交叉学科时空观问世，爱因斯坦牛顿的未解之谜真相大白

关于时空问题，物理学家进行了很多研究，奉献了多种物理学时空观。例如牛顿奉献了绝对时空观，爱因斯坦奉献了相对论时空观，除此之外，还有其他具体的物理学时空观。

基于系统学、计量学、宇航学、物理学、天文学、信息学、数学、逻辑学等学科的知识和实验，认识和实践，进行交叉学科创新研究，人们就可以更上一层楼，发现更多真相，创新地建立交叉学科时空观。从牛顿绝对时空观，到爱因斯坦相对论时空观，再到交叉学科时空观，这是科学认识创新发展的必然结果。交叉学科时空观，也可以称之为统一论时空观。

创建交叉学科时空观之后，把牛顿绝对时空观和爱因斯坦相对论时空观等，与交叉学科时空观对比研究，人们就可以发现，前人建立的时空观，就像盲人摸象，讲述了“大象大腿+大象尾巴+大象翅膀”的大象图像。交叉学科时空观，类似“大象脑袋+大腿+尾巴”的宇宙大象新图像。交叉学科时空观，将与各种时空观并肩而立，推动科技创新，做出更多贡献。

1、牛顿绝对时空观未解之谜，导致爱因斯坦狭义相对论时空观逻辑不自洽

1.1牛顿时空观和爱因斯坦时空观的未解之谜

在牛顿绝对时空观中，有一个伽利略变换，物理意义如下：设在真空中惯性系理想情况下，有相对匀速直线运动的甲系和乙系，如图一所示。

甲系甲观测者使用甲时钟甲量尺测量一个物理事件在甲系的时间值坐标值为（t、x、y、z），乙系乙观测者使用乙时钟乙量尺测量上述同一物理事件在乙系的时间值坐标值为（T、X、Y、Z），甲系（t、x、y、z）跟乙系（T、X、Y、Z）的变换关系，在一定条件下，是伽利略变换（1），或伽利略逆变换（2）

那么，在伽利略变换中，两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件是什么呢？

这是牛顿绝对时空观应该回答，但是却一直没有回答的问题，这是未解之谜。

在爱因斯坦狭义相对论时空观洛仑兹变换中，有两个准常数u和C。那个u，是爱因斯坦无条件地继承牛顿绝对时空观伽利略变换的两系互测等速假设u=u1=u2，继承而来的，物理意义与原来大同小异；那个C，来自爱因斯坦两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒。

那么，在洛伦兹变换中，两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件又是什么呢？两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒的成立条件又是什么呢？两个成立条件有何关系？

这是爱因斯坦狭义相对论时空观应该回答，但是却一直没有回答的问题，也是未解之谜。

对于牛顿绝对时空观和爱因斯坦狭义相对论时空观的上述未解之谜，本文将基于交叉学科时空观的基本内容，给出解答。

1,2光信号延迟和暂停态立体宇宙图像

——光信号延迟和暂停态立体宇宙图像

太阳发出的光，从太阳运动到地球，需要经历8分钟时间值，走过1.5亿公里路程，这就是光信号延迟。在现代科技实验和实践中，光信号延迟普遍存在。参见图二。

在观看手机、电脑视频时，给播放中的视频按下暂停键，就可以得到暂停的视频平面图像。在暂停态视频平面图像中，图像中的每个具体内容都有确定的图像、形状、相对位置、相互关系等。

与上相似，针对物理学理论研究，可以做出如下假设：设甲观测者所持甲时钟显示t时刻值时，给全宇宙按下“暂停键”，这就类似于给电脑、手机播放的视频图像按下暂停键。由此，运动变化的宇宙就静止不动了，宇宙中所有的事物就全都凝固不变了，这就构成了一幅t时刻暂停的立体宇宙图像，可简称为t时刻暂停态立体宇宙图像。

在t时刻暂停的、静止不动、凝固不变的立体宇宙图像中，所有事物都具有确定的结构、形状、相对位置、相互关系等。所有的光信号全都停在了路上，其中有些光信号停在了发出地，有些光信号停在了传播路上，有些光信号停在了观测者眼睛前面。

具体说，在t时刻暂停态立体宇宙图像中，人说话，五官表情，身体活动的情况，在t时刻暂停的一瞬间，凝固成雕塑，静止不变了；枪打出的子弹，在t时刻暂停态立体宇宙图像中，停在了枪口处，子弹停止飞行了；天上飞行的卫星、飞机、导弹，地面上奔驰的汽车、火车、轮船，在t时刻暂停的一瞬间，全都静止在原地了；地球上所有的事物，全都在t时刻暂停的一瞬间，立刻凝固，立刻静止，成为不变的立体图像了；太阳在t时刻暂停的一瞬间，停止了运动变化，太阳发出的光线，全都停在路上，静止凝固，停止运动变化了；宇宙的万事万物，全都在t时刻暂停的一瞬间，静止不动，凝固不变了……

——t时刻看到的情况和t时刻实际的情况

对于手持时钟、处在特定位置的甲观测者而言，在t时刻暂停态立体宇宙图像中，在观测者的时钟显示t时刻值时，有大量光信号，同时到达了观测者的眼睛，被眼睛看见了，这都是收到光信号事件。收到光信号事件，让观测者的眼睛看到了各种事物的存在状况。

在t时刻暂停态立体宇宙图像中，观测者的眼睛同时看到的光信号，是有远有近的不同事物，在t-△t1、t-△t2、t-△t3……时刻，有先有后地发出，经历了不同的传播时间，经历了不同传播距离，同时到达了观测者的眼前。在这种情况中，观测者眼睛同时看到的各种情况，就是t时刻看到的同时事件。

对于手持时钟、处在特定位置的甲观测者而言，在t时刻暂停态立体宇宙图像中，当观测者的时钟显示t时刻值时，有远有近的不同事物同时发出了光信号，这都是发出光信号事件。发出光信号事件，展示了各种事物的存在状况。

在t时刻暂停态立体宇宙图像中，各种事物发出光信号，所展示的共同存在情况，就是t时刻实际的同时事件。t时刻实际的同时事件发出的光信号，要经历不同传播时间，经历不同传播距离，在t+△t1、t+△t2、t+△t3……时刻，有先有后地飞行到观测者眼睛，被看到。

在t时刻暂停态立体宇宙图像中，t时刻同时发出的光信号，t时刻实际的同时事件，t时刻同时到达观测者的光信号，t时刻看到同时事件，它们共同存在。人们讨论物理学问题时，有些情况，谈论的是t时刻暂停态立体宇宙图像中的内容。有些情况，是把t时刻暂停态立体宇宙图像中的内容，跟t+△t时刻暂停态立体宇宙图像中的内容，进行对比。但是，都应该给出必要说明。否则，就可能导致混淆和矛盾。

——t时刻暂停态立体宇宙图像和同步时钟

设甲观测者手持甲时钟甲量尺静止在地球上，乙观测者手持乙时钟乙量尺相对甲观测者静止或运动。甲时钟显示的时间值，使用t来表示；乙时钟显示的时间值，使用T来表示。

设甲观测者的甲时钟显示时间值t时刻，给宇宙按下了暂停键，在t暂停态立体宇宙图像中，甲时钟显示时间值t秒，此刻，设乙时钟所显示时间值为T秒，且有T=t；另设甲观测者的甲时钟显示时间值t+△t秒”时刻，给宇宙再次按下了暂停键，设在t+△t时刻暂停态立体宇宙图像中，甲时钟显示时间值为t+△t秒，此刻，设乙时钟所显示时间值为T+△T秒；此刻，如果在△t=1秒情况下，始终有△T=1秒，也就是△t=△T=1秒，那么，对于具有上述时间值关系的甲时钟乙时钟，可称之为同步时钟。对于甲时钟乙时钟的上述同步关系，可表示为1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）。

如果甲时钟乙时钟是非同步时钟，那么，非同步的甲时钟乙时钟，就不具有上述时间值关系。

具体说，设甲观测者的甲时钟显示时间值t时刻，给宇宙按下了暂停键，在t暂停态立体宇宙图像中，甲时钟显示时间值为t秒，此刻，设乙时钟所显示时间值为T秒，且有T=t；另设甲观测者的甲时钟显示时间值t+△t秒”时刻，给宇宙再次按下了暂停键，设在t+△t时刻暂停态立体宇宙图像中，甲时钟显示时间值为t+△t秒；此刻，设乙时钟所显示时间值为T+△T秒；此刻，在△t=1秒的情况下，始终有△T≠1秒，也就是△t≠△T，那么，对于具有上述时间值关系的甲时钟乙时钟，可称之为非同步时钟。对于甲时钟乙时钟的上述非同步关系，可表示为1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）。

关于相对静止或相对运动的甲时钟乙时钟在何种情况下是同步时钟，在何种情况下是非同步时钟，在后面建立交叉学科时空观时，本文将给予具体讨论。

——t时刻暂停态立体宇宙图像和同长量尺

设在t时刻暂停态立体宇宙图像中，当甲量尺“1米”长度的始点，与乙量尺“1米”长度的始点对齐时，甲量尺“1米”长度的终点，与乙量尺“1米”长度的终点，也能对齐。

而且，在t+△t时刻暂停态立体宇宙图像中，当甲量尺“1米”长度的始点，与乙量尺“1米”长度的始点对齐时，甲量尺“1米”长度的终点，与乙量尺“1米”长度的终点，始终也能对齐。

那么，对于具有上述长度值关系的甲量尺乙量尺，可称之为同长量尺。对于甲量尺乙量尺的上述同长关系，可表示为1米（甲量尺）=1米（乙量尺）。

设在t时刻暂停态立体宇宙图像中，当甲量尺“1米”长度的始点，与乙量尺“1米”长度的始点对齐时，甲量尺“1米”长度的终点，与乙量尺“1米”长度的终点，却不能对齐。

而且，在t+△t时刻暂停态立体宇宙图像中，当甲量尺“1米”长度的始点，与乙量尺“1米”长度的始点对齐时，甲量尺“1米”长度的终点，与乙量尺“1米”长度的终点，始终不能对齐。

那么，对于具有上述长度值关系的甲量尺乙量尺，可称之为非同长量尺。对甲量尺乙量尺的上述非同长关系，可表示为1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）。

——关于牛顿绝对时空观的未解之谜，基于交叉学科时空观给出解答

为了说明问题，先举一些具体事例。

首先，假设有两个时钟，甲时钟和乙时钟，相对静止或相对运动。设甲时钟乙时钟都能遵守国际单位制并显示时间值，甲时钟乙时钟是同步时钟，甲时钟的“1秒”时间值，与乙时钟显示的“1秒”时间值一直是等长的时间，因此有“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”。

再假设有两个量尺，甲量尺和乙量尺，相对静止或相对运动。设甲量尺乙量尺都能遵守国际单位制并显示长度值，甲量尺乙量尺是同长量尺，甲量尺显示的“1米”长度值，与乙量尺显示的“1米”长度值一直是相等的长度，因此有“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”。

在甲时钟乙时钟具有上述时间值关系，甲量尺乙量尺具有上述长度值关系的情况下，设有一人在地面上行走，若甲观测者使用甲时钟甲量尺测得该人相对地面的速度值是1米/秒，那么乙观测者使用乙时钟和乙量尺测得的该人相对地面的速度值，也可以是1米/秒。

