狭义相对论和量子场论存在共同的出发点吗
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当代基础物理学理论中最大的挑战性的课题，莫过于把广义相对论和量子场论协调起来。两种理论存在共同的出发点吗?在本文中，我们可以由量子场论基本假设得到狭义相对论的自洽的基本假设。
相对论的真空是空无的， 量子场理论的真空却不字。量子场理论中，所有的粒子都是基态场的激发态， 而真空则是量子场的基态。这是量子场论中最重要的基本假设，基态量子场及其激发态统称为量子场。我们要从量子场的基本假设得到相对论的两条基本假设。现在我们来考虑这一晟基本的问题。狭义相对论的两条基本假设归结如下：
1．物理学定律在所有惯性系中具有不变的形式。
2．自由空间中， 光传播速度具相同的数值， 与惯性系的运动速度无关， 与光源速度无关。
一、广义协变原理
从量子场的角度来看， 空间“弯曲”是以真字存在场为基础，且这种“弯曲”是由基态量子场的整体上存在“弯曲”。表现为时空弯曲，即光传播路径发生弯曲以及存在引力场。
测量协变：黎曼提出过一种物理学图景：生活在一张纸上的二维的书虫放在一张弄皱的纸上，他们仍会推断他们的世界是完全平坦的，因为他们的身体也和纸一起被弄皱。这些书虫们从没注意到它们的世界被扭曲了。如果这些书虫企图在这张皱纸上运动时，它们将觉得有一种神秘的看不见的“力”在阻止它们沿直线运动。每当它们的身体越过纸上的一道皱纹，它们会被推得左右晃动。把这一想法推演到四维时空：设想我们坐在关上窗帘的家中，
当我们所住的房子都变小， 房子内的所有的一切包括我们自己都缩小了， 并且房子内所有的物体运动都变慢了包括我们自己的行动和思维也都相应迟缓，我们自己将没有任何感觉。房间里的所有的测量：[具也随之改变，尺子缩小，时钟变慢。测量的结果表明没有发生任何改变，我们把这种效应称为测量协变效应。可是在外面的人看来，显然房间变小了，
当把房子内的闹钟拿出房外时， 会发现这个变小丁的闹钟时间变慢了。因而测量协变效应具有局域性，换言之，只有身处变小的房子内才会有测量协变效应。当我们在房间内发现存在有力作用于我们时，我们的处境和二维的正在穿过一道皱纹的书虫一样，我们处于弯曲时空中。
我们进一步考虑一下我们所生活的四维时空大范围发生弯曲时，我们能够感知吗?答案是否定的。
我们考察一个坐标系，该坐标架由X，Y，Z，t变为X ，Y ，Z ，t 。由于物质和真空都是场的不同形态，我们所生存的四维时空的所有的实物都由费米子构成，是真空基态场的激发态。换而言之，尺子以我们人类自身都是场的激发态。激光源是我们进行平直校准的工具，光子同样也是基态场的激发态，空间弯曲时，真宅中传播的光线显然也随场的弯曲而也发生弯曲。由于我们人类的理智和测量工具都“浸没”于量子场基态中，不能离开场(时空)而独立存在，因而我们这些智者便无法感知空间的形态，于是我们人类自身不可避免地要发生测量协
变。我们用尺子精确测量出来的结果没有任何变化。例如， 在自由下落的箱体中，我们没有任何感觉。这种由于感知和观测一齐随空间改变而改变，最终导致无法感知空间的形态变化．我们把这种效应定义为测量协变。具有测量协变效应的参照系为惯性参照系。由于背景真空场的形态变形是任意的，
因而这里所指的空间的惯性参照系可以推广至任意参照系。
测量协变性使平直空间和弯曲空间失去了判别的标准，因而对弯曲空间我们无法感知，所有的一切在我们看来和平直空间完全一样，“同时性的相对性”是爱因斯坦的相对论的一块基石，它是通过思维实验得出的，但他却抵制另
人把他的相对论说成是纯粹思辨的产物，他说：我急于要请大家注意到这样的事实：这理论并不是起源于思辨；它的创建完全由于想要使物理理论尽可能适应于观察到的事实。”爱因斯坦为论证“同时性的相对性”而设计的思维实验，从下文可见其详。“一列很长的火车，以恒速V沿着图1所标明的方向在轨道上行驶?”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这段距离的中点相遇。但事件和B也对应于火车上的A点和B点。令M
