相对论问题

1.前言 爱因斯坦在上世纪初创立狭义相对论时就不无遗憾地感到，狭义相对论仍然存在着两个无法使他满意的内在缺陷。一个是狭义相对论还不得不保留惯性系的优越地位；第二个是不可能以自然的方式把引力理论同狭义相对论联结起来。他认为：“更令人满意的应该是这样一种理论，它从一开始就不区分任何特别优越的运动状态。” 为了弥补这种内在缺陷，他又进一步创建了广义相对论。以两者互为补充的方式实现了这一目标。但无可否认，相对论几乎是无法直接进入到应用技术领域中来的。一种更为理想、更为基础的理论应该是，在可以对尽可能广泛的自然规律做出统一解释的同时，又可以在应用领域中获得直接应用，就象能量守恒定律那样。 同样是描述能量与物质运动关系的热力学和经典力学动力学在当今科学体系中被分成了两大联系松散的部分，这是因为它们是源于人们对物质世界极不相同的观察角度。它们各自得出的科学论断和定律经常是难以贯通的，它们之间仅仅在能量守恒定律下若即若离地联结着，这种状况同样是可疑的。既然都是描述运动与能量之间关系的理论，为什么会存在如此巨大的差异呢？从物质的自然本性上讲，热力学和动力学果真应该有如此大的差别吗？它们是否可以更加广泛的联系、甚至完全统一起来呢？即问题又成了：对狭义相对论那两个内在缺陷的完善，是否只有建立广义相对论这一条出路呢？是否可以直接在狭义相对基础之上，将其正确的时空观放到正确的时空参照点上来消除它的两大内在缺陷呢？ 本文针对狭义相对论的两个内在缺陷，提出了对实际物质微观结构状态(热力学状态)的速度表达，扩展了速度的物理含义，建立了绝对速度轴模型━━J轴。所谓J轴是以“理想气体”的物质状态作为其静止端点；以“理想晶体”的物质状态作为其光速端点而构成的一条速度轴。它是一条用速度表达的、描述了物体微观结构状况的数轴。形象地说，通过改变普通速度轴上静止端点物理意义的方法，消除了狭义相对论的两大内在缺陷，指出了从认识观到具体技术方法上全面贯通热力学和动力学的可行性。 2. 经典力学、相对论力学与热力学之间的脱节现象 热力学关于物质和能量的认识观比之经典力学和相对论力学对物体作了刚体假定要客观得多和合理得多。因此它可以指出：对于任何一个实际过程，由环境输入系统的能量流（功）一定会随着过程的进行，被系统分裂成属性不同的两个能量部分：自由能G和束缚能TS（热力学第二定律）。这正是一切实际过程都是不可逆过程的基本原因。但是，热力学存在着方法论上的先天缺陷：它对物质系统间能量交换规律确切定量的描述都只能是在“可逆过程”的假定之下的。在这个假定下，一切过程都蜕化成了无限慢过程而与实际过程大相径庭。而在这点上，经典力学和相对论力学却不存在这种速度上的限制。因此，这三大理论（本质上是两类）在对物质模型的认定和对于过程特征的适用性上出现了互为短长的脱节现象。这是它们无法贯通的原因之一。相对论力学建立后，对运动学和动力学的最大贡献之一就是把关于速度的描述从牛顿、迦利略时空观的偏见中解脱了出来，使得对速度的准确描述由宏观静止一直扩展到了光速，即一切真实的速度范畴。试想，如果把相对论时空观的科学性和热力学对能量以及物质模型认识的科学性结合起来将会出现什么样的情况呢？ 细想一下不难明了，象经典力学那样对物体采用了刚体假定，就关上了相对论力学与热力学相互贯通的大门。因为刚体是无内部结构、因而是无热力学性质可言的。这就造成了描述能量与运动关系的热力学无法将它的广普适用性与相对论原理的科学性结合起来。它们都只能在各自的大门之内徘徊。因此，采用了不客观的物质模型是制约相对论原理获得更广泛运用的根本原因之一。用热力学中定义的物质模型替换相对论力学的物质模型一定会使得相对论的科学性更多更广的发挥出来。