在《相對論》中，有兩個前提假設，分別為“相對性原理”和“光速不變原理”?！断鄬φ摗分械摹肮馑俨蛔儭笔侵?，無論在何種慣性系（慣性參照系）中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。

而《三元平衡定律》中提出的光速不變，則是指光在絕對靜止空間中的傳播速度，不隨光源的運動而發(fā)生改變，但會與觀察者的運動速度疊加。

相對論中的“光速不變原理”，是否定了“空間絕對參考系”而提出的理論。然而在更早以前，偉大的物理學家牛頓卻非常堅信“空間絕對參考系”的存在，而且還給出了相應的實驗來證明這個觀點。

牛頓用來證明“空間絕對參考系”的實驗，就是著名的“水桶實驗”。那么“水桶實驗”到底能不能證明“空間絕對參考系”呢？如果不能證明的話，那么為什么牛頓卻無比堅信的認為可以證明“空間絕對參考系”呢？

其實“水桶實驗”背后的科學邏輯，完全可以證明“空間絕對參考系”的存在。之所以有人認為“水桶實驗”不能證明“空間絕對參考系”，這是因為這些人根本沒有明白“水桶實驗”背后的科學邏輯而已。

對“水桶實驗”背后的科學邏輯的講解，我們先將其放到后面，這里我們先來分析一下《相對論》中的“光速不變”。

愛因斯坦認為，光速不會隨著光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。也就是說，光的速度不會與觀察者的運動速度疊加。

所以我們可以做一個這樣的假設，假設有一艘飛行器以0.5倍光速，朝著一個距離1光年遠的天體靠近。接著繼續(xù)假設，當飛行器開動的一瞬間的同時，這個距離1光年遠的天體向外發(fā)出了一束光。

我們可以根據相應的計算可以知道，相對于旁觀者而言，這個飛行器會在2/3年以后飛行1/3光年的距離，接收到天體發(fā)出的光。

然而根據《相對論》中的“光速不變”，光速相對于飛行器的速度始終為300000km/s。那么相對于飛行器而言，飛行器原本與天體相距1光年的距離，由于光速不與飛行器的速度疊加，所以要使距離1光年遠發(fā)出的光與飛行器會和的話，這束光就必須要傳播1年的時間。也就是說，相對于飛行器而言，時間由2/3年變成了1年，時間變慢了。

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圖4-9，飛行器向天體靠近的示意圖

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我們接著繼續(xù)假設，如果這個飛行器距離天體1光年，以0.5倍光速背著天體遠離的話，又會怎么樣呢？

根據相應的計算可以知道，相對于旁觀者而言，這個飛行器會在2年以后飛行1光年的距離之后，接收到天體發(fā)出的光。

根據《相對論》中的“光速不變”，光速相對于飛行器的速度始終為300000km/s。那么相對于飛行器而言，飛行器原本與天體相距1光年的距離，由于光速不與飛行器的速度疊加，那么要使距離1光年遠發(fā)出的光與飛行器會和的話，這束光就只需傳播1年的時間。也就是說，相對于飛行器而言，時間由2年變成了1年，時間變快了。

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圖4-10，飛行器遠離天體的示意圖

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如果真如《相對論》中的“光速不會隨著光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變”的話。那么通過這兩次假設，利用相應的科學邏輯的分析之后。大家會發(fā)現，飛行器運動方向如果是向天體靠近的話，飛行器（運動物體）的時間會變慢。而飛行器運動方向如果是和天體遠離的話，飛行器（運動物體）的時間則會變快。

然而似乎這種時間的變慢或者變快，完全取決于光的傳遞方向和物體運動的方向，光的傳遞方向和物體運動的方向相反（向著光源方向運動）時則時間變慢，光的傳遞方向和物體運動的方向相同（向光源相反方向運動）時時間變快。