为行驶中火车上^B这段距离的中点。正当雷电闪光发生的时候，点M 自然和点M重合，但是点M 以火车的速度V向图中的右方运动，观察者正在朝着来自B的光线急速前进，同时他又是在来自A的光线的前面向前行进，因此，这个观察者将先看见自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察者就必然得出这样的结论，雷电闪光B先于雷电闪光A发
生。这样我们就得出如下的重要结果：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(同时性的相对性)，每一个参考物体(坐标系)都有它本身的特殊的时间。”
现在先不管所说的结果究竟如何，我们先分析这个思维实验能否付诸实施。
要想进行这样的实验，实验前就必须在路基上和火车上分别标出A、M、B和A、M 、B诸点，以使火车以速度V运动时的某一瞬时，能观察到相应的三点重合。要能够标示这些点，当然只能是在列车静止时进行。标示后，路基上的AB和列车上的AB相等。可是这样一来就有问题了：由于相对论说“运动的物体长度缩短”，路基上的观察者看到运动的列车缩短了，而列车上的观察者看到作相对运动的路基也缩短了，
所以两个坐标系中的观察者都将观察不到路基上的A、M、B和火车上的A、M 、B相重合的现象，故实验无法进行。经一番考虑后，路基上的观察者提出一个方案：在列车停止时标志A、M
、B三点，要使列车上的AB比路基上的AB稍长一点，使得列车在以速度V运动时能和路基上的三点重合。可是，这样一来又出了问题，列车上的观察者发现，静止时地面上的AB就比列车上的AB短，列车运动时观察起来将会更短，也就不会重合。为此，他提出了和路基上的观察者相反的方案：要求路基上的AB比列车上的AB长一点。这样一来他们两人陷入了一个永远无法解决的矛盾之中。矛盾解决不了，实验如何进行。
然而，爱因斯坦竟不顾如此的逻辑背反，硬是提出一个思维实验运动规律和运动形式也没有任何变化。换而言之，物理学定律F由平直场变为某一形变场时为F
，没有变化。即 FiF ．a F／a F 1 (2)这表明物理学定律在任何参照系中都应有相同的形式， 而且参照系并无优劣之分。这正是广义协变原理。例如在弯曲空间中，存在引力场．当处于自由下落的状态时，我们失去了对空间的判断能力，于是我们认定空间是平直的，
即 R =0 (3) 为测量协变效应。这正是真空中的爱因斯坦场方程。值得注意的是，对于平直空间无引力存在．度规张量为n 在弯曲空间中，度规g
存在引力场。当存在引力场时，如果我们能够找到一个独立的支撑体，我们可以根据引力的存在，判断我们是否处于弯曲空间中。
二、参照系间的相对性
真空不空的引入，有可能产生这样的疑问：真空中的物质本身会构成一个自然的参照系，这样真空不空意味着存在～ 个绝对参照系，因而便会破坏参照系问的相对性。情况是否如此呢?其实测量协变效应的存在使得参照系问的关系满足相对论。我们现在来具体考虑两个参照系S和S
。在S参照系中建立一个“平直”坐标系X”(x。，x’，X2,x3)。在S 参照系内同样可以建立一个“平直”坐标系X rXx O,X
，Xt2 X 3)，处于S 参照系内用直尺和光线对坐标系进行“校准”，同样认为坐标系X 是“平直”的。从S 参照系观测S参照系，则认为S参照系内的坐标系X
是弯曲的：反之；从s参照系来观测S 参照系，则认为S 参照系内的坐标系X 是弯曲的。两个坐标系间存在如下关系 dx =— ～dx (u，v=0，l，2，3)
(4) a x设想把s参照系内的测量工具dx 如直尺、激光源和钟搬运到s参照系内来“校准”s 参照系内的坐标系x 是否平直，当s参照系内的测量工具进入至s
参照系后，这些测量工具也随s 参照系弯曲而弯曲，使得果。若两个参照系彼此独立，我们对时空进行大范围的测量。于是由s参照系可以观测到s