在上述情况下，如果甲观测者乙观测者相对做匀速直线运动，甲观测者使用甲时钟甲量尺测到乙观测者相对甲观测者的速度值是1米/秒，那么，乙观测者使用乙时钟乙量尺测到的甲观测者相对乙观测者的速度值，也可以是是1米/秒。

其次，设甲时钟和乙时钟对相对静止或相对运动，甲时钟显示的“2秒”时间值，与乙时钟显示的“1秒”时间值一直是等长的时间，因此，甲时钟显示的“1秒”时间值，与乙时钟显示的“1秒”时间值，就不是等长的时间，故有“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”。

在“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”情况下，甲时钟显示的“1秒”时间值，乙时钟显示的“1秒”时间值，两个“1秒”，虽然都叫“秒”，但是，二者的物理内容，各自显示“1秒”的机理和过程，是不一样的，甲时钟的“1秒”，乙时钟的“1秒”，已经不是同一单位，而是不同单位。这是同样的名词术语“秒”，描述了不同的事物。

在上述情况下，甲时钟乙时钟是非同步时钟，如果甲时钟遵守国际单位制并显示时间值，乙时钟就不能遵守国际单位并显示时间值。为了进行对比实验，可以特别制造出上述乙时钟。

设甲量尺和乙量尺相对静止或相对运动，甲量尺显示的“0.5米”长度值，与乙量尺显示的“1米”长度值一直是相等的长度，因此，甲量尺显示的“1米”长度值，与乙量尺显示的“1米”长度值，就不是相等的长度，因此有“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”。

在“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”情况下，甲量尺显示的“1米”长度值，乙量尺显示的“1米”长度值，两个“1米”，虽然都叫“米”，但是，二者的物理内容，各自显示“1米”的机理和过程，是不一样的，甲量尺的“1米”，乙量尺的“1米”，已经不是相同单位，而是不同单位。这是同样的名词术语“米”，描述了不同的事物。

在上述情况下，甲量尺乙量尺是非同长量尺，如果甲量尺遵守国际单位制并显示长度值，乙量尺就不能遵守国际单位并显示长度值。为了进行对比实验，可以特别制造出上述乙量尺。

在甲时钟乙时钟具有上述时间值关系，甲量尺乙量尺具有上述长度值关系的情况下，设有一人在地面上行走，若甲观测者使用甲时钟甲量尺测得该人相对地面的速度值是1米/秒，那么乙观测者使用乙时钟乙量尺测得的该人相对地面速度值，就会是4米/秒。

在上述情况下，如果甲观测者乙观测者相对做匀速直线运动，甲观测者使用甲时钟甲量尺测到乙观测者相对甲观测者的速度值是1米/秒，那么，乙观测者使用乙时钟乙量尺测到的甲观测者相对乙观测者的速度值，就会是4米/秒。

简略地说，在伽利略变换中，两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件是：甲系甲时钟、乙系乙时钟都能遵守国际单位制并显示时间值，甲时钟乙时钟一直是同步时钟，恒有“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”；甲系甲量尺、乙系乙量尺都能遵守国际单位制并显示长度值，甲量尺乙量尺一直是同长量尺，恒有“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”。上述条件也是伽利略变换的成立条件。

如果相反，甲系甲时钟、乙系乙时钟不能都遵守国际单位制并显示时间值，甲时钟乙时钟不是同步时钟，即有“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”；甲系甲量尺、乙系乙量尺不能都遵守国际单位制并显示长度值，甲量尺乙量尺不是同长量尺，即有“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”，那么在此情况下，两系互测等速假设u=u1=u2和伽利略变换就不能成立。

一般地说，伽利略变换及其核心内容u=u1=u2的成立条件，跟甲时钟甲量尺和乙时钟乙量尺是否都遵守国际单位制密切相关，跟甲时钟乙时钟的时间值关系密切相关，跟甲量尺乙量尺的长度值关系密切相关，跟甲观测者乙观测者的测量活动密切相关。

以上内容，就是基于交叉学科时空观的基本内容，对牛顿绝对时空观未解之谜给出的解答，两系互测等速假设u=u1=u2和伽利略变换的成立条件问题，是值得高度重视的问题。

——关于时空单位，国际单位制和“私人单位制”的区别

在国际单位制中，关于基本单位“秒”，计量学给出的约定是：铯133原子振动9192631770次所需的时间定义为1秒。关于基本单位“米”，计量学给出的约定是：光在真空中1/299792458秒内所经过路程的长度定义为1米。其它基本单位和导出单位也有明确定义。

简略地说，国际单位制的重要工作之一，就是保证基本单位的“1秒”，使用各种时钟复现的“1秒”，时钟在各种情况下显示的“1秒”，都是相等长度的时间，保证实现“1秒（秒定义）=1秒（时钟秒）”；同时保证基本单位的“1米”，使用各种量尺复现的“1米”，量尺在各种情啊况下显示的“1米”，都是相等的长度，保证实现“1米（米定义）=1米（量尺米）”。

在实际情况中，假设按照国际单位制要求制造了两个时钟，甲时钟乙时钟，其中甲时钟显示的每个“1秒”，都与国际单位制约定的“1秒”是等长时间；乙时钟显示的“1秒”，与国际单位制约定的“1秒”却不是等长时间，因此有“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”，对这种情况，可称之为乙时钟显示的时间值有误差，偏离了国际单位制“1秒”要求。

同理，假设按照国际单位制要求制造了两个量尺，甲量尺乙量尺，其中甲量尺显示的每个“1米”，都与国际单位制约定的“1米”是相等长度；乙量尺显示的“1米”，与国际单位制约定的“1米”却不是相等长度，因此有“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”，对这种情况，可称之为乙量尺显示的长度值有误差，偏离了国际单位制“1米”要求。

在上述情况中，由于甲时钟乙时钟、甲量尺乙量尺，都是基于国际单位制制造的，都谋求忠实地复现国际单位制的“1秒”和“1米”，所以，虽然乙时钟乙量尺没能准确地复现国际单位制的“1秒”和“1米”，产生了误差，但是，上述问题仍属于国际单位制的内部问题。

然而，如果制造两个时钟，甲时钟和乙时钟，一方面，竭尽全力地做到：甲时钟显示的每个“1秒”，都与国际单位制约定的“1秒”是等长时间，因此有“1秒（秒定义）=1秒（甲时钟）”；另一方面，清晰明确地把乙时钟制造成不遵守国际单位制的时钟，让乙时钟显示的“1秒”，与国际单位制约定的“1秒”不是等长时间，因此有“1秒（乙时钟）≠1秒（秒约定）”，以及“1秒（乙时钟）≠1秒（甲时钟）”；那么在此情况下，甲时钟的“1秒”，乙时钟的“1秒”，虽然都叫“秒”，但是，乙时钟显示的“1秒”，跟甲时钟显示的“1秒”，物理内容已经不同，各自显示“1秒”的机理和过程也已经不同。因此，这就等于针对乙时钟，另外约定了不同于国际单位制的“私人单位制”，乙时钟就是按照“私人单位制”制造出来，并显示时间值的时钟，所以才会有“1秒（乙时钟）≠1秒（秒约定）”，以及“1秒（乙时钟）≠1秒（甲时钟）”。类似地，也可以针对两个量尺，甲量尺和乙量尺，进行类似的讨论，得出相似的结论。

应该强调，所有的具体物理量，例如v=1米/秒，V=4米/秒，都有两部分内容，一是前面的数字，二是后面的单位。两个同名物理量是否具有相等关系，物理意义是否相同，跟前面的数字，后面的单位，所描述的物理现象，都有密切关系。

1.3牛顿绝对时空观未解之谜，导致爱因斯坦狭义相对论时空观逻辑不自洽

爱因斯坦建立狭义相对论时空观的时候，首先针对甲系乙系提出了两系互测等速假设u=u1=u2，以及两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒。

在狭义相对论时空观中，爱因斯坦提出两系互测等速假设u=u1=u2，这是无条件地继承伽利略变换两系互测等速假设u=u1=u2的结果。洛仑兹变换的u=u1=u2，跟伽利略变换的u=u1=u2，物理意义大同小异。

爱因斯坦提出的两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒，物理意义如下：设在真空中惯性系理想条件下，在图一所示情况，沿x、X轴正方向有一束光，甲观测者使用甲时钟甲量尺测得光束相对甲系的光速值为C1=△x/△t；乙观测者使用乙时钟乙量尺测得同一光束相对乙系的光速值为C2=△X/△T；在一定条件下，可以有C=CI=C2=299792458米/秒。

根据上述两系互测等速假设u=u1=u2和两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒，爱因斯坦假设推理出了洛仑兹变换，及其逆变换，如下

然后，爱因斯坦把洛仑兹变换推广到了一般情况：甲系乙系测量同一质点的运动，各自测得的时间值坐标值（t、x、y、z）和（T、X、Y、Z），变换关系是洛仑兹变换（3）（4）式。

根据洛仑兹变换，爱因斯坦继续假设推理出了动钟变慢、动尺变短、同时的相对性和速度变换等假设性公式，由此建立了狭义相对论时空观。然后，通过使用狭义相对论时空观改造经典力学和电磁学等，爱因斯坦建立了狭义相对论。

在狭义相对论时空观中，动钟变慢假设及其逆变换，动尺变短假设及其逆变换，如下

但是，根据动钟变慢（5）式，乙时钟的“1秒”慢于甲时钟的“1秒”，因此有“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”。据此可以说，甲时钟显示的“1秒”时间值，乙时钟显示的“1秒”时间值，两个“1秒”，虽然都叫“秒”，但是，二者的物理内容，各自显示“1秒”的机理和过程，是不一样的，甲时钟的“1秒”，乙时钟的“1秒”，已经是不同单位，而不是同一单位。这是同样的名词术语“秒”，描述不同的事物的情况。

在“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”的情况下，甲时钟乙时钟不是同步时钟，甲时钟遵守国际单位制并显示时间值时，乙时钟就不能遵守国际单位制并显示时间值，反之亦然。

同理，根据动尺变短（7）式，乙量尺的“1米”短于甲量尺的“1米”，因此有“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”，在此情况下，甲量尺显示的“1米”长度值，乙量尺显示的“1米”长度值，两个“1米”，虽然都叫“米”，但是，二者的物理内容，各自显示“1米”的机理和过程，是不一样的，甲量尺的“1米”，乙量尺的“1米”，已经是不同单位，而不是相同单位。这是同样的名词术语“米”，描述不同事物的情况。

在“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”的情况下，甲量尺乙量尺不是同长量尺，甲量尺遵守国际单位制并显示长度值时，乙量尺就不能遵守国际单位制并显示长度值，反之亦然。

综上所述，在狭义相对论时空观中，爱因斯坦在提出两系互测等速假设u=u1=u2的时候，爱因斯坦无条件地继承了伽利略变换两系互测等速假设u1=u2=u的成立条件：甲系甲时钟、乙系乙时钟都能遵守国际单位制并显示时间值，甲时钟乙时钟一直是同步时钟，恒有“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”；甲系甲量尺、乙系乙量尺都能遵守国际单位制并显示长度值，甲量尺乙量尺一直是同长量尺，恒有“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”。但是，爱因斯坦假设推理出动钟变慢假设（5）（6）式之后，就转而坚持“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”，否认“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”，否定了两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件；爱因斯坦假设推理出动尺变短假设（7）（8）式之后，就转而坚持“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”，否定“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”，否定了两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件。上述情况，是爱因斯坦狭义相对论时空观的自相矛盾，逻辑不自洽，在过去一直隐蔽地存在，现在真相大白了。

