相對(duì)論長度縮短效應(yīng)的真實(shí)性

吳力航

摘要

長度縮短效應(yīng)的真實(shí)性與否一直是存在爭論的問題。從絕對(duì)速度Ｊ的物理意義出發(fā)，本文對(duì)相對(duì)論長度縮短效應(yīng)作了討論，并與洛倫茲觀點(diǎn)、愛因斯坦觀點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，指出了，在僅有普通速度軸的條件下，這個(gè)關(guān)于長度縮短效應(yīng)的爭論可能是爭論不清楚的。因?yàn)樵谶@條我們已經(jīng)習(xí)以為常的速度軸上，實(shí)際上可能并不存在具有絕對(duì)性物理意義的“靜止”。在一個(gè)沒有靜止端點(diǎn)的速度軸上來討論長度縮短效應(yīng)的真實(shí)性，只能是象愛因斯坦指出的那樣，長度縮短是不真實(shí)的、它只是一種“測量結(jié)果”。

本文認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)物體的長度縮短是真實(shí)的。就象物體獲得一定的宏觀運(yùn)動(dòng)速度是由于它由外界獲得了一定的動(dòng)力學(xué)功的結(jié)果一樣的真實(shí)。但是這個(gè)縮短值在普通速度軸上來計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果是錯(cuò)誤的，是偏大了的。另外，這個(gè)真實(shí)的長度縮短是隨著物質(zhì)的不同而不同的，并不是象人們通常認(rèn)為的那樣是一種與物質(zhì)無關(guān)的效應(yīng)。只有在具有物理實(shí)在意義的靜止點(diǎn)的Ｊ軸上來計(jì)算物體的長度收縮，計(jì)算值才可能是真實(shí)的。同時(shí)，本文的討論指出：相對(duì)論長度縮短公式其實(shí)僅僅是對(duì)于“理想氣體”和“理想晶體”那樣的極端的物質(zhì)狀態(tài)的精確計(jì)算公式。對(duì)于一切實(shí)際物質(zhì)，它的計(jì)算值都將偏大。這就是歷史上為什么關(guān)于長度縮短的測試值遠(yuǎn)小于相對(duì)論公式計(jì)算值的原因。

主題詞：長度縮短效應(yīng)；絕對(duì)靜止；絕對(duì)速度；物理絕對(duì)靜止

引言

　　在關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上的長度縮短效應(yīng)的認(rèn)識(shí)上，洛倫茲理論和愛因斯坦相對(duì)論存在著極不相同的看法。洛倫茲認(rèn)為，長度縮短肯定是由于運(yùn)動(dòng)而引起的收縮，這種縮短是真實(shí)的而且是受分子力影響所造成的。愛因斯坦則認(rèn)為，長度縮短并非真實(shí)存在，是人為選擇參照系所形成的“測量結(jié)果”。爭論以相對(duì)論占據(jù)了上風(fēng)而告一段落，但至今并未真正終結(jié)。在此，利用本人在《一條貫通熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的橋梁》文中提出的Ｊ模型，對(duì)這個(gè)問題作一討論。

第一節(jié). 由對(duì)“長度縮短效應(yīng)”的認(rèn)識(shí)看洛倫茲理論、愛因斯坦相對(duì)論、Ｊ模型理論的異同

由Ｊ模型的建立過程不難看出，Ｊ模型也認(rèn)為這種長度縮短是一種真實(shí)的物理效應(yīng)、是“看得見”的情景。從這個(gè)意義上講，接近洛倫茲的觀點(diǎn)。但必須清楚的是，它并不是洛倫茲觀點(diǎn)的簡單承接，而是與之存在著從認(rèn)識(shí)觀直到具體計(jì)算值上的區(qū)別。在認(rèn)為物體對(duì)環(huán)境吞吐的能量相等所引起物體時(shí)空（Ｊ值）的移動(dòng)量就相同的認(rèn)識(shí)下、即認(rèn)為物體的Ｊ值與它的能量狀態(tài)有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)下，不難理解，這種長度縮短效應(yīng)是真實(shí)的。它表現(xiàn)為物體Ｊ值發(fā)生的變化和與外界（環(huán)境）能量吞吐量的大小。在能量吞吐量相等的意義下，一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出對(duì)靜止觀察系的長度縮短，與在同一觀察系中所看到的當(dāng)它靜止時(shí)由于受力而發(fā)生的彈性壓縮變形同樣是等價(jià)而且真實(shí)的。

