绝对性
    在导出同时的相对性过程中，我们发现爱因斯坦关于光速不变性的观念贯彻是不彻底的，因此不仅给自己也给别人造成了思维上的混乱。
    在相对论中，爱因斯坦认为光速是不变的，这种不变性是指光速不仅与光源的运动无关，而且与接受者的运动速度无关。但是在上面我们所引述的分析中，爱因斯坦却认为列车上M´处的观察者接受的来自A、B两处光的先后产生了变化，这实际上就是指光速由于观察者具有了速度V之后发生了变化，由A发出的光速变小，由B发出的光速变大，这就和爱因斯坦所持的光速不变观点完全不同了。如果把爱因斯坦光速不变思想贯彻到底，则根本得不出所谓的同时的相对性。因为如果光速不变，则M´处的观察者在经过M点时，A、B两点的光分别也同时到达了列车上的A、B两点，这时对于列车上的观察者M´，列车A、B两端的光将会以相同的速度在中点M´处相会——因为任意一个坐标系上的光速都是相同的，不变的，这样会得出同时又是绝对的。这让人们将会处在一种无所适从的状态，按文献[2]的分析同时是相对的，按照把光速不变原理贯彻到底的做法，则同时又是绝对的，孰对孰错？这就是爱因斯坦给我们造成的混乱局面。他为了让光速不变原理与相对性原理同时成立，想出了同时是相对的（亦即时间是相对的）办法；而为了让同时是相对的又让光速必须随着观察者的速度变化，这就又否定了光速不变原理。他让我们在这里老是绕圈子。可以看出，按照光速不变绝对得不出同时的相对性；而按照光速可变也只能得出一个表面上的同时的相对性，实际上通过物理变换所得出的同时仍然是绝对的。
    2.6.3 时间的绝对性
    在以上的分析中，我们可以看出，不论从光速可变，还是光速不变出发，都得不出同时是相对的结论，同时应当是绝对的。因此，时间的相对性根本就无从谈起，时间的流逝应当是绝对均匀的。这样，爱因斯坦试图通过时间的相对性解决相对性原理同光速不变原理之间的矛盾的意图肯定是行不通的，他想通过时间的相对性构造一个自洽的理论体系，其合理性必然是值得怀疑的。
    2.7 为什么光速和洛伦兹变换在相对论中占据如此重要地位
    2.7.1 关于光速
    爱因斯坦说：“相对论常遭指责，说它未加论证就把光的传播速度放在中心理论的地位，以光的传播定律作为时间概念的基础 [1]。”事实上，每一个研究物理的人都会发出这样的疑问，为什么光及光速在相对论中会起这么大作用？这仅仅是因为方便，是一种偶然还是因为必然？它的后面会不会隐藏着更深层的秘密？
    在爱因斯坦看来（当然也包括其它许多物理学家），这主要是“为了赋予时间概念的物理意义，需要某种能建立不同地点间关系的过程”。并说“为这样的时间定义究竟选择哪一种过程是无关重要的。可是为了理论只选用那种已有某些肯定了解的过程是有好处的。由于麦克斯韦与H.A.洛伦兹的研究之赐，和任何其它考虑的过程相比，我们对于光在真空中的传播速度是了解得更清楚的 [1]。”由这一段话和他在1905年那篇论文中关于同时性及异地同步时钟的操作定义看来，光速在相对论中所起的作用主要是因为它是一种确切了解其物理特性的物质，用起来更加方便与可靠，因为他说“为这样的时间定义究竟选择哪一种过程是无关重要的”，就是说也可以选择其它的物理过程（那为什么他不选择声速之类的物理过程？）。在爱因斯坦之前，彭加勒1898年在《时间之测量》一文中已提出可以假设光速对所有观测者都是常数，指出光速不变并在所有方向上均相同“是一种公设，没有这一公设就无法测量光速”。而他在1904年的《数学物理的现状和未来》一文中，则提出可以通过光信号的交换来比较时钟。由此可见，关于给予光如此重要的地位，主要原因是19世纪末一系列实验观测不到“以太风”而被迫承认光速不变，进而发现光是一种最好的对钟信号工具造成的。当然，对于爱因斯坦来说，他主要是想通过光速不变性导出时间的相对性，从而消除相对性原理与光速不变原理间明显的冲突，好以此来构筑他的相对论大厦。
    如上所述，在本文的前面我已谈及光速实际上是可变的，也分析了爱因斯坦关于用光信号对钟并得出同时的相对性是不成立的，因此时间是绝对的。这就使得爱因斯坦等人对光所赋予的重要意义的理由不成立。但是实际上光看来还有其它一些奇特的重要作用，如光速是速度的极限，在一系列公式中都会出现光速（如洛伦兹变换等），并且在一定条件下与实验结果还是相符的，等等。这就不能不令人惊异。因此，人们应当寻求事物的本质，究竟是什么原因使光速在这里担任了如此重要的角色。为此，我们在这里提出一种可能的解释。