在后面的内容，我们将指出，在爱因斯坦狭义相对论时空观中，爱因斯坦提出的两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒的成立条件：第一个条件就是动钟变慢假设（5）（6）式给出的甲时钟乙时钟时间值关系，对这种“不同步”时间值关系，可以表述为“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”；第二个条件就是动尺变短假设（7）（8）式给出的甲量尺乙量尺长的长度值关系，对这种“不同长”长度值关系，可以表述为“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”。

可以说，在爱因斯坦建立狭义相对论时空观起步时，针对两系互测等速假设u=u1=u2，爱因斯坦要求的成立条件“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”和“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”；针对两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒，爱因斯坦要求的成立条件“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”和“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”；它们也存在相互矛盾，这也是逻辑不自洽。在过去，上述自相矛盾，逻辑不自洽，一直隐蔽地存在，现在真相大白了。

当然，在爱因斯坦狭义相对论时空观中，起步时存在的自相矛盾，逻辑不自洽，不可避免地扩散到后续内容中。这样，在啥地方，啥时候，自相矛盾和逻辑不自洽等，显而易见地表现出来了，被发现了，狭义相对论时空观就会遭到质疑和批评。这就是围绕爱因斯坦狭义相对论发生了100多年矛盾和争论的根本原因。

如果有人说：在狭义相对论时空观中，甲时钟乙时钟都是遵守国际单位制的时钟。那么试问：

首先，在爱因斯坦狭义相对论时空观中，根据动钟变慢假设（5）（6）式，甲系甲观测者说乙系乙时钟变慢了，乙系乙观测者说甲系甲时钟变慢了，这种“争论不止，最终无果”的“假设推理”之说，能让甲时钟显示的“1秒”时间值，乙时钟显示的“1秒”时间值，是等长时间吗？

其次，国际单位制的追求目标之一就是，让所有的“1秒”都是等长时间；如果甲时钟遵守国际单位制并显示每个“1秒”，乙时钟也遵守国际单位制并显示每个“1秒”，那就应该有“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”吧？但这跟动钟变慢假设（5）（6）式岂不矛盾？

如果有人说：在狭义相对论时空观中，甲量尺乙量尺都是遵守国际单位制的量尺。那么试问：

首先，在爱因斯坦狭义相对论时空观中，根据动尺变短假设（7）（8）式，甲系甲观测者说乙系乙量尺变短了，乙系乙观测者说甲系甲量尺变短了，这种“争论不止，最终无果”的“假设推理”之说，能让甲量尺显示的“1米”长度值，乙量尺显示的“1米”长度值，是相等长度吗？

其次，国际单位制的追求目标之一就是，让所有的“1米”都是相等长度；如果甲量尺遵守国际单位制并显示每个“1米”，乙量尺也遵守国际单位制并显示每个“1米”，那就应该有“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”吧？但这跟动尺变短假设（7）（8）式岂不矛盾？

可以说，对于牛顿绝对时空观伽利略变换两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件，人们长期没有解决。因此到了爱因斯坦的时候，他不知道u=u1=u2只能有条件成立，他无条件地继承u=u1=u2，就变成了埋伏笔，定时炸弹。爱因斯坦假设推理出动钟变慢假设和动尺变短假设之后，就制造了前后矛盾，逻辑不自洽。这就是围绕爱因斯坦狭义相对论时空观存在100多年矛盾和争论的根本原因之一。

在建立狭义相对论时空观的时候，如果爱因斯坦独立地研究出两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件是：甲时钟乙时钟必须都遵守国际单位制，是同步时钟，应该有“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”；甲量尺乙量尺必须都遵守国际单位制，是同长量尺，应该有“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”；那么在后来，爱因斯坦假设推理出动钟变慢和动尺变短，得出“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”和“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”之后，他就可能清醒认识到，已经发生自相矛盾，前后矛盾，逻辑不自洽。一是两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件，先被承认，而后又被否定；二是两系互测等速假设u=u1=u2的成立条件，与两系测光等速假设C=C1=C2=299792458米/秒的成立条件，彼此不相容。因此，爱因斯坦就就有可能会给出必要说明，积极解决问题。面对质疑和批评，矛盾和争论，也能知道问题的根源所在。

在以往，针对狭义相对论时空观遭遇的质疑和批评，爱因斯坦等相对论专家辩解说：学习狭义相对论的人，你站在甲系甲观测者角度时，甲时钟遵守国际单位制并显示时间值，甲量尺也遵守国际单位制并显示时间值，这是必然的；但是，甲观测者可以根据动钟变慢假设，认为乙时钟变慢了；甲观测者也可以根据动尺变短假设，认为乙量尺变短了；反过来，学习狭义相对论的人，你站在乙系乙观测者角度时，乙时钟遵守国际单位制并显示时间值，乙量尺也遵守国际单位制并显示时间值，这是必然的；但是，乙观测者可以根据动钟变慢假设，认为甲时钟变慢了；乙观测者也可以根据动尺变短假设，认为甲量尺变短了；甲观测者的上述结论，乙观测者的上述结论，尽管相互矛盾，但是都正确，这就是狭义相对论。

爱因斯坦等相对论专家的上述辩解，可称之为“相对论思维模式”。爱因斯坦给狭义相对论学习者头脑里灌输并强化上述“相对论思维模式”之后，就把学习者困在了“相对论思维迷宫”中，把学习者变成了无法独立思考，一直懵懵懂懂。

应该指出，在实验中，的确存在动钟变慢等情况，而且存在动钟变快、静钟变慢、静钟变快、长度收缩、长度膨胀、空间收缩、空间膨胀等情况。但是，研究表明，上述物理现象，都是具体事物的电磁力和引力等相互作用发生变化造成的，同时存在的相对运动或相对静止不过是表面现象，相对运动这种表面现象没有能力造成“时钟变慢”等结果。

研究表明，爱因斯坦在狭义相对论时空观中把相互作用变化导致的“时钟变慢”等物理事实解释为相对运动所致，这是使用相对运动这种表面现象解释物理现象，没有认识到相互作用变化这个本质原因，这是曲解了实验和事实，误导了探索和实践。本文后面有具体讨论。

另外，对于带电粒子在加速器中难以达到光速值等难题，爱因斯坦狭义相对论认为是相对运动速度值不断增加，导致带电粒子的质量不断增加所致。他们没有认识到伴随相对运动速度值不断增加，带电粒子受到的“加速力”可能也在不断减小，带电粒子受到的“阻挡力”可能也在不断增加，“加速力”不断减小，“阻挡力”不断增加，可能是导致实验结果的根本原因。爱因斯坦狭义相对论给出的解释，也是把相对运动这个表面现象当成本质原因，没有认识到相互作用和相互作用变化，才是导致实验结果的真正本质原因。在此，顺便展示本文作者提出的库仑力随速度值变化的假设关系，如下

以上内容，就是基于交叉学科时空观基本内容，对爱因斯坦狭义相对论时空观未解之谜给出的解答。

2、更上一层楼发现更多真相，创建交叉学科时空观

2.1时间描述可观测时间性质，时钟提供时间值

一切物质都有变化过程、先后顺序等可观测性质，例如人的出生、长大、衰老和死亡等，可称之为可观测时间性质。“时间”这个物理学名词，描述的就是一切物质都具有的变化过程、先后顺序等可观测时间性质。

为了定量描述可观测时间性质，物理学和计量学约定了量值基准，也就是国际单位制“秒”。1967年国际计量大会规定，铯133原子振动9192631770次所需的时间定义为1秒。换个说法，秒是铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁对应辐射的 9192631770个周期所持续的时间。

根据上述国际单位制“秒”约定，人们制造了各种各样的代表物，也就是时钟。时钟显示的时间值，一方面是根据“秒”约定，对自身的可观测时间性质所做的定量描述；与此同时，时钟显示的时间值，也可以用来定量描述，测量描述其他事物的可观测时间性质。因此，时钟是定量描述可观测时间性质的测量工具、观测仪器。

针对相对静止或运动的甲时钟和乙时钟来说，如果甲时钟的“1秒”和乙时钟的“1秒”一直是等长的时间，甲时钟和乙时钟始终是同步时钟，那么，甲时钟和乙时钟都能成为遵守国际单位制的时钟。如果甲时钟的“1秒”和乙时钟的“1秒”不是等长的时间，甲时钟和乙时钟不是同步时钟，那么，甲时钟和乙时钟不能都成为遵守国际单位制的时钟。

严格地说，不同时钟显示的“1秒”，会略有不同，有快有慢，不同时钟是非同步时钟。对于同一种时间现象，根据不同时钟显示的时间值，进行对比性测量、对比性描述，结果是不一样的。因此，人说道具体时间值时，应该说明来自哪个时钟，或者相对哪个时钟所说。

在以往，对于物质的可观测时间性质，人们使用“时间”这个名词术语来描述；对于来自时钟的物理量时间值，人们也使用“时间”这个名词术语进行描述。这种一词多用，一词多义，造成了混淆和麻烦。建议在今后明确区分时间和时间值，搞清各有所指，避免混淆。

时间这个物理概念，定性描述一切物质都具有的可观测时间性质；时间值这个物理量，定量描述时钟显示的时间量值，或者使用时钟测到的具体事物的时间值，两种时间值，均来自时钟。

2.2空间描述可观测空间性质，量尺提供长度值

一切物质都有大小、形状、体积、所处位置等可观测性质，例如人的外观、形态、体积、位置等，可称之为可观测空间性质。“空间”这个物理学名词术语，描述一切物质都具有的大小、形状、体积、所处位置等可观测空间性质。

在可观测空间性质中，在一直线上，两点的距离，可称之为可观测长度性质。例如人头顶到脚底的距离，小汽车的车头到车库墙壁的距离等，都是可观测长度性质。可观测长度性质，是可观测空间性质的一部分内容，也被称之为一维空间。

为了定量描述可观测长度性质，物理学和计量学约定了量值基准，也就是国际单位制的“米”。1983年国际计量大会做出决定，光在真空中1/299792458秒内所经过路程的长度定义为1米。换个说法，米是光在真空中299792458分之一秒的时间间隔内所经路径的长度。

根据上述国际单位制“米”约定，人们制造了各种各样的代表物，也就是量尺。量尺显示的长度值，一方面是根据“米”约定，对自身的可观测长度性质所做的定量描述；另一方面，量尺显示的长度值，还可以被用来定量描述，测量描述其他事物的可观测长度性质和可观测空间性质。因此，量尺是定量描述可观测长度性质和可观测空间性质的测量工具、观测仪器。

针对相对静止或运动的甲量尺和乙量尺来说，如果甲量尺的“1米”和乙量尺的“1米”一直是相等的长度，甲量尺和乙量尺始终是同长量尺，那么，甲量尺和乙量尺都能成为遵守国际单位制的量尺。如果甲量尺的“1米”和乙量尺的“1米”不是相等的长度，甲量尺和乙量尺不是同长量尺，那么，甲量尺和乙量尺不能都成为遵守国际单位制的量尺。

严格地说，不同量尺显示的“1米”，会略有不同，有长有短，不同的量尺是非同长量尺。对于同一空间现象，根据不同量尺显示的长度值，进行对比性测量、对比性描述，结果是不一样的。因此，人说道具体长度值时，应该说明来自哪个量尺，或者相对哪个量尺测量所得。