波爾在關(guān)于互補(bǔ)原理的闡述中，針對(duì)實(shí)際觀察結(jié)果與客體本身的時(shí)空因果過程之間的關(guān)系，提出了如下的認(rèn)識(shí)觀：所謂“觀察現(xiàn)象”實(shí)際上是被觀察的客體與儀器相互作用的整體表現(xiàn)。由于最小作用量子的不可分性，我們不可能從現(xiàn)象中最終區(qū)分客體本身的行為和客體與觀察儀器之間發(fā)生的相互作用，不可能象在經(jīng)典理論的試驗(yàn)中那樣把后者忽略掉。普利高津也認(rèn)為，由于測量過程本身只能是一個(gè)不可逆過程，因而會(huì)有相應(yīng)的熵產(chǎn)生(entropy production)，所以測量的精度只能是一個(gè)有限值。而且，這個(gè)熵產(chǎn)生顯然是與被測客體本性有關(guān)的量，是不可與客體的性質(zhì)分割開來的。這種情況就象我們?cè)趯?duì)某物體的質(zhì)量大小進(jìn)行判定時(shí)，是基于了對(duì)它的重量的測量值來認(rèn)定的，而這個(gè)測量值顯然會(huì)隨著測量的具體方法、測量的地點(diǎn)的不同而不同。實(shí)際上我們永遠(yuǎn)也無法真正獲知它的那個(gè)超乎于測量結(jié)果之外的“質(zhì)量”究竟是多大。但是在我們的全部需求中除了這個(gè)由測量而獲知的“質(zhì)量”值之外并無它求。因此這個(gè)關(guān)于質(zhì)量的測量值本身就是唯一真實(shí)并有物理實(shí)在意義的物質(zhì)存在。

愛因斯坦認(rèn)為長度縮短只是一種測量結(jié)果，并不是真實(shí)的物質(zhì)存在。這是將測量結(jié)果與客體本身性質(zhì)分而置之而產(chǎn)生的認(rèn)識(shí)，也正是愛因斯坦歷來堅(jiān)定地追求自然界的真實(shí)本源的科學(xué)精神的充分體現(xiàn)。作為一種哲學(xué)意義上的純認(rèn)識(shí)而言，是正確的，但是作為一種指導(dǎo)具體運(yùn)用的理論認(rèn)識(shí)而言，是沒有實(shí)際意義的。這是因?yàn)樵谂c我們密切相關(guān)的那個(gè)“世界”里，全部所有的只有這個(gè)“測量結(jié)果”。洛倫茲的認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)則賦予了這個(gè)測量結(jié)果以超乎測量的絕對(duì)性意義。這是因?yàn)樗�是站在一個(gè)“絕對(duì)靜止”的“以太”參照系上來看這個(gè)測量結(jié)果的，因此他自然會(huì)將這個(gè)長度縮短效應(yīng)具體到分子力的相應(yīng)改變上來。但是，歷史上對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體的一切關(guān)于分子力變化的測試，如１９０２年和１９０４年瑞利等人所做的關(guān)于水和二琉化碳透明體的雙折射現(xiàn)象的測試卻給出了否定的結(jié)論，并成為了狹義相對(duì)論誕生的有力動(dòng)力之一。（由于他們所基于的速度軸是普通速度軸，而沿著這條普通速度軸其實(shí)可能是永遠(yuǎn)也到達(dá)不了絕對(duì)靜止的。因?yàn)樵谶@條純運(yùn)動(dòng)學(xué)意義下的速度軸上不存在絕對(duì)靜止！或者說要想從實(shí)驗(yàn)上確定純運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上的絕對(duì)靜止是一件及其困難的事情。很可能那個(gè)靜止點(diǎn)實(shí)際上就是個(gè)漂移不定的點(diǎn)。從不同時(shí)期對(duì)宇宙背景微波幅射的各向異性的測定得出了不同的結(jié)果有可能說明了這一點(diǎn)。）