    光是一种电磁波，是一种在电磁场中传播的波动，电磁场中的波动应该有其特征速度，这一速度等于光速，就像静止的空气中的声波的速度是一确定值一样。又因为光速与源速无关，所以光速对于绝对坐标系而言是一个不变量，它可以体现出绝对坐标系的某些特征（见本文2.2及2.3节所述），所以光速有其不变性的一面。而其它坐标系相对于光速的变化，就相当于它们相对于绝对坐标系的变化。因此一些公式中（主要是指洛伦兹变换等）出现光速，并能与实验事实相符，其原因正在于此。
光速是目前我们所发现的速度极限，这由电子在电子加速器中被加速时的一些实验结果得到了证实。物理中的作用力，从大的类型上区分主要有两类：一类是实物与实物接触型（如人推小车，粒子与粒子的碰撞等）；一类是无形的场与物质，或者场与场相互作用（如电子加速器中被加速的电子，光线与光线的干涉等等）。在由电磁场施加作用时（其它类型的场与此类似）应当有一最大特征作用速度（如电线中传导的电流，太空中传播的无线电波等），目前发现它等于光速。我们可以想象电磁场的作用就像一条以光速c这一特征速度流动的河流，而在加速器中被加速的电子就像在这样一条电磁场河流中漂流的一艘小船。开始时船速较小，随着时间的流逝，这一“河水”的速度逐渐传递给小船，小船的速度逐渐加大，直至最后和流水的速度相同，但是却始终不能超越河水的流速——电磁场的作用特征速度。这就是为什么物理世界速度以光速为极限的原因。
    2.7.2 关于洛伦兹变换
    由爱因斯坦所创立的相对论，其核心公式却是洛伦兹变换，这不能不说是一件令人奇怪的事情,因为洛伦兹变换毕竟是根据绝对坐标系推导出来的。
    洛伦兹变换是由迈—莫实验得出的，它主要是为了解释由迈—莫实验的零结果所显露出的光速不变的结果。可以说它是一个以实验事实为边界条件的经验公式，是一个修正了的伽利略变换，而伽利略变换则是相对性原理的表达式。由于爱因斯坦在相对论中认定光速不变，又把相对性原理作为基础，因此洛伦兹变换所使用的条件符合相对论的条件，这样相对论可以使用洛伦兹变换就不足以为奇了。现在奇怪的是洛伦兹变换是在绝对坐标系条件下导出的，而相对论则不承认绝对坐标系，可是由洛伦兹变换得出的一些结论又似乎符合实验事实（如质量增加等现象）。这是真正令人惊奇的事情。
我们认为这里边也许包含着“负负得正”的成分在里边。在洛伦兹变换推导的过程中，洛伦兹是认为应当存在由于坐标系的运动速度而引起的光速的变化的，只不过这种变化被坐标系速度V所引起的干涉仪臂长的收缩所抵消了。洛伦兹公式所计算的正是这一收缩值，而这一值又与光速应产生的变化相等，所以洛伦兹变换反映出的实际上是观测者所在坐标系相对于绝对坐标系的运动所产生的效应。而在相对论中，爱因斯坦虽然不承认光速可变，而我们知道他为了得出同时的相对性，又不得不用到光速可变——光速与M´处的接收者的速度有关（见2.6.1节中的分析）。这就是为什么洛伦兹变换在不同场合（指经典物理学和相对论）都适用而且部分的反映出了物理世界的真相的原因。我们甚至设想，在今后的光速可变理论中，洛伦兹变换也许同样会占据应有的一席之地。
    在整个第2节中，我们勾勒出了光速可变理论的一个基本的框架，也可以说是列出了一个主要内容都包括了的比较详细的提纲，这里的每一小节都可以扩展成为一篇内容丰富的完整论文。我们在这里表达的一个基本思想是，应当由光速可变概念，取代光速不变及相对性原理的普适性这两个概念，还事物以本来真实的面目，把物理学从相对论的混乱复杂思想中解脱出来。
    3 光速可变与超光速问题
    3.1 光速可变
    与光速可变对应的是相对论中光速不变的概念，本文及作者以前的论文中已论证了光速可变的合理性。这一概念的成立将使绝对空间概念重新回归物理学领域。因此，光速可变这一概念是具有根本性的、革命性的意义。
    本文在第1节及2.2节中对这一概念进行了详细的论述。主要结论是对于绝对坐标系而言光速是一不变量c；而对于迎着其运动和顺着其运动的观察者而言，它可以是大于c或者小于c。这里的大于c仅是一种表观的超光速现象，而并不是光子以超过c的速度在绝对空间中运动。
    另外应当指出，我这里的光速可变概念，与当前英、美等国科学家为了解释大爆炸宇宙学说中物质何以分布如此均匀而提出的VSL理论[12]（Varying speed of light theory）是不同的，他们的光速可变概念是认为在宇宙创立以来的上百亿年中，光速由超快逐渐演化为今天的速度。
    3.2 超光速
    超光速虽然也是一种光速可变形式，但其主要对应于相对论中光速是速度极限的概念，它与物质的质量是否会趋于无穷大等问题相关。超光速还应区分为“真实超光速”和“表观超光速”。
    “真实超光速”是指物质粒子（包括类似光子、中微子之类的基本粒子）或者场作用（类似引力场、电磁场、弱相互作用场、强相互作用场等）以超过光速的速度传播物质或信息。它是物质真实地以超过光速的速度传播。