在以往，对于物质的可观测长度性质，人们使用“长度”这个名词术语给出了描述；对于来自量尺的长度值，人们也使用“长度”这个名词术语进行描述。这种一词多用，一词多义，造成了混淆和麻烦。建议人们在今后明确区分长度和长度值，搞清各有所指，避免混淆。对于空间和空间值，也应明确区分。

长度和空间这两个物理概念，定性描述一切物质都具有的可观测长度性质，以及一切物质都具有的可观测空间性质；长度值这个物理量，定量描述量尺显示的长度量值，或者使用量尺测到的具体事物的长度值，两种长度值，均来自量尺。空间值这个物理量，定量描述使用量尺测到的具体事物的空间量值。

在此强调，国际单位制约定：光在真空中1/299792458秒内所经过路程的长度定义为1米。这样定义的基本单位“米”，实际上对基本单位“秒”具有依赖性，这不符合基本单位应该具有独立性的要求。所以，中国人可以率先行动，研究具有独立性，更加稳定可靠，且与现行长度单位“米”具有衔接性的“升级版”长度单位。例如把某种原子直径长度的一定倍数研发为长度单位“米”。这可以推动国际单位制的长度单位“米”，创新发展和进步升级。

2.3时钟时间值规律和量尺长度值规律

在宇航科技、天文观测、工程技术、信息科技的具体实践中，时钟是重要的计时工具、测时工具。

以原子钟为例说，原子钟是具有基准系统、动力系统、连接系统、显示系统的时间机器。原子钟显示的时间值，走快或走慢的影响因素，主要包括内因和外因两部分。

内因包括：原子钟自身原子频标的稳定性，时间偏差、频率偏差、频率漂移、工作电压稳定性、元件老化影响等，这是导致原子钟走快或走慢的内部因素。

外因包括：原子钟工作环境中的温度、湿度、压强、振动、辐射、磁力、电力、引力等因素的作用等，这是导致原子钟走快或走慢的外部因素。

上述内因和外因可以影响原子钟走快或走慢，这是原子钟作为动力学系统遵守能量守恒定律所决定的必然结果。

概括地说，现代科技制造的时钟，由基准系统、动力系统、传动系统和显时系统等子系统联合构成，是开放复杂动力学系统，时钟显示的时间值，是动力学系统运动的一部分内容。时钟的系统运动和所显示的时间值，跟系统内部的结构、运动和作用，跟系统所受的电磁力、引力、温度、湿度、压强、辐射等外界作用，均有密切关系。参见图三。

进行交叉学科研究可知，在惯性系理想条件下，内部结构相同，均不受外力作用，相对静止或相对匀速直线运动的两个时钟，以穿过两时钟连线中点且垂直连线的平面为对称面，具有镜面对称关系，这样的两时钟是同步时钟，所显示的时间值一直相等。如上所述两个同步时钟受到不同外界作用时，两个同步时钟会变成不同步时钟，所显示的时间值变成快慢不同，动钟变慢或动钟变快都可以发生。对上述内容，可称之为时钟时间值规律。

应该指出，在实际中，对于任意的两个时钟，把它们各自显示的1秒时间值进行比较，确定是否等长，并非易事。这涉及两个时钟的工作原理，对它们所显示的1秒时间值的开始和结束进行确定，相互进行比较，使用仪器记录，使用眼睛观察和判断，确定实验误差等。所以，对两个时钟，关于它们显示的1秒时间值，谁长谁短，是否等长，值得进行更多研究。

与时钟的情况相似，目前人们使用的，作为现代科技产品的量尺，也是开放复杂动力学系统，量尺显示的长度值，也是动力学系统运动的一部分内容。

进行交叉学科研究可知，在惯性系理想条件下，内部结构相同，均不受外力作用，相对静止或匀速直线运动的两个量尺，以穿过两量尺连线中点且垂直连线的平面为对称面，具有镜面对称关系，这样的两量尺是同长量尺，所显示的长度值一直相等。如上所述两个同长量尺受到不同外界作用时，两个同长量尺会变成不同长量尺，所显示的长度值变成长短不同，动尺变短和动尺变长都可以发生。对上述内容，可称之为量尺长度值规律。

应该指出，在实际中，两个量尺，它们各自显示的1米长度值是否等长，也是很难确定的。对两个量尺，关于它们显示的1米长度值，谁长谁短，是否等长，值得进行更多研究。

2.4谈论速度值，必须说明六要素

在物理学中，速度这个物理学概念、名词术语，主要指一切物体都具有的相对运动的快慢这种可观测性质。

速度值，特指速度的量值。基于国际单位制，相对选定的参照物，观测者使用一定量尺，测量出运动物体一定量位移值Δs，再使用一定时钟测量出相应的时间值Δt，进行计算，就可以获得的位移值和时间值的比率v=Δs/Δt，v就是速度值。

可以说，各种速度值，各种情况下的光速值，必须基于一定的单位制，由观测者使用时钟量尺测量获得Δs和Δt，然后计算出v=Δs/Δt的量值。就算是约定速度值、光速值，也需要根据速度值的定义v=Δs/Δt，也得基于一定的单位制和选定的时钟和量尺来进行，或者相对国际单位制的“秒”和“米”来约定。否则，说速度值是每秒多少米，所说每秒的依据是什么？所说1米的长度值如何确定？

实验和实践表明，对于同一物体相对同一参照物的运动，使用不同的时钟和量尺组合进行测量和计算，获得的速度值可能会有所不同。因为不同的时钟显示的时间值，可能略有差别，快慢不一，这就是所谓的非同步时钟；不同的量尺显示的长度值，可能略有差别，有长有短，这就是所谓的非同长量尺。

所以，人们谈论速度值这个物理量的时候，应该说明六要素：一是单位制，二是运动物体，三是参照物，四是所用时钟，五是所用量尺，六是测量和计算方法。说明速度值六要素，谈论速度值，就可以避免随意说说和矛盾争论。否则，就可能导致有关的争论和矛盾。

2.5除了约定的情况，一般情况下的光速值应该使用时钟量尺测量确定

在物理学和计量学中，根据国际单位制“米”约定，在提供国际米的装置中，特定光在真空中1/299792458秒时间值里行进的路程，被约定为1米。这就相当于约定，在提供国际米的实验装置中，特定光相对装置本身，也就是相对静止在装置中的光源，特定光的运动速度值为v=Δs/Δt=1米/（1/299792458）秒=299792458米/秒。

对于上述特定情况下约定的光速值，可使用大写字母C表示为C=299792458米/秒。这样约定的光速值，相当于根据国际单位制，使用特定时钟和特定量尺测量确定了特定光相对特定参照物的速度值，这相当于实验结果。

在物理学的电磁学中，人们约定真空中的介电常数和磁导率时，也约定在特定的条件下，特定的电磁波，相对电磁波源的速度值为C=299792458米/秒。这就是人们可以从电磁学的麦克斯韦方程中推导出电磁波速度值是C=299792458米/秒的原因。这样约定的电磁波速度值，也相当于根据国际单位制，使用特定时钟和特定量尺测量确定了特定电磁波相对特定参照物的速度值，这也相当于实验结果。

但是，上述两种速度值C=299792458米/秒，都是特定条件下的约定，是基于国际单位制，针对特定光、特定电磁波、特定参照物、特定时钟、特定量尺、特定测量方法，所做的有限约定。不是针对所有单位制、所有光、所有电磁波、所有参照物、所有时钟、所有量尺、所有测量方法，所做的无限约定。所以，这样约定的两种速度值C=299792458米/秒，不具有无限推广的实验依据和理论依据。若无条件地推广到所有的情况，必然是缺乏时钟量尺测量实验的支持。

在实际情况中，即使同一光相对同一参照物，使用不同的时钟和量尺组合进行测量和计算，确定的光速值也可以有所不同。因为不同时钟可能是不同步时钟，快慢不一，不同量尺可能是不同长量尺，有长有短。

这也就是说，基于国际单位制，除了在约定光速值和约定电磁波速度值的两种特殊情况，可以无条件认定C=299792458米/秒之外，在其他情况中，任意光相对任意参照物的速度值，任意电磁波相对任意参照物的速度值，都应该使用具体的时钟和量尺组合，通过具体测量和计算来确定。而不能把特定条件下约定的速度值C=299792458米/秒无条件地推广应用，想当然地认为任意情况下的光速值电磁波速值，都是C=299792458米/秒。更不能把假设的光速值当做实验测量结果来说事，否则，就会制造矛盾，导致有关争论。

2.6建立交叉学科时空观，发展国际单位制的时空单位制

——研究追光实验，观测者使用时钟量尺测量速度值和光速值

为说明情况，设计一个追光实验。如图四所示，设在真空中惯性系理想条件下，持时钟量尺的甲观测者静止在直角坐标系oxyz的原点o，构成甲参照系；甲系静止在地球表面，甲系x轴正方向指向月球；设持时钟量尺的乙观测者静止在直角坐标系OXYZ的原点O，构成乙参照系；甲系乙系的x、X轴重合，y、Y轴平行，z、Z轴也平行，乙系沿x、X轴正方向匀速运动，也就是向月球运动。

设甲系乙系时钟时间值t=T=0时刻，甲系乙系原点o、O重合在一起，此刻，甲观测者向38万公里远处的月球，发出一束光，在同时、同地、同向，乙观测者也向月球飞去，成为追光者，这就是一个追光实验。

在讨论追光实验时，要使用物理学在理想情况下研究问题的方法。把甲观测者及其时钟量尺、乙观测者及其时钟量尺、光源、光束等，都看成理想化的质点，无形状、无大小。这样，在甲系乙系时钟时间值t=T= 0时刻，作为质点的甲观测者、追光者（乙观测者）和光束等，它们就可以重合在同一出发点。此刻，拥有共同出发点的光束和追光者，沿地月连线，都向月球飞去。

设甲系时钟经历△t=1秒时间值，显示t=1秒时刻值时，给宇宙按下“暂停键”，类似给手机视频按下暂停键，这是物理学在理想情况下研究问题的方法，类似于给播放视频的手机或电脑按下暂停键。在手机、电脑的暂停态平面图像中，每个物体都有确定的形状、位置、相互关系、视觉内容等。同理，在甲系时钟t=1秒时刻的暂停态立体宇宙图像中，甲观测者、追光者、光束等，也都有确定的相对位置和相对距离等。

针对上述甲系时钟t=1秒时刻的暂停态立体宇宙图像，设甲系时钟量尺遵守国际单位制，甲观测者使用自己的时钟量尺测得如下结果：光束相对甲观测者的距离值为△s1=299792458米，光束相对甲观测者的光速值为v1=△s1/△t =299792458米/秒；追光者(乙观测者)相对甲观测者的距离值是△s2=299792457.5米，追光者相对甲观测者的速度值为v2=△s2/△t =299792457.5米/秒；光束相对追光者的距离值为△s3=△s1-△s2=0.5米，光束相对追光者的速度值是v3=△s3/△t=0.5米/秒。