参照系是弯曲的；相反s 参照系则认为参照系s是弯曲的。值得注意的是测量协变效应发生在局域时空。这里“弯曲”是相对的，是由所在参照系的位置不同，观测到的结果也不同，参照系是平权的，参照系不存在“优～
‘劣”之分。这正是相对性原理。
三、光速不变原理
考虑两个参照系S和s ，如图1所示，参照系S中Y光子是基态场的激发态，其传播速度为光速c，i,j分别为两个不同运动速度的物体，i的瞬态速度为v_’j的瞬态速度为vj，参照系s由低速态变为高速态s
，s尺子也随空间改变而改变，考虑沿Y运动方向，尺子由静止时的长度为L、收缩为L Y；时间由t变为t 而发生膨胀，由低速态s变为高速态s
对应空间收缩，时钟变慢。不同速度对应不同的时空收缩态，每一种不同形式的时空态都对应一个参照系。基态场s被压缩为s ，s参照系空间被压缩后，光子Y
的传播速度为et,i j 的运动速度为v ，v ，时空(基态场)的形变使得要进行这样的“同时性”实验，并且得出了“同时性的相对性”这一谬论。这种违背科学常理，毫无事实根据的谬论，却被一些物理学家膜拜为“20世纪两大基本理论发现”之一，真让人啼笑皆非。“同时性的相对性”，与其说是“发现”，是“命题”，倒不如说成是“定义”；说成是“定义”，从形式上还较为恰切。可是，如果把它说成是“定义”，又不能为人们所接受，因为按照爱因斯坦的方法所作的“同时性的相对性”的定义，只有列车上的中点的那一个人能够接受，而这个中点以外的无限多的人都“观测”或感觉不到，都不能接受。于是这样来定义“同时性的相对性”，就不是象爱因斯坦说的“每一个参考物体(坐标系)都有它本身的特殊的时间”，而应是“每一个参考物体(坐标系)都有它本身的无限多种特殊的时间”了。也就是说，即使在同一个参考系内，包括爱因斯坦在内的无限多的人，相互之问都没有时间上的同一性，谁和谁都无法进行信息交流，更不要说在不同坐标系之间进行信息交流了。
尽管“同时性的相对性”实际上是个伪命题，但一经“权威”吹开，就象“皇帝的新衣”一样，无人不喝彩。不管是物理学家还是文艺界人士，都声称自己拥护相对论，相对论“是20世纪物理学的一次革命”，“一个最伟大的里程碑”，并为捍卫它在物理学中的正统地位而不遗余力。在这个强大的崇尚信仰
的人群面前，科学和逻辑竟显得如此渺小和无力。
更令人哭笑不得的是，这一充满低级错误的命题早已被严格证伪(见如本刊2000年第5、9、10期，2001年第3、5、8、11期，2002年第6期)，但“主流”学术界置若罔闻，继续鼓吹这“顶峰天才”理论。“科学”与“理性”在哪里?
历史上，每一个错误理论的产生，都因时代的局限，而难以避免。但是，错误理论的存在寿命，却是越来越短了。“日心说”从人类开始认识自然时萌发，到哥白尼时代结束，历时五千多年。亚里士多德关于“力与运动”的错误学说，到伽利略时代结束，用了约两千年。“热素说”从布莱克提出到焦耳时代结束，只用了一百多年。相对论从1905年提出到现在快一百年了。在这一百年里，尽管有不少权威吹捧它、“坚持”它，但它的舞台始终停留在“科学假说”中和“科普教育”作品中，在实实在在的科学研究和科学探索中，找不到它的身影。事实上它的生命早已经结束。相对论使20世纪的物理学走了一个大弯路，不该再贻误于21世纪。相对论必将带着深深的忏悔走进历史的博物馆。
比例关系不变。在S 中时空在y方向被压缩，以光子的运动作为基准尺寸和基准时钟。基准时钟和基准尺度一起被压缩，因而所测量的结果没有任何变化，在i
看来Y 的传播速度仍为cj 的速度也没有变化。因而光速不变原理的本质就是测量协变。对于上述讨论，我们可以得到如下结论：① 相对论和量子理论真空都是不空的，存在物质。②
量子场理论的真空不空会导致测量协变效应的产生，由测量协变效应我们能得出自洽的相对论两条基本假设，爱因斯坦相对论的基本假设是正确的。③相对论的真空是不空，这一结果对相对论结论没有影响。④
相对论和量子场论存在共同的出发点。
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