这样，物体的热力学特性也成了动力学问题中必须考虑的重要因素了。 热力学和动力学另一个重要的脱节点是在关于能量参照零点的认定上。作为一门描述能量与运动关系的理论，选取何种物质状态作为理论中的能量参照零点(基础能态) 显然是十分重要的，因为那会得到关于物质性质的不同判断。经典力学运动学只考虑物体的宏观运动，对宏观静止状态下物体能量状态不作考虑。或者说宏观静止是作为经典力学的能量参照零点出现在其理论中的。热力学则对宏观运动本身就不作考虑，一切关于能量的运动都是物质微观运动的结果。只有在绝对零度温度下，物质的运动（系统基本单元子的热运动）才告停止。显然，热力学是把绝对零度时的物质状态作为其能量参照零点的。由此可见，经典力学和热力学的能量参照零点是“风马牛不相及的两回事”。虽然表面上看起来以温度标定的能量参照零点与宏观运动问题似乎毫无关联，后面会看到其实它们是紧密相连并本质上相通的，这正是由热功当量定律所揭示了的自然本性。 相对论力学突破了经典力学的思维框框，通过建立一种正确时空观的途径推导出了关于静止能的结论，革命性地把经典力学的能量观向着热力学能量观的认识方向上推进了一步。在特征上与热力学达成了一致。但是，相对论力学仍然带有着它由之脱胎出来的经典力学的特征，仍然是以宏观静止作为基本参照点的(优越惯性系)。所以，由这种性质恒定不变的物质模型（刚体）加上具有上极限（也是定数）的速度范畴（光速c）而得出的静止能必定是一个与具体物质无关的、确定可知的能量值： (静止能公式）。这与热力学认为一个静止物体（热力学系统）所具有的内能(U)是一个无穷的不可知值显然是不同的，但它们又显然都是在指着同一个物体讲述着同样一件事情。为什么会存在这样的令人无法满意的情况呢？ 不难明了，选取宏观静止作为能量参照零点，就是默认了“宏观静止”是一个比其它运动状态更为优越的运动状态。（当年爱因斯坦可能忽视了这个关键之点，直觉的思维把他导向了由基于匀速运动的狭义相对论推广到基于加速度运动的广义相对论的思索路径上，即借助加速系来消除惯性系优越地位的缺陷。可以想象，这是一种再自然不过的思维逻辑，但却并不一定是解决问题的最佳途径！）另一方面，这种能量参照零点是无法将一切物质的共性揭示出来的。这种情况就象热学中的摄氏温标℃，由于它是以“人为”选定的水的三相点来作为零点温度的，在这种零度下，物质世界仍然是万千气象的，是看不出它们之间的本质差别的。而在热力学中导出的绝对温标K，则“天为”地将温度轴的零点确定在了绝对零度。在这种零度下，所有的物质都具有同一的物质状态━━理想晶体。因此，这种温标轴才是与物质微观结构、即与物体能量状态紧密相关的。基于它才能真正标定物体的能量状态，也才会产生出热力学中最为精采、最为广普适用的热力学三大定律来。 由上面的分析看出，经典力学、相对论力学和热力学之间有着极为鲜明的互为短长的互补性质。其实这种状况正是一种最有利的条件。即，只要能找到一个共同的、可以将它们之间的共性揭示出来的物理参量，就有可能从理论上和技术方法上实现两大类理论的贯通。 3．绝对速度轴模型 宏观运动速度u是动力学基本参量，相对论效应的神奇性质也是借助于它推导出来的。在热力学中，物质微观结构状况则是一切物质的所谓热力学性质的决定因素。一种直观的思考使得我们来考查一个物体当它以宏观速度u运动时，它的微观结构相对于静止系（观察者）究竟会呈现何种状况。例如，考察一团水蒸汽团相对我们运动时的情况。由于运动的相对性，我们在气体团中穿行和气体团相对我们运动是等价的。该气体团就相当于是被考察的某个运动物体。假设我们乘坐一驾与水分子尺度大小相当的“分子飞机”在一团水分子气体中穿行，那么我们会看到周围水分子的排列形式呈现何种变化情景呢？