    “表观超光速”，是指一些虚拟的超光速现象，例如当一个探照灯以足够高的角速度转动时，远处形成的光斑便会以超光速的速度前移。
    当前各国在进行一系列地面实验室超光速实验和天文超光速观察。不断有发现超光速现象的报导。它们究竟是真实超光速还是表观超光速尚待深入讨论。
    3.3 场的特征速度——关于超光速研究的一个建议
我认为每一种类型的场中应当有一种自己的特征波动速度，就像电磁场中的特征波动速度就是光速。引力场中也应当有其特征传递速度，过去有人认为其和光速一样。去年美国有人进行了实验测量，认为和光速相当，但是由于误差较大，有人对此持否定意见。
    也许超光速现象应当到微观世界去寻找，因为有迹象表明在量子世界中定域性正在遭到破坏。我以为原子核中的弱相互作用场和强相互作用场是值得研究的一个方向。这两种力场要比引力场和电磁场强得多，因此它们的特征速度有可能比电磁场中的光速要快。可以预测，超光速的研究同样会对相对论的一统天下有所突破
    4 关于光速可变的地面验证实验
    天文学上的3K微波辐射及遥远的射电星系的无线电波的各向异性已证实了光速与方向的相关性——即光速的可变性[5][6]。但是这些确凿的事实并未引起人们足够的重视，用狄拉克的话说：“由于现代技术用于微波观测上，人们发现存在着绝对零速度。这并不损害爱因斯坦的理论，它只是显示出一种不协调[7]。”这种麻木不仁的态度是令人遗憾与不解的。面对这种局面，我认为最好的办法就是在地面上进行光速可变的验证实验，只有这样才能打动人们已被相对论这一神明麻痹了的心灵。自上世纪七十年代末以来，我先后研究出了二种地面光速可变验证实验，还重新探讨了麦克斯韦的一种天文学实验，现分别简介如下：
    4.1 往返光路的光速可变验证实验
    1995年，作者在文献[4]中发表了一种验证往返光路中光速可变的实验方法，用飞秒级激光脉冲飞行时间法对迈—莫实验进行彻底改造。这一方法的关键之处在于，它不是用两臂的光程差在仪器旋转90°前后形成的干涉条纹变化判断光速的变化，而是用在两臂飞行的同一个光脉冲（被半透镜分为两路飞行）在仪器旋转90°后是否重叠来判断光速是否可变。它的技术难点是需要接近飞秒级的超短激光脉冲作为光源，同时需要对这些光脉冲进行精确的检测。这一方法测出的将是往返迴路中光速发生的变化，因此是二级效应。由于这一实验的光路与迈—莫实验完全相同，为了节约资金，故可以借用美国加州理工学院现在闲置的40m臂长的激光引力波探测装置（因为它的光路与迈—莫实验也完全相同），或者借用建于美国路易斯安纳州利文斯顿的LIGO（它的臂长为4Km，可以大大降低对激光脉冲频率的要求）。
    4.2 单程光速测量
    对光速与方向是否有关的最好检验方法是进行单程光速的测量，因为在单程光速测量中不存在往返测量中存在的对消现象，所以产生的效应比较明显。因此如果能够进行单程光速测量则是最理想的。然而单程光速测量中存在的异地对钟的逻辑循环困难，使得这一测量成为自伽利略以来近400年未能解决的物理学难题（正因为如此，伽利略当年只好进行往返光速测量，至今的光速测量仍然使用的是伽利略测速原理）。人们认为要解决单程光速的测量，要么有一种瞬时对钟信号的出现，要么就需要提出一种全新的测速原理，从而打破异地对钟形成的逻辑循环，当然这种全新的测速办法还要依赖于科学技术的进步。不过也有人认为不可能实现单程光速测量，甚至认为从理论上单程光速是不可测量的 [12]。当然这些观点无外乎是站在已有相对论同时的相对性立场上看问题的老生常谈而已。
    为了测量单程光速，必须打破常规思维创立新的测速原理才有可能。上一世纪七十年代中后期作者提出了一种单程光速测量原理，并克服种种困难在一本名不见经传的杂志《潜科学》上予以发表，至今尚未引起多少人的注意。因此在这里多作一点介绍（详细内容可见文献[8]）。
    在这一测速原理中，它不需要一种已知速度的对钟信号，只要求这种信号速度在测量的瞬间是均匀不变的；它不需要异地的两只钟的指针每时每刻指向同一角度，而只要求这两只钟的结构是相同的，它们的指针每走过一个小格用的时间相同即可。也就是要求处于异地的两只钟只需同频而不需同步（即指放在同一地点，两只钟的指针也不必指向同一角度）。
    这一测量中使用两个同频的高频克尔开关作为计时工具，其中一只用来把光调制成相等的光脉冲，另一只则用来在异处对此光脉冲进行检测，通过移动远处的这只克尔开关，寻找出光脉冲的最大值点。这一测量特别之处在于它把光在作为测速对象的同时，又作为传递对钟信号的工具。计算表明，当开关频率为109/s，测量基线长度大于1500m时，可以明显的观测到地球上来自不同方向光速的差异。