這其實就是，《相對論》中“光速不變”的悖論。我們再繼續(xù)進行假設，如果在這個飛行器運動方向的前后各有一個天體，而這兩個天體也都同時向飛行器發(fā)出一道光。既然“光速不會隨著光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變”的話，那么請問這個飛行器（運動物體）的時間到底會變快還是變慢呢？

按照“光速不會隨著光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變”的理論，這個飛行器（運動的物體）的時間既會變快也會變慢。在這個假設的思想實驗中，《相對論》中“光速不變”的悖論，變得更加的一目了然。

然而愛因斯坦通過一系列的等式變換、數學代換、等式推導，最后得出一個完全和科學邏輯相悖的“鐘慢尺縮”的理論。雖然愛因斯坦通過等式變換、數學代換、等式推導等手段，得出的理論中只有“運動物體時間會變慢”，并沒有“時間變快”的說法。

但是我們利用《相對論》的前提假設“光速不變原理”，通過相應的科學邏輯和思想實驗，最終指出了《相對論》中“光速不變原理”前提假設的悖論。

那么到底是我們利用相應的科學邏輯，通過相應的思想實驗，得出的結論出了錯呢？還是愛因斯坦利用數學邏輯，通過等式變換、數學代換、等式推導等方法，得出了錯誤的科學結論呢？

要進一步對愛因斯坦利用這些數學手段，通過數學邏輯替代科學邏輯、用數學結論代替科學結論的方法，當中可能存在的各種弊病進行分析的話。則先需要對牛頓“水桶實驗”背后的科學邏輯，進行一個比較全面的分析以后，才便于更好的理解當中的弊病。

300多年前牛頓通過一個裝滿水的水桶，進行了一次影響深遠的思想實驗。牛頓通過水桶中靜止的水與旋轉的水的狀態(tài)差異，得出了“空間絕對參考系”必然存在的科學結論。

關于這個實驗的具體過程，這里不做相應的科普，我們只是分析這個實驗中被大都數人忽略掉的科學邏輯。

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圖4-11，水桶中的水靜止時與旋轉時呈現出的兩種不同狀態(tài)。

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水桶中的水，當靜止時水面保持平靜，當水旋轉時，水面則會在離心力的作用下中心凹陷下去。然而物體旋轉時產生的離心力，其實是來自于旋轉運動產生的慣性力。

也就是說，只有運動的物體才具有慣性力，慣性力其實是維持物體慣性運動的一種“等效作用力”。而一個看起來旋轉的物體，是否存在慣性力，就是判斷物體相對于靜止空間（絕對參考系）是否存在絕對旋轉運動的基本特征。也就是說，判斷物體是否存在絕對旋轉，只需要知道這個物體是否存在相應的慣性力就足夠了。

例如我們假設，一個旋轉的物體突然發(fā)生碎裂，碎裂的殘片會朝著這個物體旋轉運動的切線方向飛出去。而這個使碎片飛出去的作用力，就是絕對運動而產生的慣性力。

如果這個物體靜止時，而周圍的一切都開始旋轉，人們如果以周圍的一切作為參考物的話，則完全不能判斷到底是這個物體在旋轉，還是作為的周圍的參考物在旋轉。如果這時這個物體突然發(fā)生碎裂的話，碎裂的碎片則不會向四周飛出去。這是由于這時的物體只有相對的旋轉運動，而不存在絕對的旋轉運動，所以不存在絕對旋轉產生的慣性力。

也就是說，物體的慣性力來自于物體的絕對運動，而物體是否存在絕對運動，則決定著物體是否存在慣性力的根本原因。那么當一個運動的物體運動，突然間撞向一個靜止的物體。而兩個物體之間的撞擊力，其實就是來自絕對運動物體的慣性力。