　　應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，這種試驗(yàn)的否定結(jié)論并不能真正否定長度縮短效應(yīng)的真實(shí)性�；蛘哒f，在我們的手頭僅有一條普通速度軸的限制下，以分子力那樣具體的物理參量來作為描述長度縮短效應(yīng)真實(shí)性的物理參量是片面的，是無法反映這種真實(shí)性的。正如波爾在敘述互補(bǔ)原理時(shí)采用的“黎曼面”比喻一樣，“所謂黎曼面是一套有許多個(gè)葉面的復(fù)數(shù)平面，一個(gè)多值復(fù)函數(shù)的不同值設(shè)想為表明在不同的葉面上，每個(gè)葉面上的函數(shù)是單值的。必須把所有葉面上的情況都全部考慮在內(nèi)才能全面、真實(shí)地理解整個(gè)函數(shù)。當(dāng)進(jìn)行具體計(jì)算時(shí)不要不自覺地從一個(gè)葉面滑到另一個(gè)葉面上去。不同的葉面是不能相互比較的”。把長度縮短效應(yīng)歸結(jié)到分子力或者是物體的“方向密度”的改變上來就是由“某個(gè)葉面”去解釋“整個(gè)函數(shù)”而形成的偏見。

　　那么，長度縮短效應(yīng)的那個(gè)“整個(gè)函數(shù)”又是什么呢？回答是：是物體的能量狀態(tài)！能量是一個(gè)最基礎(chǔ)的物理量，一切所謂的物理效應(yīng)最終都可以歸結(jié)到物體的能量狀態(tài)的改變上來。相對(duì)論指出的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中的長度縮短、時(shí)鐘變慢效應(yīng)，實(shí)際上表達(dá)了這樣一個(gè)事實(shí)：此時(shí)該運(yùn)動(dòng)系與外界交換能量的速率用靜止系中的“眼光”來看是變慢了。即該運(yùn)動(dòng)系此時(shí)與外界的能量交換速率比宏觀靜止時(shí)變小了。當(dāng)運(yùn)動(dòng)系的速度達(dá)到光速時(shí)，系中一切過程的能量變化速率都變成了無限慢━━能量狀態(tài)不再進(jìn)一步變化。因而從時(shí)間上來考察表現(xiàn)為過程無窮長(時(shí)間無限慢)；從空間上來考察表現(xiàn)為能量狀態(tài)處處相同(空間尺度縮為了一個(gè)點(diǎn)。因?yàn)橹挥悬c(diǎn)才會(huì)具有“處處相同”的屬性)。所以，關(guān)于物質(zhì)狀態(tài)的準(zhǔn)確表述是它們的能量狀態(tài)及其變化速率，而其它的那些物理量，如時(shí)間、長度、密度、力等等作為單個(gè)的物理量，一般只不過是表現(xiàn)了物質(zhì)體系的能量狀態(tài)的某一個(gè)方面而已，它們是那個(gè)“整個(gè)函數(shù)”中的一個(gè)具體的“葉面”。僅由它們的單獨(dú)變化常常是不能足以說明體系的全部真實(shí)情況的。力和速度等物理量本身都不是能量，它們只是構(gòu)成能量因子的一個(gè)方面，一般也與能量(包括熱量在內(nèi)的廣義的能量)不存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。因此僅僅根據(jù)它們是無法準(zhǔn)確說明體系的真實(shí)狀況的。

普通速度軸上的物體運(yùn)動(dòng)速度ｕ與包括熱量在內(nèi)的物體總能量狀態(tài)不存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，它也只不過是構(gòu)成體系能量狀態(tài)的一個(gè)“葉面”而已。但是，當(dāng)速度的含義擴(kuò)展為與物質(zhì)結(jié)構(gòu)直接相關(guān)的絕對(duì)速度Ｊ以后，由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與它的能量狀態(tài)有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此Ｊ也就獲得了宏觀速度ｕ所沒有的、對(duì)體系能量狀態(tài)作唯一表述的地位和功能。事實(shí)上，使一個(gè)物體由宏觀靜止?fàn)顟B(tài)變成具有一定的宏觀運(yùn)動(dòng)速度的狀態(tài)，是由于外界環(huán)境向它輸入了一定的能量（動(dòng)力學(xué)功）的結(jié)果，這顯然是真實(shí)的。因此，它在運(yùn)動(dòng)中對(duì)環(huán)境（靜止系）表現(xiàn)出來的“測量結(jié)果”也應(yīng)該是環(huán)境對(duì)它輸入的那個(gè)能量產(chǎn)生的效果的真實(shí)反映，也就是它此時(shí)的能量狀態(tài)的真實(shí)反映。物體與環(huán)境之間發(fā)生了交換的那個(gè)能量的真實(shí)性決定了長度縮短效應(yīng)的真實(shí)性。由此我們看到了長度縮短效應(yīng)的Ｊ模型表述與洛倫茲表述和愛因斯坦表述都分別有著不同之處。