设甲系时钟经历△t=1.2675435618秒时间值，显示t=1.2675435618秒时刻值时，给宇宙按下“暂停键”，针对上述甲系时钟t=1.2675435618秒时刻的暂停态立体宇宙图像，甲观测者使用自己的时钟量尺测得如下结果：光束相对甲观测者的距离值△s1=380000000米，此刻光束抵达月球表面；追光者(乙观测者)相对甲观测者的距离值是△s2=379999999.3803251米，光束相对追光者的距离值为△s3=△s1-△s2=0.6196749米，也就是追光者距离月球表面还有△s3=0.6196749米距离。

设甲系时钟经历△t=1.2675435639秒时间值，显示t=1.2675435639秒时刻值时，给宇宙按下“暂停键”，针对上述甲系时钟t=1.2675435639秒时刻的暂停态立体宇宙图像，甲观测者使用自己的时钟量尺测得如下结果：追光者相对甲观测者的距离值是△s2=380000000米，追光者到达月球表面。

基于上述测量结果，可以说，甲观测者使用自己的时钟量尺测得如下“追光实验”景象：在甲系、乙系时钟时间值t=T=0时刻，光束与追光者处在“同一起飞点”，就像百米赛跑运动员具有同一起跑线。此刻，沿地月连线，光束以v1=299792458米/秒速度值向月球飞行，追光者以v2=299792457.5米/秒速度值向月球飞行。在开始的时候，由于v1、v2差别极小，所以，向月球飞行的光束与追光者几乎分不出前后，就像百米赛跑运动员在起跑后短时间内，因为速度值接近分不出前后一样。

然后，在甲系的时钟经历△t=1秒，显示t=1秒时刻值时，相对甲观测者，光束向月球的飞行距离值是△s1=299792458米，追光者向月球的飞行距离值为△s2=299792457.5米，光束在前领先，追光者在后追光，二者拉开了△s3=0.5米距离值。

甲观测者使用自己的时钟和量尺测定的距离值△s1=299792458米，△s2=299792457.5米，都相当于绕地球赤道飞行7.5圈所走过的路程。一般民航客机速度值是900公里/小时，即250米/秒，绕地球赤道飞行7.5圈大约需要飞行333小时，约等于14天。

所以，甲观测者使用自己的时钟和量尺测定的“向月球飞行的光束相对甲观测者的光速值为v1=299792458米/秒”，还有“追光者相对甲观测者的速度值为v2=299792457.5米/秒”，都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

成年人手臂的长度，从肩膀到中指尖的距离大约是0.7米。甲观测者使用自己的时钟和量尺测量确定的“向月球飞行光束相对追光者的距离值△s3=0.5米”，没超过一条手臂长度。

所以，甲观测者使用自己的时钟量尺测量确定的“向月球飞行的光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”，这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

在追光实验中，v1=299792458米/秒和v2=299792457.5米/秒具有“秒飞地球七周半”物理意义，v3=0.5米/秒具有“一秒没飞一臂长”物理意义，其前提是，甲系时钟量尺都遵守国际单位制。v1=299792458米/秒，v2=299792457.5米/秒，v3=0.5米/秒，三个速度值前面的数字不相等，但后面的速度单位，三个“米/秒”都来自国际单位制，彼此完全相等。

在甲系时钟经历△t=1.2675435618秒时间值，显示t=1.2675435618秒时刻值时，光束相对甲观测者的距离值为△s1=380000000米，此刻光束抵达月球表面；追光者(乙观测者距离月球表面还有△s3=0.6196749米距离。

在甲系时钟经历△t=1.2675435639秒时间值，显示t=1.2675435639秒时刻值时，追光者相对甲观测者的距离值为△s2=380000000米，此刻追光者到达月球表面。追光者抵达月球表面时间值，比光束落后0.0000000021秒，也就是落后2.1纳秒。

就上述追光实验，甲观测者使用自己的时钟量尺测得的时间值、距离值、速度值和光速值等数据，与宇航科技、天文观测、工程技术、信息科技的实践情况高度相符。这是进行有关的实验和实践的决策依据。

——追光者使用时钟量尺独立测量光速值和速度值，实验决定结果

针对上述追光实验，针对甲系时钟t=1秒时刻的暂停态立体宇宙图像，设在暂停态立体宇宙图像中，追光者的时钟显示T时刻值，经历了△T时间值。在此时刻，追光者使用自己的时钟量测量确定：光束相对甲观测者的距离值和光速值是△S1、V1=△S1/△T；甲观测者相对追光者的距离值和速度值为△S2、V2=△S2/△T；光束相对追光者的距离值和速度值为△S3、V3=△S3/△T。

针对甲系时钟t=1.2675435618秒时刻的暂停态立体宇宙图像，t=1.2675435639秒时刻的暂停态立体宇宙图像，追光者也可以使用自己的时钟量测量确定有关的时间值、长度值和速度值。

进行交叉学科研究，就能认识到，相对运动的甲系乙系研究同一时空现象时，甲观测者和乙观测者分别使用自己的时钟量尺测得的物理量，例如时间值、长度值和速度值等，它们是否具有相等关系，跟甲系乙系是否都遵守国际单位制密切相关。与两时钟的时间值关系密切相关，与两量尺的长度值关系也密切相关，与两个观测者的测量活动也密切相关。

所以，关于追光者使用自己的时钟量测定的：V1=△S1/△T，V2=△S2/△T，V3=△S3/△T，跟甲观测者使用自己的时钟量尺测定的：v1=299792458米/秒，v2=299792457.5米/秒，v3=0.5米/秒，如果暂时还无法确定甲系乙系是否具有统一的国际单位制，无法确定甲时钟乙时钟的时间值关系，无法确定甲量尺乙量尺的长度值关系，那么，就应该让追光者使用自己的时钟量进行测量实验，实验结果是啥样，就是啥样。

——基于国际单位制，给相对运动的两个参照系建立统一的时空单位制

在国际单位制中，约定了七种基本单位：时间单位“秒”，长度单位“米”，质量单位“千克”，电流单位“安培”，热力学温度单位“开尔文”，物质的量单位“摩尔”，发光强度单位“坎德拉”。同时还对导出单位和实验测量方法等，给出了约定。在国际单位制中，与时间单位“秒”长度单位“米”速度单位“米/秒”等有关的那部分内容，可称之为时空单位制。

在国际单位制中，针对甲观测者持甲时钟甲量尺，乙观测者持乙时钟乙量尺，甲观测者乙观测者在同一参照系相对静止，分别使用时钟量尺测量时间值、长度值和速度值的情况，现有的计量学在量值基准约定、实验确定方法、生产时钟量尺、制造相关仪器和仪器设备使用等方面，均有较多的研究，并有大量的成果。具体包括如下内容：

首先，甲观测者甲时钟的“1秒”和乙观测者乙时钟的“1秒”，在理想情况下可以是完全等长时间，在实际情况中可以误差极小；如果甲时钟的“1秒”和乙时钟的“1秒”不是等长时间，到底谁快谁慢，原因是什么，都有明确的理论说明和实验根据。

其次，甲观测者甲量尺的“1米”和乙观测者乙量尺的“1米”，在理想情况下可以是完全相等长度，在实际情况中可以误差极小；如果甲量尺的“1米”和乙量尺的“1米”不是相等长度，到底谁长谁短，原因是什么，都有明确的理论说明和实验根据。

第三，甲观测者使用甲时钟甲量尺测定的“1米/秒”，跟乙观测者使用乙时钟乙量尺测定的“1米/秒”，在理想情况下可以完全相等，在实际情况中也可以误差极小，如果二者不相等，到底谁大谁小，原因是什么，也都有明确的理论说明和实验根据。

第四，对甲观测者使用甲时钟甲量尺测得的“1秒”“1米”“1米/秒”，对乙观测者使用乙时钟乙量尺测得的“1秒”“1米”“1米/秒”，能够产生重要影响的因素，分为内因和外因：

内因，对原子钟来说，原子频标的稳定性，会受到时间偏差、频率偏差、频率漂移、工作电压稳定性、元件老化等因素的影响，这些内部影响因素，会导致原子钟偏离设计要求，发生走快或走慢的现象。这对原子钟的工作结果，使用原子钟进行测量的结果，都会产生重要影响。其它类型的时钟，例如石英钟等，也存在上述情况。现有的光学量尺也有上述情况。

外因，对原子钟来说，原子钟工作环境中的温度、湿度、压强、振动、辐射、磁力、电力、引力等因素的作用等，也会导致原子钟偏离设计要求，这是导致原子钟走快或走慢的外部因素。这种外因，对原子钟的工作结果，使用原子钟进行测量的结果，都会产生重要影响。其它类型的时钟，例如石英钟等，也存在上述情况。现有的光学量尺也有上述情况。

但是，在甲观测者持甲时钟甲量尺静止在甲系，乙观测者持乙时钟乙量尺静止在乙系，甲系乙系存在相对匀速直线运动的情况下，甲观测者使用甲时钟甲量尺测得的“1秒”“1米”“1米/秒”，乙观测者使用乙时钟乙量尺测得的“1秒”“1米”“1米/秒”等，啥条件相等，啥情况不相等，就上述问题，现有的计量学还有很多待解问题，还需把国际单位制创新发展，还需要给甲系乙系“统一地”约定量值基准、确定实验方法、生产技术设备和给出理论说明。上述工作内容，就是给相对运动的两个参照系建立统一的时空单位制。这是建立交叉学科时空观的重要内容之一。

通过交叉学科研究，可以发现，由于时钟和量尺是人造的仪器，时钟和量尺都要按照设计要求进行工作，按照时钟时间值规律显示时间值，按照量尺长度值规律显示长度值，因此，时钟显示的时间值和量尺显示的长度值，还有使用时钟量尺测到的时间值、长度值、速度值、光速值等，都存在约束和局限，都不能随心所欲地假设。

基于交叉学科研究，在理论研究上，可以说，根据时钟时间值规律，在惯性系理想条件下，如果甲系的时钟，乙系的时钟，它们的内部结构相同，均不受外力作用，而且，相对运动的甲时钟乙时钟以穿过两时钟连线中点且垂直连线的平面为对称面，具有镜面对称关系，那么在此情况下，甲时钟乙时钟是同步时钟，甲时钟的“1秒”跟乙时钟的“1秒”可以相等。

同理，根据量尺长度值规律，在惯性系理想条件下，如果甲系的量尺，乙系的量尺，它们的内部结构相同，均不受外力作用，而且，相对运动的甲量尺乙量尺以穿过两量尺连线中点且垂直连线的平面为对称面，具有镜面对称关系，那么在此情况下，甲量尺乙量尺是同长量尺，甲量尺的“1米”跟乙量尺的“1米”可以相等。

在上述情况下，甲系使用自己的时钟量尺测得的“1米/秒”，跟乙系使用自己的时钟量尺测得的“1米/秒”，可以有相等关系。

在上述条件下，甲系根据国际单位制约定，使用自己的时钟量尺测定的“1秒”“1米”“1米/秒”等；跟乙系根据国际单位制约定，使用自己的时钟量尺测定的“1秒”“1米”“1米/秒”等，可以相等。这样，就可以基于国际单位制，给甲系乙系建立统一的时空单位制。

在上述条件下，在追光实验中，追光者使用自己的时钟量尺测到的时间值、长度值、速度值和光速值等，跟甲观测者使用自己的时钟量尺测到的时间值、长度值、速度值和光速值等，具有如下关系：

1、在甲系时钟t=1秒时刻的暂停态立体宇宙图像中，乙系时钟显示T=1秒时刻值，经历了△T=1秒时间值，追光者使用自己的时钟量尺测量确定：甲观测者相对追光者的距离值为△S2=299792457.5米，甲观测者相对追光者的速度值为V2=△S2/△T=299792457.5米/秒。