但是由于我們并不能確定宇宙中的“絕對參考系”，所以我們無從知道，這兩個物體中到底是誰在做絕對運動，還是兩個都在做絕對運動。

但是如果，一個勻速直線運動的物體突然旋轉了起來。那么這個旋轉運動，其實就是對這個物體額外施加的一個運動。也就是說，這個物體的旋轉是一種絕對旋轉運動（可以通過是否存在旋轉慣性力來判斷），那么這個物體中的某一個部位的絕對運動的軌跡就會發(fā)生變化，而物體這一部位整體的慣性力（合力）始終與運動方向（運動軌跡）相同。

由于勻速直線運動物體的慣性力與運動方向相同，所以我們很難通過判斷這個物體是否存在慣性力，而去判斷這個物體是否存在絕對運動，也更加難以判斷是否存在“空間絕對參考系”。

但是如果加上一個旋轉的話，情況則會完全不同。因為人們很容易判斷一個看上去在旋轉的物體是否存在旋轉慣性力，當知道了這個物體存在旋轉慣性力，就可以知道這個物體存在絕對旋轉。宇宙中一旦存在絕對旋轉，那么就必然存在“絕對參考系”。這其實就是牛頓“水桶實驗”中的科學邏輯。

除了可以通過判斷一個物體是否存在旋轉的慣性力，來判斷這個物體是否存在絕對旋轉之外，其實還有一種判斷物體是否存在絕對旋轉的更簡單的方法。

我們假設，兩個靜止站立的人（處于同一地面參考系）相互注視著對方，如過突然一個或兩個都自身開始絕對旋轉的話，在旁觀者看來會什么樣呢？

如果只是其中一個人在旋轉的話，那么旁觀者就會立馬看出這個人在旋轉。如果兩個人都在旋轉的話，無論是同方向旋轉還是反方向旋轉，旁觀者（包括任意一個旋轉者在內）一眼也能看出這兩個人在旋轉。

也就是說，當一個物體與觀察者處于同一參考系中（例如，站在地面參考系上，觀察地面上的某個旋轉物體），這個物體只要存在以自身為中心的旋轉，就必然是絕對旋轉。

“相對旋轉”其實只存在于人們的認知當中，“相對旋轉”并非真正的旋轉，而是某種特殊情況下形成的局限認知（“相對時空觀”同樣如此）。例如，周圍物體圍繞著某個靜止的物體旋轉，處于局中（與周圍物體同步圍繞著中心靜止物體運動）的觀察者看上去，這個物體就好像是在以自身為中心旋轉一樣。但是觀察者如果處于局外的話，則立馬就可以分辨出物體是否真的在旋轉。

所以說，人們在日常生活中看到的“以自身為中心的旋轉”，幾乎都是絕對旋轉。然而只有絕對參考系的存在，物體才會存在絕對旋轉。反過來通過物體的絕對旋轉，也可以證明絕對參考系的存在。

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從這個“水桶實驗”試驗中，我們可以看出的是，牛頓研究自然科學的主要方法是通過嚴謹的科學邏輯和科學實驗（包括思想實驗），而不是利用數學邏輯和數學手段替代科學邏輯和科學實驗，將科學研究完全變成數學等式推導的數學游戲。

在這一章節(jié)中，我們其實從兩個方面都對絕對空間進行了證明，一個是“牛頓水桶實驗”。其科學邏輯是，物體只有在絕對運動的狀態(tài)下才具有慣性力，通過判斷一個旋轉的物體是否存在相應的慣性力，來驗證物體是否存在絕對旋轉運動。絕對旋轉運動就是一種相對于絕對靜止空間的運動，如果證明了某個物體存在絕對運動，那么就可以知道絕對空間必然存在。

另一個則是，通過身在局外（不圍繞某個物體運動）的直接觀察，就可以分辨物體到底是存在絕對旋轉運動，我們其實只需要知道物體可以存在絕對旋轉，就可以證明絕對空間必然存在。這個邏輯是，只需判斷出宇宙中的任意一個物體，只要可以存在絕對旋轉運動，就可以證明絕對空間必然存在。這里的重點是“任意一個”和“可以”，也就是說，我們并不需要證明某一個物體，某時某刻正在做絕對旋轉運動，只需明白“某個物體可以做絕對旋轉運動”。