另外，洛倫茲理論關(guān)于時(shí)空的變換與相對(duì)論時(shí)空變換有一個(gè)本質(zhì)的差別。洛倫茲的變換和它的反變換是一組不對(duì)稱的變換；而相對(duì)論變換是一組對(duì)稱的變換。不難理解，這種本質(zhì)的差別來源于關(guān)于“靜止”的認(rèn)定。洛倫茲的變換是基于了一個(gè)絕對(duì)靜止的以太系而言的，因此它的變換是不對(duì)稱的。相對(duì)論變換是基于了一個(gè)相對(duì)靜止的“最優(yōu)慣性系”而言的。由于這個(gè)靜止是相對(duì)的、不定的，與任何其它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)毫無本質(zhì)的不同，因此它的變換與反變換必然是具有相同的物理意義的，因而必定是對(duì)稱的。所以說它是基于相對(duì)靜止的正確變換。Ｊ軸的靜止點(diǎn)在不可超越的真實(shí)的物質(zhì)狀態(tài)點(diǎn)上，因此，對(duì)于Ｊ軸而言時(shí)空變換的反變換沒有絲毫的實(shí)際物理意義。但也正是因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)使得由Ｊ軸而產(chǎn)生的描述和判斷具有了真實(shí)的性質(zhì)。由這個(gè)特點(diǎn)還可以理解為什么由絕對(duì)速度的意義來看長度縮短效應(yīng)更為接近洛倫茲的觀點(diǎn)。因?yàn)橛梢粋�(gè)絕對(duì)的參照點(diǎn)去看一個(gè)自然現(xiàn)象所得出的判斷只有可能是認(rèn)為“它是真實(shí)的”，這是一種自然而然的邏輯結(jié)果。遺憾的是，洛倫茲所基于的“絕對(duì)”參照點(diǎn)本身是不真實(shí)的，因而他的判斷是失實(shí)的。當(dāng)然，他的理論計(jì)算值與實(shí)際物理測量結(jié)果不相符還有著另外一個(gè)重要的原因（詳見下一節(jié)的敘述）。

關(guān)于這個(gè)長度縮短效應(yīng)的問題，目前在理論物理學(xué)界仍然存在著爭論。有相當(dāng)一部分物理學(xué)家認(rèn)為，宇宙學(xué)的最新發(fā)現(xiàn)要求回到絕對(duì)時(shí)空觀念。如著名物理學(xué)家狄拉克對(duì)此做出的評(píng)論：“以太觀念并沒有死掉，它只不過是一個(gè)還未被發(fā)現(xiàn)有什么用的觀念，只要基本的問題仍未得到解決，必須記住這里還有一種可能性．．．．．．。從某種意義上說，洛倫茲是正確的而愛因斯坦是錯(cuò)誤的，因?yàn)閻垡蛩固拐f過的一切，是當(dāng)時(shí)的物理學(xué)不可能觀測到絕對(duì)的零速度�！苯裉欤�我們可以理解了，僅基于一條普通速度軸 ,是無論如何也爭論不清楚長度縮短效應(yīng)究竟是否真實(shí)的問題的。這正是在這個(gè)問題上長期以來一直存在著不同觀點(diǎn)的原因。我們將會(huì)看到，在絕對(duì)速度Ｊ的認(rèn)識(shí)下，以太觀念有可能會(huì)找到巨大的應(yīng)用意義。