上述测量结果，跟甲观测者使用自己的时钟量尺测量获得的“追光者相对甲观测者的距离值为△S2=299792458米，追光者相对甲观测者的速度值v2=299792457.5米/秒”，二者存在相等关系，物理意义也相同。V2=299792457.5米/秒和v2=299792457.5米/秒，都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

这也就是说，当本文说甲系乙系的相对运动速度值是u的时候，相当于默认了v2=V2=u，这种默认，显然是有条件的。

在上述条件下，甲系使用自己的时钟量尺测定的物理事件时间值坐标值（t、x、y、z），跟乙系使用自己的时钟量尺测定的物理事件时间值坐标值（T、X、Y、Z）的变换关系，可表示为T=t，X=x-ut，Y=y，Z=z，与牛顿力学伽利略变换相同。

2、在甲系时钟t=1秒时刻的暂停态立体宇宙图像中，乙系时钟显示T=1秒时刻值，经历了△T=1秒时间值，追光者使用自己的时钟量尺测量确定：向月球飞行的光束，相对追光者的距离值为△S3=0.5米，向月球飞行的光束相对追光者的速度值为V3=△S3/△T=0.5米/秒。

上述测量结果，与甲观测者使用自己的时钟量尺测量确定的“向月球运动的光束相对追光者的距离值是△s3=0.5米，光束相对追光者的速度值为v3=0.5米/秒”，二者存在相等关系，物理意义也相同。V3=0.5米/秒和v3=0.5米/秒，都是“一秒没飞一臂长”极小速度值。

3、在甲系时钟t=1秒时刻的暂停态立体宇宙图像中，乙系时钟显示T=1秒时刻值，经历了△T=1秒时间值，追光者使用自己的时钟量尺测量确定：向月球运动的光束相对甲观测者的距离值为△S1=△S2+△S3=299792457.5+0.5=299792458米，向月球运动的光束相对甲观测者的速度值为V1=△S1/△T=299792458米/秒。

上述测量结果，跟甲观测者使用自己的时钟量尺测量确定的“向月球运动的光束相对甲观测者的距离值为△s1=299792458米，光束相对甲观测者的光速值为v1=299792458米/秒”，二者具有相等关系，物理意义也相同。V1=299792458米/秒和v1=299792458米/秒，都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

基于交叉学科研究，可以说，根据时钟时间值规律和量尺长度值规律，在非惯性系一般情况下，甲系时钟和乙系时钟不是同步时钟，甲系量尺和乙系量尺不是同长量尺，在此情况下，甲系乙系难以建立统一到国际单位制。在此情况下，甲系乙系各自使用自己的时钟量尺测到的同名物理量，例如时间值、长度值和速度值等，具有何种具体关系，这是值得计量学等学科进行更广泛深入研究的问题。

在目前条件下，类似航空实践中进行风洞电脑模拟实验，对本文设计的追光实验，观测者使用时钟量尺测量速度值和光速值的实验，也可以进行电脑模拟实验，或者进行实际实验。

3、交叉学科对比研究，解决爱因斯坦狭义相对论时空观百年争论

本文讨论的追光实验，与爱因斯坦建立狭义相对论时空观的情况相似。针对追光实验等情况，爱因斯坦建立了假设推理的狭义相对论时空观。参见图五。

3.1爱因斯坦提出四个速度值假设，假设推理出狭义相对论时空观

具体说，设在追光实验中，甲系、乙系原点o、O重合，两个参照系的时钟时间值t=T=0时刻，静止在甲系原点o的一个点光源，发出了一个球面光波。在此情况下，爱因斯坦提出了四个速度值假设。把爱因斯坦提出的四个速度值假设，落实到追光实验的情况，具体如下：

1、两系互测等速假设：甲观测者使用自己的时钟量尺测量，可确定追光者相对甲系的速度值是u1=299792457.5米/秒；追光者使用自己的时钟量尺测量，可确定甲观测者相对乙系的速度值是u2=299792457.5米/秒；且有u1=u2=u=299792457.5米/秒。

2、光速不变第一假设：在甲系，甲观测者使用自己的时钟量尺进行测量可以确定，点光源发出的球面光波始终以甲系原点o为球心，以C1=299792458米/秒速度值膨胀为球面光波，球面光波数学方程可写为 x2+y2+z2 =C2t2。

落实到x轴，球面光波与x轴正方向相交且向x轴正方向飞行的光子，也就是向月球飞行的光子，相对甲系光速值为C1=299792458米/秒。球面光波与x轴负方向相交且向x轴负方向飞行的光子，向远离月球方向飞行的光子，相对甲系的光速值也是C1=299792458米/秒。

3、光速不变第二假设：在乙系，追光者使用自己的时钟量尺进行测量可以确定，点光源发出的球面光波始终以乙系原点O为球心，以C2=299792458米/秒速度值膨胀为球面光波，球面光波数学方程可写为X 2+Y2+Z 2=C2T2。

落实到X轴，球面光波与X轴正方向相交且向X轴正方向飞行的光子，也就是向月球飞行的光子，相对乙系的光速值为C2=299792458米/秒。球面光波与X轴负方向相交且向X轴负方向飞行的光子，也就是向远离月球方向飞行的光子，相对乙系的光速值也是C2=299792458米/秒。

4、光速不变第三假设：同一光，甲观测者使用自己的时钟量尺测定的光速值C1=299792458米/秒，乙观测者使用自己的时钟量尺测定的光速值C2=299792458米/秒，彼此相等，可以表示为C1=C2=C=299792458米/秒。在甲系提出的光速不变第一假设及其数学方程x2+y2+z2 =C2t2，在乙系提出的光速不变第二假设及其数学方程X2+Y2+Z2=C2T2，永远共同成立。因此，可以把光速不变第一、二假设的两个数学方程合写为x2+y2+z2–C2t2=X2+Y2+Z2-C2T2。

对于爱因斯坦光速不变第一、第二、第三假设，也可以简称为“两系测光等速假设”。

根据上述相对运动等速假设和光速不变第一二三假设，基于C和u，爱因斯坦假设推理出了甲系、乙系之间的洛仑兹变换、动钟变慢、动尺变短、同时的相对性、速度变换等一系列假设性公式，建立了假设推理的狭义相对论时空观。然后，通过使用狭义相对论时空观改造经典力学和电磁学，爱因斯坦又建立了狭义相对论。

在爱因斯坦建立狭义相对论时空观的情况中，在x、X轴正方向，球面光波与x、X轴正方向相交点的光子，就等于追光实验中向月球飞行的光束，乙系原点O处的乙观测者，就等于追光实验中的追光者，甲系原点o处的甲观测者，就等于追光实验中的地面系甲观测者。

3.2把爱因斯坦两系互测等速假设，与追光实验做比较

在前面，我们指出，在追光实验等情况中，在一定条件下，甲观测者使用自己的时钟和量尺测量，可以获得追光者相对甲系速度值为v2=299792457.5米/秒；追光者使用自己的时钟和量尺测量，可以获得甲观测者相对乙系速度值为V2=△S2/△T。

在真空中惯性系理想情况下，假设甲系时钟和乙系时钟内部结构相同，均不受外力作用，根据时钟时间值规律，两个时钟是同步时钟，它们所显示的时间值一直相等。同时，假设甲系量尺和乙系量尺内部结构相同，均不受外力作用，根据量尺长度值规律，两个量尺是同长量尺，它们所显示的长度值一直相等。在上述条件下，甲观测者使用自己的时钟量尺测得乙系相对甲系的速度值u1=△x/△t=299792457.5米/秒，乙观测者使用自己的时钟量尺测得甲系相对乙系的速度值u2=△X/△T，可以相等为u1=u2=u=299792457.5米/秒。

在上述条件下，甲观测者使用自己的时钟量尺测定的某物理事件在甲系的时间值坐标值（t、x、y、z），跟乙观测者使用自己的时钟量尺测定的同一物理事件在乙系的时间值坐标值（T、X、Y、Z）的变换关系，可表示为T=t，X=x-ut，Y=y，Z=z，这就是伽利略变换。

在建立狭义相对论时空观时，针对追光实验等情况，爱因斯坦提出两系互测等速假设，假设u1=u2=u=299792457.5米/秒，这是无条件继承了伽利略变换的“u1=u2=u”。

爱因斯坦无条件地继承伽利略变换的u1=u2=u的时候，相当于默认了u1=u2=u的成立条件：甲系甲时钟、乙系乙时钟都能遵守国际单位制并显示时间值，恒有“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”，甲时钟乙时钟一直是同步时钟；甲系甲量尺、乙系乙量尺都能遵守国际单位制并显示长度值，恒有“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”，甲量尺乙量尺一直是同长量尺。

试问：如果没有必要的成立条件，来自伽利略变换的u1=u2=u可以在洛伦兹变换中无条件成立吗？如果u1=u2=u不能成立，爱因斯坦使用u1=u2=u建立洛仑兹变换，这可以吗？

但是，爱因斯坦假设推理出动钟变慢假设（5）（6）式之后，就转而坚持1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟），否认甲时钟乙时钟是同步时钟；爱因斯坦假设推理出动尺变短假设（7）（8）式之后，就转而坚持1米（甲量尺）≠1米（乙量尺），否定甲量尺乙量尺是同长量尺。这是前后矛盾，自相矛盾。这是爱因斯坦狭义相对论时空观的逻辑不自洽。

那么，在爱因斯坦否定u1=u2=u的成立条件后，他继承的来自伽利略变换的u1=u2=u还能继续成立吗？u=u1=u2还可以不加说明地继续构成洛仑兹变换的最重要内容吗？

在狭义相对论时空观中，爱因斯坦最初无条件地继承了牛顿绝对时空观伽利略变换的u1=u2=u；后来又根据动钟变慢假设和动尺变短假设“隐蔽地”否定了u1=u2=u，这是导致100多年质疑和批评，矛盾和争论的根本原因。

3.3把爱因斯坦光速不变第一假设，与追光实验做比较

在追光实验中，爱因斯坦提出的光速不变第一假设“甲观测者使用自己的时钟量尺测定的光束相对甲系的光速值为C1=299792458米/秒”，跟追光实验中甲系时钟量尺遵守国际单位制，甲观测者使用自己的时钟量尺测定的“光束相对甲系的光速值为v1=299792458米/秒”，彼此相符。都是“秒飞地球七周半”的巨大速度值。

爱因斯坦光速不变第一假设与国际单位制米约定确定的光速值C=299792458米/秒，也相符合；与电磁学基于麦克斯韦方程组约定的电磁波速度值C=299792458米/秒，也相符合。可以说，爱因斯坦提出的光速不变第一假设，可以得到测量实验的支持，有广泛的实验证据。

3.4把爱因斯坦光速不变第二假设，与追光实验做比较

在追光实验中，关于“向月球飞行的光束相对追光者的速度值”，有三种说法：一是甲观测者使用自己的时钟量尺测量确定的“光束相对追光者的速度值v3=0.5米/秒”；二是追光者使用自己的时钟量尺测量确定的“光束相对追光者的速度值V3=△S3/△T”；三是爱因斯坦提出的光速不变第二假设“光束相对追光者的速度值是C2=299792458米/秒”。那么，上述几种速度值，它们各有何种物理意义呢？