在《相對論》中，有一個關于時間變慢的“光子鐘實驗”。光子鐘就是通過記數一個光子在兩個鏡面間往返的次數，來測量時間流逝的一種時鐘。

這個實驗是通過將兩個計時同步的光子鐘，分別放置在靜止的地面和高速運動的宇宙飛船里，經過一段時間之后，對比二者的計時是否依然同步。

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圖4-12，分別放置在宇宙飛船和地面上的兩個光子鐘。

我們在講解“三元平衡定律”的過程中，我們推導出“光速不會與光源的速度疊加，但會與觀察者的速度疊加”的結論。然而在這個試驗中，反射光子的兩個鏡面其實就是最直接的“觀察者”。也就是說，在光子鐘的內部，光速其實會與光子鐘的速度疊加。

由于在宇宙飛船上的光子鐘本身也在高速運動，所以在這個光子鐘內部的光子，事實上會隨著光子鐘的運動，而出現光子在往返間實際光程增加的現象。只不過這種實際光程增加的現象，由于“光速不變”的前提假設，所以對光子鐘內部的兩個鏡面而言，仿佛是時間變慢了而已。

最后的結果就是，具有高速運動的光子鐘的計時變慢了。光子鐘的計時變慢，其實僅僅是因為內部光子的實際光程增加，而導致光子每一次的撞擊間隔的時間增加而已。

也就是說，光子鐘的這種計時變慢，并不是物體運動的速度導致的時間變慢，而是運動會導致光子鐘的計時出現變慢的現象。也就是說，僅僅只是光子鐘變慢了而已，事實上真實的時間完全沒有任何的變化。

如果非要以光子鐘的計時變慢了，就認為時間也會跟著變慢的話。這就好比，一個人因為家里的時鐘壞了，就說家里的時間是靜止的，一樣的道理。

講到這里，我們再來看看愛因斯坦關于時間變慢的公式。這個公式是愛因斯坦使用勾股定理，通過

整理而來。

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我們只需反向推導回去，其實就可以知道，在這個公式中導致光子鐘計時慢的原因，就是光子鐘的運動而導致光子實際光程增加。也就是說，愛因斯坦的這個公式，事實上違背了《相對論》“光速不變”（光速不與物體的運動速度疊加）的前提假設。而這個公式本身，其實也僅僅只能用于計算運動導致光子鐘計時變慢的問題。

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在之前的內容中，其實我們已經很詳細的探討過了慣性的本質，以及如何通過測量光速與地球的絕對運動疊加的速度，來測量“絕對參考系”的方法。然而為什么說，宇宙中必然存在“空間絕對參考系”呢，這其實是由空間的本質決定了的。

無論是“空間”還是“時間”，其實都存在兩種截然不同的狀態(tài)。一種是物理的本真狀態(tài)，在這里我們稱之為“物理空間”和“物理時間”。另一種則是人們對空間和時間的認知狀態(tài)，這是一種意識認知層面的時空，這里稱之為“時間意識”和“空間意識”。

意識層面的時空與物理層面的時空，從某種角度來說，二者其實是一種“相反”的狀態(tài)，但是這種“相反”又不是一般意義上的相反?！拔锢頃r空”是絕對的、連續(xù)的、且真實存在的狀態(tài)，而人們“時空意識”則是相對的、不連續(xù)的、而不真實存在的狀態(tài)。

“物理時空”是時空的本真狀態(tài)，“時空意識”則是人們對“物理時空”的認知狀態(tài)。而每個人的認知之間，往往會存在這某種認知的局限性。但遺憾的是，人們經常將意識認知中的“時空意識”和本真的“物理時空”混淆在一起。

例如，自然科學是一種盡一切科學手段探索“宇宙本真狀態(tài)”的學問，而數學則是意識認知層面的一種學科。追求“宇宙本真狀態(tài)”的學問，需要的是嚴謹的科學邏輯，而不是意識認知層面的數學邏輯。 ?