愛因斯坦所基于的是一個(gè)相對(duì)靜止的靜止點(diǎn)，由于靜止點(diǎn)的相對(duì)性，由它所產(chǎn)生出來的判斷也是相對(duì)的、不定的。正是由于這種不定性，愛因斯坦只能認(rèn)為長度縮短是不真實(shí)的，僅僅是一種測量結(jié)果。那么，長度縮短效應(yīng)是否是真實(shí)的呢？結(jié)論是肯定的！因?yàn)樗�正是此時(shí)運(yùn)動(dòng)物體的能量狀態(tài)對(duì)靜止觀察系的真實(shí)體現(xiàn)。由Ｊ軸上的真實(shí)的絕對(duì)靜止點(diǎn)來看，把普通速度軸上的長度縮短效應(yīng)通過能量吞吐量的測定或相應(yīng)的數(shù)學(xué)換算變換成Ｊ軸上的長度縮短時(shí)，這種長度縮短就將會(huì)重新獲得洛倫茲提到了但沒有獲得的真實(shí)性。即，把長度縮短公式中的速度ｕ換成Ｊ后計(jì)算出來的縮短量才是與能量的吞吐量同樣真實(shí)的縮短值�？梢�，Ｊ模型關(guān)于長度縮短的表述與洛倫茲的表述有著本質(zhì)的區(qū)別，但又同時(shí)撥開了愛因斯坦認(rèn)識(shí)觀所形成的迷霧。易于想見，這個(gè)長度縮短效應(yīng)真實(shí)性的重新獲得就掃清了運(yùn)動(dòng)和靜止、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)統(tǒng)一的最大障礙。使得熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)可以真正達(dá)成從認(rèn)識(shí)觀到具體技術(shù)方法上的貫通。

第二節(jié). 物理絕對(duì)靜止和長度縮短效應(yīng)的真實(shí)性

　　從本質(zhì)上看，關(guān)于長度縮短真實(shí)與否之爭其實(shí)就是關(guān)于速度軸上的靜止點(diǎn)的物理意義之爭。因?yàn)殛P(guān)于這一點(diǎn)的認(rèn)識(shí)直接關(guān)系到狹義相對(duì)論的“不存在絕對(duì)的參照系”，和當(dāng)今仍然存在的另一種認(rèn)識(shí)觀認(rèn)為的“以太參照系是真實(shí)存在的”這兩種截然相反的觀點(diǎn)究竟誰更具合理性的問題。要想回答清楚上述問題，就必須回答：宇宙中是否存在具有物理實(shí)在意義的“絕對(duì)靜止”、這個(gè)絕對(duì)靜止有著什么樣的物理性質(zhì)？

本人在另一篇文章《熱力學(xué)系統(tǒng)與相對(duì)論》中推導(dǎo)出了熵Ｓ和絕對(duì)速度Ｊ的關(guān)系式，進(jìn)而令Ｊ＝１，就由關(guān)系式得到了一個(gè)僅由物理常數(shù)構(gòu)成的、關(guān)于熵Ｓ的常數(shù)項(xiàng)K0。顯然，它也是一個(gè)物理常數(shù)。

                          　　　　　　　　　　　　　　　  K0 =Ｒlnｃ

                             　　　　　　　　　　 　　　　　 =8.31(ln3+8ln10)         　　　　　　　　　        (１)

                              　　　　　　　　　　　　　　　 =162.2(焦耳/開·摩爾)

式中Ｒ是氣體常數(shù)；ｃ是真空中的光速。

　　K0是當(dāng)絕對(duì)速度Ｊ=１(米/秒)時(shí)的單位克式量物質(zhì)的熵值。由于K0是與具體物質(zhì)無關(guān)的物理常數(shù)，并且由(1) 式可見，此熵值十分巨大，因此它表現(xiàn)了所有的物質(zhì)這時(shí)都處于完全相同的狀態(tài)──極稀薄的氣體（理想氣體）。用這種Ｊ=１的物質(zhì)狀態(tài)來代替絕對(duì)速度軸上的Ｊ=０的絕對(duì)靜止點(diǎn)，就賦予了“絕對(duì)靜止”更加明確的、具有理想氣體的物理實(shí)在的意義。(原來的Ｊ=０的絕對(duì)靜止，是實(shí)際無法達(dá)到的物質(zhì)狀態(tài)。)這樣，除了在光速端我們已有了的，Ｊ=ｃ(Ｔ=０)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)狀態(tài)──理想晶體以外，我們又在絕對(duì)速度軸的靜止端一方找到了另一個(gè)表現(xiàn)了絕對(duì)靜止的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)狀態(tài)點(diǎn)。并將這個(gè)由Ｊ=１表示的靜止稱為“物理絕對(duì)靜止”�？梢哉J(rèn)為，宇宙中存在著２.７Ｋ的宇宙背景微波幅射可以作為這個(gè)物理絕對(duì)靜止的實(shí)驗(yàn)根據(jù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。由此我們就獲得了一條由Ｊ=１的物理絕對(duì)靜止端到Ｊ=ｃ的光速端的絕對(duì)速度軸了。所以說，宇宙中確實(shí)存在著具有物理實(shí)在意義的絕對(duì)靜止，但那不是經(jīng)典理論中僅僅從運(yùn)動(dòng)學(xué)意義上認(rèn)定的那個(gè)絕對(duì)靜止！它并不是僅具運(yùn)動(dòng)學(xué)意義的速度軸的起點(diǎn)，而是與物質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的絕對(duì)速度軸Ｊ軸的起點(diǎn)。