首先，对于追光实验中，甲观测者使用自己的时钟量尺独立地测得的如下结果：追光者相对甲系的速度值为u1=299792457.5米/秒；光束相对甲系的光速值为C=299792458米/秒；光束相对追光者的速度值v3=0.5米/秒；爱因斯坦狭义相对论时空观也能接受上述内容。

由于v3=0.5米/秒具有“0.5”极小数字，后面的“米/秒”来自甲时钟甲量尺遵守的国际单位制，所以，v3=0.5米/秒是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。对上述内容，爱因斯坦狭义相对论时空观也能接受这个“实验测量结论”。当然，这样的内容，是爱因斯坦在狭义相对论时空观中没有给予研究的内容。

其次，在狭义相对论时空观中，针对类似追光实验的情况，爱因斯坦“曾经设想”让乙系乙时钟乙量尺遵守国际单位制，让追光者使用乙时钟乙量尺独立地测定时间值、长度值、速度值等物理量。但是，爱因斯坦却没有进行具体的研究，没有给有关的研究结果。本文讨论的有关内容，乙系追光者使用遵守国际单位制的乙时钟乙量尺，独立地测量V1=△S1/△T，V2=△S2/△T，V3=△S3/△T等内容，这就是研究了爱因斯坦狭义相对论的“认识空白”。

本文在前面指出，在理想情况下，在甲系乙系时钟量尺都遵守国际单位制，甲系乙系时钟是同步时钟，甲系乙系量尺是同长量尺的情况下，追光者使用自己的时钟量尺测定的“光束相对追光者的速度值V3=△S3/△T”，与甲观测者使用自己的时钟量尺测定的“光束相对追光者的速度值v3=0.5米/秒”，可以具有相等关系，可以是V3=v3=0.5米/秒。这是“一秒没飞一臂长”的极小速度值。

在一般情况下，如果乙系时钟量尺不遵守国际单位制，乙系时钟跟甲系时钟不是同步时钟，乙系量尺跟甲系量尺不是同长量尺，那么在此情况下，追光者使用自己的时钟量尺测定的“光束相对追光者的速度值V3=△S3/△T”，应该是测量实验决定V3=△S3/△T的量值，测出来是多少，就是多少。

第三，在狭义相对论时空观中，爱因斯坦给乙系追光者假设推理了一系列内容：其中包括光速不变第二假设，也就是光束相对追光者的光速值是C2=299792458米/秒；还有洛仑兹变换，动钟变慢，动尺变短等假设性公式。

关于爱因斯坦针对乙系追光者“假设推理”的光速不变第二假设“光束相对追光者的光速值C2=299792458米/秒”，可以跟爱因斯坦针对甲系提出的光速不变第一假设“光束相对甲系的光速值是C1=299792458米/秒”相互比较。

比较结果是：光速不变第一假设C1=299792458米/秒具有“秒飞地球七周半”的物理意义，是巨大速度值，这是由光速不变第一假设C1=299792458米/秒具有巨大数字“299792458”，其单位“米/秒”来自甲系遵守的国际单位制，共同决定的；相比而言，光速不变第二假设C2=299792458米/秒虽然也有巨大数字“299792458”，但由于巨大数字后面的“米/秒”单位不同于甲系遵守的国际单位制“米/秒”，所以，光速不变第二假设C2=299792458米/秒没有“秒飞地球七周半”的物理意义。

关于爱因斯坦针对乙系追光者“假设推理”的光速不变第二假设“光束相对追光者的光速值C2=299792458米/秒”，也可以跟甲系甲观测者使用遵守国际单位制的甲时钟甲量尺测定的“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”进行比较。

比较结果是：甲系甲观测者使用遵守国际单位制的甲时钟甲量尺测定的“光束相对追光者的速度值是v3=0.5米/秒”，具有“一秒没飞一臂长”的物理意义，是极小速度值，这是由v3=0.5米/秒具有极小数字“0.5”，其单位“米/秒”来自甲系遵守的国际单位制，共同决定的；相比而言，对于甲系甲观测者使用v3=0.5米/秒描述的物理事实，爱因斯坦针对乙系提出光速不变第二假设C2=299792458米/秒，这相当于“换单位”操作，“放大制造”出了光速值C2=299792458米/秒，对同一物理事实给出了描述。

但是，爱因斯坦“放大制造”出的C2=299792458米/秒，虽然拥有巨大数字“299792458”，但由于巨大数字后面的单位“米/秒”不遵守国际单位制，所以，这个“放大制造”出的C2=299792458米/秒描述的内容，仍然是小情况、小内容，跟甲观测者使用v3=0.5米/秒描述的内容，是同一物理事实，都是“一秒没飞一臂长”的小情况、小内容。并没有因为使用“放大制造”出的C2=299792458米/秒给予描述，“一秒没飞一臂长”的小情况、小内容，就变成了“秒飞地球七周半”的大情况、大内容。

可以说，爱因斯坦建立狭义相对论时空观的时候，爱因斯坦提出两系互测等速假设u=u1=u2，它的成立条件是“1秒（甲时钟）=1秒（乙时钟）”和“1米（甲量尺）=1米（乙量尺）”；爱因斯坦提出光速不变第第一、第二、第三假设，它的成立条件却是“1秒（甲时钟）≠1秒（乙时钟）”和“1米（甲量尺）≠1米（乙量尺）”，这就是起步时的自相矛盾，逻辑不自洽；在过去，上述自相矛盾，逻辑不自洽，一直隐蔽地存在，现在真相大白了。

当然，在爱因斯坦狭义相对论时空观中，起步时存在的自相矛盾，逻辑不自洽，不可避免地会扩散到后续内容中。在啥地方，啥时候，显而易见地表现出来了，就一定会遭到质疑和批评。这就是围绕爱因斯坦狭义相对论发生了100多年矛盾和争论的根本原因。

研究表明，在爱因斯坦狭义相对论时空观的理想条件，真空中惯性系理想条件下，爱因斯坦假设的动钟变慢动尺变短都不是真实发生的物理现象。在相对运动的甲观测者乙观测者的连线中点观测，甲观测者和乙观测者以通过连线中点且垂直连线的平面，具有镜面对称关系，因此，甲系时钟和乙系时钟是同步时钟，甲系量尺和乙系量尺是同长量尺。狭义相对论的“相对性”动钟变慢假设和动尺变短假设，甲系说乙系的时钟变慢了，量尺变短了，乙系说甲系的时钟变慢了，量尺变短了，在t时刻暂停态立体宇宙图像中，都根本无法存在。

应该指出，在实验中，的确存在动钟变慢等情况，而且存在动钟变快、静钟变慢、静钟变快、长度收缩、长度膨胀、空间收缩、空间膨胀等情况。但是，研究表明，上述物理现象，都是具体事物的电磁力和引力等相互作用发生变化造成的，同时存在的相对运动或相对静止不过是表面现象，相对运动这种表面现象没有能力造成“时钟变慢”等结果。

研究表明，爱因斯坦在狭义相对论时空观中把相互作用变化导致的“时钟变慢”等物理事实解释为相对运动所致，这是使用相对运动这种表面现象解释物理现象，没有认识到相互作用变化这个本质原因，这是曲解了实验和事实，误导了探索和实践。

可以说，爱因斯坦光速不变第二假设，它不符合实际情况，难以得到实验的支持。它导致了100多年的矛盾和争论，应该积极纠正。

3.5爱因斯坦光速不变第二假设，可以“换单位”获得存在机会

针对追光实验等情况，在特殊情况下，乙系观测者，也就是追光者，他使用特制的时钟量尺进行测量，他的确可以测定光束相对追光者的光速值为C=299792458米/秒，貌似巨大速度值，可以满足爱因斯坦光速不变第二假设的要求。这样的情况，都属于“换单位”操作。

一是相应于甲观测者的时钟经历△t=1秒，显示时间值t=1秒时，让追光者的时钟也经历△T=1秒，显示时间值T=1秒；而且在此情况下，让追光者使用特制的“足够短”量尺，使得追光者测得的“光束相对追光者的运动距离值恰好是△S3=299792458米”，这样，追光者使用自己的时钟量尺测得的“光束相对追光者的速度值”，就可以是V3=△S3/△T=299792458米/秒。这样，就能符合爱因斯坦光速不变第二假设的要求了。

二是相应于甲观测者的时钟经历△t=1秒，显示时间值t=1秒时，让追光者使用特制的“足够慢”时钟，该时钟经历了△T=1/(2×299792458)秒时间值；而且在此情况下，让追光者使用自己的量尺测得的“光束相对追光者的运动距离值恰好是△S3=0.5米”，这样，追光者使用自己的时钟量尺测得的“光束相对追光者的速度值”，就可以是V3=△S3/△T=299792458米/秒。这样，就能符合爱因斯坦光速不变第二假设的要求了。

3.6使用动钟变慢动尺变短为光速不变第二假设辩解，存在逻辑困难

在以往，针对追光实验的情况，爱因斯坦和相对论专家给出了如下说法：

首先，在甲系，甲观测者的时钟经历△t=1秒，显示t=1秒时刻值时，甲观测者使用自己的时钟量尺测量，可以获得如下测量结果：向月球飞行的光束相对追光者的速度值为v3=0.5米/秒，是“一秒没飞一臂长”的极小速度值，这是可以的。

其次，在乙系，追光者使用自己的时钟量尺测量，可以获得如下测量结果：“向月球飞行的光束相对追光者的速度值”一定是C2=299792458米/秒，是巨大速度值，具有“秒飞地球七周半”的物理价值。因为在乙系，乙观测者的时钟发生了动钟变慢，乙观测者的量尺发生了动尺变短。

应该指出，按照逻辑规则，在爱因斯坦狭义相对论时空观中，“相对运动参照系等速假设”、光速不变第一假设、光速不变第二假设和光速不变第三假设等，都是逻辑前提，都是一级假设。动钟变慢、动尺变短等是从逻辑前提经过数学推理得出的推理结论，是二级假设，甚至是三级假设。因此，对动钟变慢、动尺变短，应称之为动钟变慢假设、动尺变短假设。使用动钟变慢假设、动尺变短假设这种二、三级假设，反过来证明逻辑前提一级假设是正确的，证明光速不变第二假设这种逻辑前提是正确的，这是违犯了逻辑规则，是无效证明。

另外，在追光实验的情况，建立狭义相对论时空观的情况，如果甲系根据动钟变慢假设和动尺变短假设，认为乙系的高速运动，导致乙系确实发生了极其显著的动钟变慢和动尺变短，追光者一定会观测到这种极其显著的动钟变慢和动尺变短。那么，由于动钟变慢假设和动尺变短假设是相对的，追光者也可以根据动钟变慢假设和动尺变短假设，反过来认定甲系也确实发生了极其显著的动钟变慢和动尺变短，而且甲观测者也一定会观测到这种极其显著的动钟变慢和动尺变短。但是，甲观测者，也就是地面参照系的观测者，也就是地球上的人们，谁观测到极其显著的动钟变慢和动尺变短了？如果都没观测到，这意味着什么？

应该指出，在实验和实践中，静止的时钟变慢或变快，运动的时钟变慢或变快，类似的现象广泛存在。根据时钟时间值规律，都与时钟的内部结构运动和外界作用变化密切相关。同时存在的相对静止或相对运动，不过是表面现象而已。