由于微观世界的量子化特征以及所有粒子的同质性，根据量子力学的全同性原理，我们并不会去追踪某个具体水分子的运行轨迹，而是仅对这些水分子在空间中可能出现的那些位置(阵点)所构成的几何图形、以及分子出现在这些位置上的几率大小感兴趣。随着穿行速度越来越大，我们将会看到周围的水分子越来越向我们聚拢过来（相对论长度缩短效应）。由于是量子化行为，所看见的这种聚拢过程不是连续的，而是跳跃式的，结果使得我们并未察觉出自身的运动，而只是看见周围的那个空间构型在不断地被水分子填满着。使得我们依次看见了静止时在水中、冰中所能看见的分子排列情景。最后，看到全部水分子紧密地列成了沿穿行方向上的刚性直线━━此时我们已十分接近光速c了。由此不难想见，一个相对我们运动的物体，它的微观结构其实已不是当它相对我们静止时被我们感知的那个结构了。随着u的增大，物体的微观结构也随之变化，最后会变成它的理想晶体━━所有物质的终点站。 那么从宏观的意义上来看上述情形又会是怎样的呢？当我们从刚才那架分子飞机上下来，又重新回到宏观世界中来时，结果发现，在我们周围，平时已习以为常的、那些结构和性质千差万别的“静止” 物体其实只不过是它们此时具有各不相同的“速度” 而已。气体的速度低而理想晶体的速度最高。将这种与物质微观结构直接对应的速度定义为物质的绝对速度，并用字母J来表示它。按照晶体学理论，所有的物质最后都可归结为七大晶系、十四种布喇菲点阵。所以，任何一种类型的物质结构都将唯一的对应着一个确定的绝对速度J的张量。 以上讨论指出：改变物质的微观构型并不是只有我们早已熟悉了的热力学操作（向系统传入或导出热量）这一种方法，使其产生宏观运动的动力学操作（向系统输入正功或负功）也同样可以改变物质微观构型。无论是向系统输入热量还是功，最终都可以落实到对物体的微观构型的改变量、即J值的变化量上来。这种性质就是热功当量定律的物理本质：系统与环境之间交换能量，无论被交换的是热量还是功，只要交换的能量相等，所引起的系统J值增量的绝对值就相等。对系统输入功使得J值增大；输入热量使得J值减小。 现在来对普通速度轴进行改造。将普通速度轴上表示宏观静止的A点向着与表示光速的B点相反的方向延伸到一个表示“绝对静止”的C点，如下图所示。这样就得到了一条由C点到B点的绝对速度轴，简称J轴。 C A B ●………………●━━━━━━━━━━━━━━━━━━━● 绝对静止 宏观静止 光 速 绝对速度轴 所谓C点所代表的绝对静止，是指把构成某物体那个热力学系统的基本单元子分离到各自相距无穷远时所对应的物质形态。此时，一切物体的体积都是无穷大，一切宏观力学参量都不再存在，功和热量的差别消失了。而在C轴的另一端，B点，一切物质都以理想晶体的状态存在，系统的热力学参量不再变化，功和热量的差别也消失了。显然，获得这两种物质状态所需要的能量同样都是无穷大。由此，我们得到了一条两端都是具有决定性意义而不可超越的物质形态、中间则是仅具相对性意义的物质形态所确定的速度轴。 在这个新的速度轴上，原来都是位于A点的一切物体都将离开A点，在整个J轴上重新进行分布，重新占据一个新的点J0（J0表示某物质的物体在宏观静止时所具有的绝对速度值）。由于物质结构千差万别，因此这些新的J0点一般而言并不重合，是随物质不同而异的。这个新的静止点J0，既包含了速度的全部含义又表现了物体在宏观静止时的微观结构状况。所以，不同物质的物体，之所以性质千差万别，不过是因为它们“原始气体”中的“分子”不同以及它们的绝对速度J0值不同而已。 一条贯通热力学和动力学的桥梁b