既然認(rèn)為長度縮短是真實(shí)的，那么它到底真實(shí)到什么程度呢？洛倫茲認(rèn)為真實(shí)到物體分子間作用力的改變，那么為什么實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果會(huì)與理論計(jì)算出現(xiàn)巨大的偏差呢？從現(xiàn)有的僅具運(yùn)動(dòng)學(xué)意義的普通速度軸上來討論上述問題可能是百思不得其解的。而從絕對(duì)速度軸上來分析將會(huì)使我們得到清晰的概念和判斷，因?yàn)椋适侵苯优c物質(zhì)結(jié)構(gòu)、即“分子力”直接相關(guān)的物理量。宏觀運(yùn)動(dòng)速度ｕ只不過是引起物體的Ｊ值發(fā)生變化的諸因素中的一個(gè)而已(溫度Ｔ的變化也會(huì)引起物體Ｊ值的變化)，并且ｕ對(duì)Ｊ的影響也不是一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系，而是非線性的相對(duì)論速度變換法則的關(guān)系，ｕ只是通過對(duì)Ｊ的影響而與長度收縮量相關(guān)聯(lián)的。因此，只有將相對(duì)論長度縮短公式放到Ｊ軸上來考察才能得到關(guān)于長度縮短的真實(shí)信息。下面，讓我們來進(jìn)一步討論一下。

假定某物質(zhì)的物體宏觀靜止時(shí)的絕對(duì)速度是J0，原始長度是L0 。在與L0平行方向上的宏觀運(yùn)動(dòng)速度ｕ的作用下，該物體的絕對(duì)速度就變成了Ju 。 Ju和J0的關(guān)系由速度變換法則(2) 式給出

                                　　　　　　　　 　　　                                                       (２)

該物體在ｕ的作用下的真實(shí)長度收縮后的值Ｌ為

  　　　　                                      　　             (３)

結(jié)合(2) 、(3) 兩式不難看出，在J0 =０和J0 =ｃ這兩種情況下，(嚴(yán)格地講，J0 =０應(yīng)該是指J0 =１的物理絕對(duì)靜止，因?yàn)樵贘0 =０時(shí)Ｌ0 是沒有物理實(shí)在意義的無窮大。)由(2) 式看出，此時(shí)的Ju與ｕ無論在物理意義上還是在量值上都完全相等。因此，在這兩種情況下，(3)式與狹義相對(duì)論長度縮短公式完全相同。由于J0是物體處于宏觀靜止時(shí)的絕對(duì)速度值，它同時(shí)還表示了此時(shí)物質(zhì)的狀態(tài)，因此上述分析使得我們恍然大悟：原來狹義相對(duì)論的長度縮短公式僅僅只是關(guān)于J0 =０的理想氣體、和J0 =ｃ的理想晶體這兩種理想物質(zhì)的長度縮短量的真實(shí)有效的描述。而對(duì)于一切實(shí)際物質(zhì)的物體，相對(duì)論長度縮短公式本身都是存在著偏差的！所以，真正可疑的可能并不是長度縮短效應(yīng)是否真實(shí)，而是產(chǎn)生這種判斷的根據(jù)━━相對(duì)論長度縮短計(jì)算公式本身是否合理的問題。現(xiàn)在，我們將問題放到Ｊ軸上來，并把(2)、(3) 式結(jié)合起來考察，由此來分析一下實(shí)際測量與理論計(jì)算存在巨大偏差的原因。