相对地球，有大量的中微子、宇宙射线等，相对地球以光速或近光速运动，在中微子和宇宙射线上建立参照系，就可以按照爱因斯坦狭义相对论时空观的动钟变慢假设，预言地球参照系会发生“动钟变慢”现象，据此可以有无限多种“动钟变慢”预言结果。那么，地球参照系，地球表面的人类，该按照哪一种“动钟变慢”预言，发生具体的“动钟变慢”呢？

有一些实验，被当做狭义相对论时空观动钟变慢假设的实验证据，但是，在这样的实验中，都是把两个相对运动“时钟”相应时间段Δt1、Δt2进行比较后，发现一个时钟绝对地变慢了，另一个时钟绝对地变快了。站在变快时钟参照系说，对方的时钟因为相对运动变慢了。但是站在变慢时钟参照系说，是对方的时钟因为相对运动变快了。这种动钟变慢现象和动钟变快现象共同存在的实验，虽然动钟变慢的那一半结果可以作为狭义相对论动钟变慢假设的支持证据，但是，动钟变快那一半实验结果，却是狭义相对论动钟变慢假设的否定证据。

在北斗卫星导航系统，在天上有30多颗卫星，如果在天上不同卫星上建立参照系，使用爱因斯坦相对论动钟变慢假设和引力红移假设计算天上30多颗北斗卫星的时间值关系，可能会有成百上千种结果，将变成一片混乱，不可思议，这是一个值得广泛深入研究的问题。

3.7把爱因斯坦光速不变第三假设，与追光实验做比较

在狭义相对论时空观中，爱因斯坦提出的光速不变第三假设x2+y2+z2–C2t2=X2+Y2+Z2-C2T2，等号前面的内容，是爱因斯坦假设甲系遵守国际单位制的情况下，甲观测者使用自己的时钟量尺独立测量光速值的结果；等号后面的内容，是爱因斯坦给乙系“假设”出的结果，提出的要求，爱因斯坦把这种“假设”解释成了乙观测者使用自己的时钟量尺测量光速值的结果。

进行比较研究，就可以看清，爱因斯坦提出的光速不变第二假设和光速不变第三假设， x2+y2+z2–C2t2=X2+Y2+Z2-C2T2，把观测者实际测量的结果，与理论研究者假设想象的结论，混为一谈的结果。正是因为如此，就导致了100多年矛盾和争论，这是关键原因，根源所在。

3.8把爱因斯坦同时的相对性，与时钟量尺测量结果相比较

爱因斯坦在1916年写了一本《狭义与广义相对论浅说》，在该书里，爱因斯坦使用“火车和雷击”案例，解释了他的同时的相对性观点。原文如下：

如图六所示，假设有一列很长的火车，以恒速 v 沿着如图标明的方向在轨道上行驶。在这列火车上旅行的人们可以很方便地把火车当作刚性参考物体（坐标系）；他们参照火车来观察一切事件。因而，在铁路线上发生的每一个事件也在火车上某一特定地点发生。而且完全和相对路基所作的同时性定义一样，我们也能相对火车作出同时性的定义。但是，作为一个自然的推论，下述问题就自然产生：

对于铁路路基来说同时的两个事件（例如A、B两处雷击），对于火车来说是否也是同时的呢？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AB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为在行驶中的火车上AB这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候（从路基上判断），点M自然与点m重合，但是点M以火车的速度v向图中的右方移动。如果坐在火车上M处的一个观测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）这个观测者正在朝着来自B的光线急速前进，同时他又在来自A的光线前方向前行进。因此这个观测者将先看见自B发出的光线，后看见自A发出的光线。所以，把列车当作参考物体的观测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）都有他本身的特殊的时间；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。（以上内容为爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》原文）

在爱因斯坦所举的“火车和雷击”案例中，因为存在光信号延迟，所以，路基上的观测者和火车上的观测者，都应该明确区分“发出光信号事件”和“看到光信号事件”，并给出严格准确的描述。

在路基上建立直角坐标系oxyz，设该坐标系原点o处有一个持时钟和量尺的观测者，该观测者所持时钟显示的时间值使用小写字母t来表示，该观测者使用量尺测到的坐标值使用小写字母x、y、z来表示，这也就是路基上m处的观测者。参见图七。

在火车上建立直角坐标系OXYZ，设在该坐标系原点O处有一个持时钟和量尺的观测者，该观测者所持时钟显示的时间值使用大写字母T来表示，该观测者使用量尺测到的坐标值使用大写字母X、Y、Z来表示，这也就是火车上M处的观测者。参见图七。

对于爱因斯坦所说的“火车和雷击”案例，路基观测者和火车观测者应该给出如下全面准确的描述：

根据爱因斯坦讨论“火车和雷击”案例的条件，设当“雷击路基A处”和“雷击路基B处”无先后发生的一瞬间，给宇宙按下暂停键（第1按），那么在暂停态立体宇宙图像中，路基观测者所持时钟显示着时间值t1，火车观测者所持时钟显示的时间值是T1；参见图七.1。

此刻，“雷击路基A处”事件已经发生，“雷击路基A处”的光信号也已经产生，但是却尚未离开A处，就像枪打出的子弹还在枪口处；此刻，“雷击路基B处”事件也已经发生，“雷击路基B处”的光信号也已经产生，但是也尚未离开B处，就像枪打出的子弹还在枪口处。

对于“雷击路基A处”并发出光信号这个事件，路基上m处的观测者可以使用自己的时钟量尺进行测量和计算，获得时间值和坐标值（t1、x1、0、0），并进行描述；对于“雷击路基B处”并发出光信号这个事件，路基上m处的观测者可以使用自己的时钟量尺进行测量和计算，获得时间值和坐标值（t1、x2、0、0），并给出描述。在这里，有两个发出光信号事件。参见图七。

对于“雷击路基A处”并发出光信号这个事件，火车上M处的观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算，获得时间值坐标值（T1、X1、0、0），并给出描述；对于“雷击路基B处”并发出光信号这个事件，火车上M处的观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算，获得时间值和坐标值（T1、X2、0、0），并进行描述。在这里，有两个发出光信号事件。参见图七。

然后，暂停取消，运动继续。根据爱因斯坦讨论“火车和雷击”案例的条件，在“雷击路基B处”的光信号向火车后方传播，与火车观测者相遇被看见的一瞬间，给宇宙按下暂停键（第2按），那么在暂停态立体宇宙图像中，火车观测者所持时钟显示的时间值是T2。参见图七.2。

对于“雷击路基B处”发出的光信号被看到这个事件，火车上M处的观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算，得到时间值和坐标值（T2、0、0、0），并给出描述。在这里，有一个看到光信号事件。参见图七。

暂停取消，运动继续。根据爱因斯坦讨论“火车和雷击”案例的条件，在“雷击路基A处”的光信号，“雷击路基B处”的光信号，无先后到达路基观测者的一瞬间，给宇宙按下暂停键（第3按），那么在暂停态立体宇宙图像中，路基观测者所持时钟显示的时间值是t2。参见图七.3。

对于“雷击路基A处”发出的光信号被看到这个事件，路基上m处观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算，得到时间值和坐标值（t2、0、0、0），并给出描述；对于“雷击路基B处”发出的光信号被看到这个事件，路基上m处观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算，到时间值和坐标值（t2、0、0、0），并进行描述。在这里，有两个看到光信号事件。参见图七。

暂停取消，运动继续。根据爱因斯坦讨论“火车和雷击”案例的条件，在“雷击路基A处”的光信号向火车前方传播，追上火车观测者的一瞬间，给宇宙按下暂停键（第4按），那么在暂停的宇宙立体图像中，火车观测者所持时钟显示的时间值是T3。参见图七.4。

对于“雷击路基A处”发出的光信号被看到这个事件，火车上M处的观测者可以使用自己的时钟量尺测量和计算，得到时间值和坐标值（T3、0、0、0），并给出描述。在这里，有一个看到光信号事件。参见图七。

基于上述情况可以说，在“火车和雷击”案例，路基观测者根据自己的测量结果可以说：“雷击路基A处”并发出光信号，“雷击路基B处”并发出光信号，这两个发出光信号事件，无先后、同时发生于t1时间值。“雷击路基A处”的光信号到达路基观测者，“雷击路基B处”的光信号到达路基观测者，这两个看到光信号事件，无先后、同时发生于t2时间值。

对于路基观测者来说，有两个同时的“发出光信号”事件，有两个同时的“看到光信号”事件，共计有四个物理事件。

火车观测者根据自己的测量结果可以说：“雷击路基A处”并发出光信号，“雷击路基B处”并发出光信号，这两个发出光信号事件，无先后、同时发生于T1时间值。“雷击路基B处”的光信号到达火车观测者，“雷击路基A处”的光信号到达火车观测者，这两个看到光信号事件，非同时，有先有后地发生于T2、T3时间值。

对于火车观测者来说，有两个同时的“发出光信号”事件，有两个不同时的“看到光信号”事件，共计有四个物理事件。

通过上述讨论，针对“火车和雷击”案例可以说：爱因斯坦所说的同时的相对性，与光信号延迟存在密切关系；但是，爱因斯坦没说清光信号延迟；没说清物理现象包括起点事件、中间过程、终点事件；没说清发出光信号事件是一回事，看到光信号事件是另一回事；没说清火车观测者面对两个同时的发出光信号事件，以及两个不同时的看到光信号事件，总计面对四个事件；没说清路基观测者也是面对两个同时的发出光信号事件，以及两个同时的看到光信号事件，总计面对四个事件；没说清两个观测者总计面对八个事件，混淆了发出光信号、看到光信号；使用看到光信号的先后，代表了发出光信号的先后，当成了物理事件发生的先后。这就是爱因斯坦狭义相对论同时的相对性被争论100多年的主要原因之一。

实际上，在狭义相对论中，爱因斯坦给出了两种同时的相对性假设：一是在上述“火车和雷击”事例中所说的同时的相对性；二是爱因斯坦根据洛仑兹变换推理出的数学公式形式的同时的相对性。这两种同时的相对性，都是假设，物理意义却大不相同，并非一回事。

总而言之，进行交叉学科研究，就可以建立交叉学科时空观，就可以创新发展国际单位制，给相对运动的两个参照系建立统一的时空单位制。同时，进行对比研究，就可以看清围绕爱因斯坦相对论，存在100多年矛盾和争论的关键原因，根源所在。进行上述创新研究，具有重要意义，值得高度重视，值得积极进行。

作者简介

齐新，头脑简图发明人、专利权人，脑理学创新方法发明人，抑郁症和极端行为预防方法研发者，《管理大脑思想》和《智胜爱因斯坦》图书作者。1964年2月出生于内蒙古赤峰市；1986年毕业于内蒙古师范大学物理系，此后在赤峰学院物理系任教多年；2002年至2014年先后在北方经济报社采编部和内蒙古日报社广告部工作；2011年11月成立新动力文化，并任负责人至今。

立足现代科学和中华优秀传统文化等，对物质、时间、空间、生命、大脑、思想等问题进行了长期的交叉学科研究。2009年，在《前沿科学》第2期发表了科学论文《狭义相对论被争论100多年的主要原因》。1998年，在《宇航学报》第2期发表了科学论文“论GPS与相对论时空观”。2006年6月，在内蒙古教育出版社出版科普书《智胜爱因斯坦》。2017年7月，在光明日报出版社出版《管理大脑思想》图书。曾经发表大量网络科普文章。