[4．由J模型产生的认识观 4-1．J模型对狭义相对论的一点补充 由第3节J轴的引入过程易于明了，从物理量纲、刻度、以及时空属性上看，J轴与普通速度轴毫无不同。因此原来在普通速度轴上的一切自然规律在J轴上的函数形式仍然不变，最多只是因静止点的定位不同只有数值上的差别。J轴所做了的只是将普通速度轴上的静止点平移了一下，由一个表示相对静止的静止点移动到了具有绝对性意义的、表现了物质共同自然本性的物质状态点上。但就是这一点移动，使得我们在无数个等价的、仅具运动学意义的参考系中找到了一个唯一具有双重意义的参考系，它同时既具有运动学意义又直接与物质的微观结构始终联系着。因而它是一个具有绝对性意义的唯一参考系，其它一切参考系都是仅具相对意义的参考系。具有这样一种特点的参考系可能正是爱因斯坦曾经梦寐以求的。 另外，绝对速度J的建立扩大了速度的物理含义，我们将不再是象以往那样仅从纯粹的运动学角度去看待所谓的静止问题和运动问题，而是从更深入和更广泛的意义上来看待宏观运动与物质性质之间的深刻联系。因此，这里的绝对静止不仅仅指运动学意义上的静止，更是代表着对物质状态的一种认定。无论仅仅表现运动学意义上的绝对静止的以太系是否已被试验证实了它的存在，这种由J模型指出了的、表达了物质形态意义上的绝对静止都是必定存在并且有着物理实在意义的。一切运动学和热力学事件都应该可以被包含在由绝对速度轴J指定的范畴之内。 在只有普通速度轴的当今理论体系中，实际上几乎一切热力学事件都被禁锢在了普通速度轴的宏观静止点A点上，无法向着A点以外的区域中伸展，那些A点以外的速度区域，只是“纯净的”动力学的固有领地。但应该清醒的是，普通速度轴只不过是人们用来观察物质世界的一个带片面性的工具。它就象用平面的照像手段去试图反映三维的实物形状一样，结果对三维情况的了解被无情地限制在了只能想象的思维范畴内而根本无法对它进行直接的实际测量。因此，站在普通速度轴上，热力学问题和动力学问题永远只能是部分相交的两大物理事件，它们是不可能从实用技术层面上全面贯通的。J轴使得我们转换了一个角度来看问题，原来被普通速度轴投影成了一个点的全部热力学事件，也将全部展开在整个速度轴上。使得热力学在同样作为描述运动和能量关系的理论的意义上与动力学统一了起来。可以想象，利用这个新的工具，将会产生出一大批现在还无法实现甚至无法想象的实用技术来。 由一个相对性的参考系去观察其它的参考系，这就是狭义相对论的认识特点，也是它否定了以太参考系后的必定结果。但是，它在成功地打破了相对以太静止的参考系的优越地位的同时，却又使自己陷入了新的困境中━━无法使自己从那种相对性中脱离出来，而必须保留惯性系的优越地位。因为抛弃了具有绝对意义的静止点也就丧失了自然规律的一种共同参考标准，相对论只好借助惯性系来作为一种无可奈何的“新型”的共同参考标准。所以说它的时空观是一种相对的相对时空观。我们不得不悲观地承认，“保留惯性系优越地位”这一理论缺陷，在不突破普通速度轴范畴的前提下，是不可能由狭义相对论以自我完善的方式来自行解决的。同时，仅限于从运动学意义上着眼，试图去寻找运动学意义上的真实的绝对静止参考系，其努力恐怕也会是徒劳的，至少在目前是十分困难的。 现在，情况有了改观，J轴的获得使得狭义相对论有可能实现自我完善了。相对论原理实际上告诉了我们，由某一个惯性系中得出的自然规律其函数形式是广泛适用的，在跨越不同时空所体现出来的不同只是关于时空的基本度量值。简而言之，相对论对经典力学理论所作的最大贡献，就是把迦利略、牛顿绝对时空观中的速度v用相对论时空观的速度u进行了一个代换，原有的函数形式保持不变。同理，将任何经典理论中的 用绝对速度J进行代换，就使得原来运行于普通速度轴上的自然规律转而在J轴上运行了。