    自伽利略以来，人们一直使用他所创立的往返平均光速测量原理测量光速。若本文所述方法成立，则将解开单程光速不可测量的难题。并且这是一个一级实验。
    4.3 麦克斯韦以太漂移实验的重新审定——验证光速可变的一个天文学方法
    笔者于1993年在加拿大《Physics  Essays》杂志上以“麦克斯韦以太漂移实验的重新审定”为题，发表了对麦克斯韦以太漂移实验的重新探讨[13]。麦克斯韦于1879年提出对罗麦（O.Roemer）用木卫蚀测光速实验的改进意见，试图用在相隔6年（即木星的公转周期12年的一半）先后两次进行罗麦的实验，以发现整个太阳系是否正以某一速度穿过以太运动。当年，由于天文数据的精确度不够，致使麦克斯韦未能得出这一数值。作者在该文中进一步从理论上分析了麦克斯韦当年的这一实验设想，认为该实验在原理上是正确的，而且正如麦克斯韦当时所说它是一个单程的一级效应实验。另外，笔者重新精确计算了这一实验中所希望看到的时间差，并且以3K微波辐射所确定的太阳系有一400 km／s的绝对速度代入，得到这一时间差约为2.660秒。我认为，以当前的天文观测技术，是完全应该发现这一时间差的。
    5 原始创新型实验是相对论研究的突破点
    历史证明，科学上的每一个重大进步都是由原始创新型的科学实验引发的。相对论研究，同样需要重视原始创新型实验。如果没有实验的重大突破，只是坐而论道，在原有理论基础上进行演绎，那就只能是对旧理论继续顶礼膜拜。因此，我希望人们对我所提出的几个实验方法予以关注，并进行实验，相信它们一定会给相对论研究带来一些令人惊喜的结果。

参考文献
1. Einsten.A. The Meaning of Relativity. London: Methuen&Co.Ltd,1951.23~24
2. Einsten.A. Relativity The Specialand the General Theory. London: Routledge,1993.17~20
3. 董晋曦.光速可变及其地面判别实验.   北京石油化工学院学报，2002（4）：46~54
4. Jinxi Dong. A New Discriminating Experiment on the invariance Hypothesis of Light Speed. Chinese J. of Systems Engineering&Electronics,1995 6(4):137~146
5. Muller R A. The Cosmic background rediation and the new aetherdrift. Sci Am,1978,64(5):238
6. Blake C,Wall J. A velocitty dipole in the distribution of radio galaxies. Nature,2002,416(14):150~152
7. Dirac PAM .Why we believe in the Einstein theory Symmctries inscience, princenton,1980.1~11
8. 董晋曦.单程光速的测量原理及惯性系中光速不变假设的实验验证.潜科学，1981.(27)：34~36
9. 爱因斯坦A.七十岁生日时的心情.爱因斯坦文集.第一卷.北京：商务印书馆，1976.485
10. Einstein.A.How I created the theory of relativity. Physics Today,1982  （8）:45~47
11. Albrecht A, Magueijo J. Time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles.
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12. Yuanzhong Zhang. On Unbservability of one-Way Speed of Light. Chinese J. of
Systems Engineering&Electronics, 1995 6(4):253~264
13. Jinxi Dong. Reinquiry into Maxwell’s Ether Drift Experiment. Physics Essays,1993,6(2):212~216