每一種思想誕生的背后，往往都有一套嚴謹而自洽的理論邏輯。盡管這些理論邏輯無論有多么的嚴謹，但是卻并不一定完全適用于追求“宇宙本真狀態(tài)”的自然科學上。而科學邏輯，則是緊跟物理運行法則的一種思維方式。

所以說，通過等式變換、數學代換、等式推導等方法，利用數學邏輯替代科學邏輯、用數學結論代替科學結論的方法，必然不可避免的會出現一些匪夷所思的錯誤結論。

例如，1/3=0.33333……，2/3=0.6666……，3/3=0.9999……，然而3/3=1，如果我們按照數學邏輯進行等式代換的話，就會得出0.9999……=1的結論。

但是如果繼續(xù)按照數學邏輯推導的話，0.99999……^∞=0，但是1^∞卻等于1，即1^∞=1。然而上面的我們通過數學邏輯，進行的等式代換，得出是0.9999……=1的結論。那么再將0.99999……^∞=0和1^∞=1以及0.9999……=1進行等式代換的話，就會得出0=1的結果。

然而這個利用數學邏輯通過等式代換的方式得出的結果，不僅僅是一個數學悖論，更是一個違背基本科學邏輯的錯誤結論。

對科學而言，數學其實僅僅是一種認知事物的方法。就像是一個真實存在的人，旁觀者會通過這個人的身高、胖瘦、性別等信息判斷，產生一定的基本認知。而數學就相當于，對這個人的某個信息進行具體的量化處理和相應的計算。

例如，一個人的身高為170cm，體重為50kg，那么可以通過數學計算得出這個人身高與體重的比例，身高與體重的比例其實只是描述這個人的一個特征而已，本質上只是一種認知的角度，與對這個人的性別、身高的判斷本質上沒有區(qū)別。唯一不同之處，只是對某個方面的描述更加精確一點而已。所以說，自然科學就相當于這個真實存在人的本體，旁觀者對這個人無論有多么全面的認知，也不能和這個人的本體劃上等號。

用數學邏輯等式變換和科學邏輯、科學實驗劃上等號，其實就是用意識認知去代替物理本質的一種行為。對科學而言，數學僅僅是一種可以用來輔助研究科學的工具，就是一種將某種認知進行量化的工具。這就好比，使用一把尺子（數學）去測量一個物體（科學）的長度。正確測量的關鍵在于，先找到這個物體的兩端，然后在找準尺子上的刻度來進行準確的測量。

所以說，我們在利用數學這個工具的時候，等式變換、數學代換、等式推導時需要一定的慎重，能避免的時候則應該盡量避免。因為一旦進行這些操作之后，就很可能會失去原有的物理意義，甚至可能出現邏輯悖論，最后得出一個讓人匪夷所思的結論。

注：這里為了表達“物理時空”（絕對時空）的性質，專門創(chuàng)造了一個詞語“本真態(tài)”。顧名思義“本真態(tài)”的意思，就是真實本質的狀態(tài)。

與“本真態(tài)”相對應的是“非本真態(tài)”，意識認知層面的東西就是一種“非本真態(tài)”。所以說自然科學是一門研究宇宙“本真態(tài)”的學科，而哲學、數學則是一種意識認知層面的“非本真態(tài)”學科。

一件具體的事物，就是“本真態(tài)”，而旁觀者對這件事物的所有認知，都是意識認知層面的“非本真態(tài)”。人們常說，“事物的真相只有一個，每個人的認知則可能千差萬別”。所以說，“本真態(tài)”與“非本真態(tài)”二者之間，雖然有一種很難分割的聯系，但卻絕對不能將其劃上等號。

“物理空間”（絕對空間）和“物理時間”（絕對時間）就是時間和空間的“本真態(tài)”，人們的“空間意識”和“時間意識”則是時間和空間的“非本真態(tài)”。