表面看来用J的代换与相对论所作的u代换无甚不同，其实这里有着一个质的变化。首先，它把一切关系到运动和能量的自然规律都放到了一个共同且唯一的参照零点上来了，这就象用绝对温标对摄氏温标改造的意义一样。其次，它由此还带来了一个新的、在狭义相对论方法中所没有的解决问题的新线索：由于J与物质结构的紧密相关性，使得J值直接与在过程的进行中系统向环境吞吐的能量联系起来了（见4-3.节）。由此，除了用速度变换法则这种数学手段来了解不同时空之间的差别之外，还多了一条以实际测量为依据的途径━━可以通过考察系统与环境之间的能量吞吐情况来了解某个系统在跨越不同时空时发生的改变。只要确定了某系统在经历某个过程(无论是热力学过程还是动力学过程)时的J值的改变量(这个改变量是基于我们所处的观察系得到的实际测量值)，就无须再借助一个另外的速度u，而是直接揭示出物质状态的改变情况。同时也就意味着它已经包含了狭义相对论直至广义相对论的变换内涵。狭义相对论必须保留惯性系优越地位的缺陷被J轴模型以极自然的方式消除掉了！显然，这里是采用了与爱因斯坦不同的途径━━建立合理的静止参照点来消除的。也就是说，重新找到的绝对静止点，使得我们可以不再依赖惯性系来作为自然规律的共同参考标准了。 惯性系优越地位的消除也就极自然地消除了狭义相对论的第二个内在缺陷━━“无法自然地描述引力。”由于引力是属于加速度运动范畴的自然现象，因此，建立在讨论匀速运动基础上的狭义相对论对它无法讨论。而J轴是一条再自然不过的速度轴，用它来讨论问题丝毫不会受到是匀速还是匀加速甚至变加速的限制，也就是说无须受到必须建立惯性系的制约。在此，引力只不过是由牛顿第二定律的J形式 F=(dJ/dt)m 所描述的一个力而已，与一切基于惯性质量和加速度运动的力学力并无本质上的不同。所谓加速场与引力场等价、惯性质量与引力质量相等也就是自然而然的事情了。通过后面几篇专门讨论引力问题的文章将会更加明了，加速度运动产生的力学力和万有引力其实只不过是同一个J的加速度场dJ/dt的两个表现方面而已，它们的力学属性相同。在J模型的意义下，引力和力学力（弹力）都可以用牛顿第二定律来描述，它们本质上都是使物体产生了dJ/dt的加速度（结构变化）。惯性质量和引力质量当然是相等并同质的，所不同的只是产生引力和产生弹力的具体物质结构运动方式不同罢了。用J的语言来说就是：产生于物体内部全体积范围的、均匀的dJ/dt的力为弹力；产生于非均匀的、局部区域的结构涨落方式的dJ/dt的力为引力。 J模型使我们站到了一个绝对意义的参考系上，因此在J轴上运行的相对论就具有了绝对性的意义。它是由一个具有物理实在意义的绝对静止点去看世界的，与迦利略、牛顿仅从运动学意义上定义的绝对时空观有着本质的区别，但又具有着相同的特征。由这个绝对静止的参照点去描述自然规律将会具有更加真实和简洁的结果。可以说运行于J轴上的相对论是一种具有绝对性意义的相对论。这样，我们由迦利略、牛顿的狭义绝对时空观，经过了爱因斯坦的相对时空观，进入到了更新层次的广义绝对时空观。由J模型对自然规律进行的描述就自然地抹平了由狭义相对论和广义相对论联结所带来的生硬感觉。我们看到，对普通速度轴上静止端点的那个小小的一移有可能消除掉狭义相对论百年来的困惑。 综上所述，可以归纳对比一下经典理论时空观、相对论时空观、J模型时空观之间的关系和区别。用字母v、u、J分别表示与经典理论、相对论、J模型所对应的速度轴，则可以说，仅就速度轴的刻度而言，这三条速度轴完全相同。它们三者之间的关系则是以相对论速度变换法则相联系的。它们三者在认识观意义上的差别除了在关于速度轴的高速端（真空中的光速）的认识方面外，更为重要的是在关于静止点的认识上。v轴的静止点是不真实的绝对静止点(其实它是个相对静止点，或者说只是
[物质场与绝对静止参照系 王飞 摘要: 运动是绝对的，绝对静止参照系是物质各种场的衍生物，绝对静止参照系是多象多生的。 关键词： 绝对静止参照系，相对论，光媒体，引力场，电场。 牛顿在地球上发现了F=ma的秘密，何以成为宇宙定律？科学纪律在牛顿身上也会松懈，在还没有弄清惯性力的来源以前，a=F/m只能是地球定律。“牛顿桶”证明相对宇宙旋转有离心力，同时也证明惯性力来源于宇宙，因为牛顿绝对静止参照系与宇宙学参照系(转动轴上)重合有其必然原因，宇宙物质以她们的存在形式通过引力场决定了绝对静止系的状态。之所以要通过引力场是因为，除了场物质，没有其它可以远程作用的东西了。这样，有理由相信在质量分布不均的宇宙，惯性不可能为恒量，因此，惯性定律的宇宙表达式必须加个引力因子Y，成为： a=F/Ym Y —为引力因子，地球表面定为1，宇宙外部恒为0 不应把引力场物质同引力混为一谈，引力是质点在空间受到引力场矢量和的力现象，没有引力不等于没有引力场物质。引力因子是惯性运动时惯性力变化的修正因子，他的本质是该处引力场物质的代数和，而非矢量和，他是物质意义上的引力场。引力场作为物质而存在着，不一定要表现出引力。毫无疑问，在失重的情况下，惯性依然可以存在，甚至与强引力空间处无异。这反过来证明，引力场物质并不因为引力的消失而消失。基于同样的理由，我们可以相信：电场物质与电场强度没有对应关系。 如果宇宙中的天体相互间都以匀速直线方式运动，上述定义可能是终极的真理。但是，宇宙中天体运动的普遍形式并非如此。笔者认为：在宇宙中，惯性是以各向异性的方式广泛存在的。 在牛顿看来，“牛顿桶”证明了宇宙绝对静止参照系的存在，但他忽视了绝对静止参照系存在的原因，那就是：宇宙引力场的存在方式决定了绝对静止参照系的存在状态。同时，由于质量分布不均的宇宙造就无数局部绝对静止参照系的可能。 笔者认为，运动是绝对的，但有别于牛顿。牛顿认为绝对静止参照系不依赖任何物质，笔者认为绝对静止参照系是物质各种场的衍生物；牛顿认为绝对静止参照系只有一个，笔者认为绝对静止参照系是多象多生的。多象多生的含义是，第一：类型多，类型是指同一空间不同的力场可组成不同类型的绝对静止参照系。第二：不同类型的绝对静止参照系的数量也多。如引力场组成质量物质运动静止参照系；电场组成电波运动静止参照系；核力场亦组成它们的运动静止参照系。不同的力场又由于在宇宙中分布不均而各自为政，组成许多静止参照系。另外，当物质具有几种力学属性时，会被几种静止参照系纠缠。在量子力学中，粒子的运动呈现不合逻辑的状态，就是对多种静止参照系的大小及相对运动，对粒子运动的综合影响不了解的结果。 要直接证明相对性原理的错误并不十分困难。例如：两平行直线上分别有同向同速电子运动（相对地球运动），按照相对论的观点，两平行直线上的电子之间相对静止，因而不会有相互间的磁场力。但事实上，两平行直线任一条线的周围都有磁场，那么另一直线上的运动电子不受到洛伦兹力？两平行直导线间的受力方向连中学生都知道。反过来，两平行直线上分别有同向同速电子运动（相对地球静止，相对观察者运动），我们的中学生还能画出它们的受力图吗？地球携带地表的静电子以30Km/s的速度绕日公转，地表的静电子有相互磁场力吗？无数事实可以证明，地球是地表电子运动的绝对静止参照系，而能起作用的物质又无外乎场物质了。 由于磁场与电磁波有密不可分的关系，我们又知道引力场受激产生引力波而非电磁波，因此，电磁波依赖的场物质就只有电场了。笔者认为与引力场物质相似，电场是一种物质，地球上大量的正负电荷所释放的电场物质不可能相互抵消。合理的解释是：虽然地球表面相互抵消了电场力，但电场物质依然分毫不少地存在着，只是不能显示它们的电场力。这就是光媒体（电场物质）能被地球带动却不易被水流带动的原因。 如此，不但可以解释迈克尔逊•莫雷实验等老问题，还可以解释当代一些悬而未决的问题，如暗物质的问题。 在 70年代，有人发现，银河系边缘处恒星的运动速度比理论的估计值要大得多，这个迹象表明，银河系内可能弥散有大量的不可见的暗物质。近 30年来，一系列观测事实和天体现象的理论分析都似乎表明，宇宙中普遍存在暗物质，它们的数量远远超出人们的预想，可见物质质量大约只是暗物质质量的百分之七。这个惊人的发现却使观测宇宙学陷于困境。近二三十年来，暗物质的探测已成为观测宇宙学、粒子物理学共同的热门课题，但是这些暗物质是什么，至今仍无一致结论，宇宙学的研究，无法摆脱暗物质的困境。 笔者认为：宇宙中并无暗物质。由于各银河系间的距离过大，使得银河系成为小宇宙，银河系边缘处的引力场较弱，由 F ↓=Y↓ma 可知，惯性力必然要小于银河系内部，银河系边缘处恒星的运动速度自然比理论的估计值要大得多。另外，整个银河系都在旋转，也使河内绝对静止参照系与宇宙学参照系(转动轴上)不重合，共同导致了暗物质的假象。 当然，离开了巨大的物质世界，物质的运动也就失去了绝对的特征，成为完全相对的东西。从那里产生的思想，在我们这个世界有多少物理意义呢？

1.在某一个运动的参考系中，对一根沿运动方向放置且相对于此参考系静止的棒的长度要比在一个静止的参考系中测得的此棒的长度短一些。这种情况被叫做长度收缩效应，或尺缩效应。这个效应显示了空间的相对性。

2.时间膨胀是说时间并不是永远以我们感受到的现在的这种速度进行的,它也会发生变化.它一般是和速度有关的.速度越快,越接近于极限速度,时间就会越慢(这里有个名词:极限速度.我们所处宇宙的极限速度是光速,但并不是所有的宇宙其极限速度都是光速,可能更快,也可能更慢).举个设想的例子说吧,假如有一个人一分钟的心跳是60下,当他高速运动时,如果速度足够大,他的心跳可能会变成40下,20下,甚至更慢.因为随速度的增加,他的时间变慢了,他自身的新陈代谢也随之变慢.这样,相对于他的时间就发生了膨胀.

如果一个钟，以0.5倍声速从原点远去，我们会听到什么现象呢？
一秒钟时，它距离原点0.5声秒距离报1秒，但这个事件我们在原点听见，需要再过0.5秒，于是我们发现，在本地钟1.5秒时，远处的钟报1秒，本地钟3秒时，远离的钟报2秒，也就是我们在忽略信号传递时间时，误以为远去的钟慢了。而且速度越快，钟慢得越厉害。
假设有一把尺长1声秒，而我们的测量地面上有一无限长尺子固定不动，运动尺头尾各有一个探测装置，在探测到与地面某一尺刻度重合时，用声音报出该刻度，我们在地面尺原点接收声音。尺匀速运动逐渐远离，当尺尾报0声秒时，尺头已经距离我们1声秒，而这个距离，要1秒后我们才能收到；当尺尾到1声秒距离时，尺头到2声秒，还是要在我们收到尺尾报1声秒后1秒，我们才能收到尺头报2声秒，于是我们会直观的认为，尺尾先到刻度，尺头后到达它本应立刻到达的刻度，感觉好象远离的尺，缩短了。而且运动速度越快，感觉短的越厉害。
超过声速理论上我们将追上钟以前发出的声音，也就是先听到钟敲3下，报3点，再听到钟敲2下，报2点，然后听到钟敲1下，报1点，这就是超过声速时间倒流现象！

钟慢、尺缩、超光速时间倒流现象，都可以用声音试验做出结果，这不违反任何经典理论，只是补充了伽利略、牛顿等人从未考虑过的问题，证明爱因斯坦的相对论，确实是解决接近光速运动会看到什么现象的问题的，而他忽略了测量速度的问题，把现象当成了物理本质。照本文方法解释相对论，双生子悖论、子回到未生时杀父悖论都不存在。