由于幾乎一切我們能接觸到的實(shí)際物質(zhì)都是處于遠(yuǎn)離J0 =０和J0 =ｃ的中間狀態(tài)的，因此在這種情況下，表現(xiàn)了真實(shí)的相對(duì)論長度收縮量的公式(3)與傳統(tǒng)的相對(duì)論長度縮短公式必定會(huì)出現(xiàn)偏差。當(dāng)J0 ＞0 以后，由(2) 式看出，Ju 與ｕ就出現(xiàn)了偏差，因此由(3)式計(jì)算出的長度縮短量與以ｕ為參量的狹義相對(duì)論長度縮短公式的計(jì)算值就出現(xiàn)了偏差。對(duì)于任何一個(gè)ｕ值而言，與之對(duì)應(yīng)的Ju值都將偏小，并且偏差程度隨著J0的增大而增大。當(dāng)J0等于某個(gè)臨界值J0* 時(shí)，這種偏差處于最大值。隨后，隨著J0的進(jìn)一步增大Ju與ｕ的偏差又重新縮小，最后在J0 =ｃ時(shí)Ju與ｕ又重新相等了。另一方面，僅從宏觀運(yùn)動(dòng)速度ｕ的影響來看，情況也完全類似。對(duì)于一個(gè)具有某個(gè)確定的J0值的物體，同樣存在著與上面相同的Ju與ｕ的偏差隨著ｕ值的大小而變化的規(guī)律，也同樣存在著一個(gè)臨界的u*點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)處Ju與ｕ的偏差取得最大值，并在ｕ=ｃ時(shí)(3)式也與傳統(tǒng)的相對(duì)論長度縮短公式完全相等了。

由以上敘述不難明了，對(duì)于任何實(shí)際物質(zhì)，由于它們都具有遠(yuǎn)大于零又遠(yuǎn)小于ｃ的J0值，因此它們實(shí)際獲得的長度縮短值將恒小于根據(jù)狹義相對(duì)論長度縮短公式得出的計(jì)算值。并且看出，僅用一個(gè)公式(象在狹義相對(duì)論中那樣)，是無法算出實(shí)際物體的真實(shí)長度縮短的。要想計(jì)算實(shí)際物體的真實(shí)長度縮短必須是同時(shí)采用上述的(2)和(3)兩個(gè)式子。現(xiàn)在，可以理解由瑞利等人所作的，驗(yàn)證洛倫茲長度收縮理論的實(shí)驗(yàn)為什么會(huì)得出遠(yuǎn)小于理論計(jì)算值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果了。因?yàn)樗麄兯�采用的那些被測物質(zhì)的實(shí)際收縮值確實(shí)是遠(yuǎn)小于“理論”計(jì)算值的！事實(shí)是，可能他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的, 而恰恰理論計(jì)算結(jié)果卻可能是錯(cuò)誤的！因此愛因斯坦關(guān)于“長度收縮效應(yīng)不真實(shí)”的判斷是錯(cuò)誤的；而洛倫茲的判斷則是片面的。可以預(yù)想，如果改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)精度，是應(yīng)該可以測出由(3)式所表示的物體真實(shí)長度縮短效應(yīng)的。

(3)式還指出了，長度縮短量的大小實(shí)際上是隨著物質(zhì)的不同而不同的。從這個(gè)意義上講，狹義相對(duì)論是采用了一個(gè)萬物同一（理想氣體和理想晶體）的長度縮短量來針對(duì)一種因物質(zhì)而異的真實(shí)物理效應(yīng)進(jìn)行的描述，因而反而掩蓋了這種真實(shí)性。發(fā)生這種情況的主要原因是因?yàn)橄鄬?duì)論是在一個(gè)“毫無特別靜止意義”的宏觀靜止點(diǎn)上來看長度收縮效應(yīng)的。在這樣的靜止點(diǎn)上，各種物質(zhì)的特性仍然是千差萬別的。一個(gè)質(zhì)量為m的物體由宏觀靜止到獲得了大小為ｕ的宏觀運(yùn)動(dòng)速度，從而表現(xiàn)出對(duì)靜止系的長度縮短，是由于它由環(huán)境吸收了EK =1/2(mu2)功的結(jié)果。對(duì)于都獲得了相同的運(yùn)動(dòng)速度ｕ，因而吸收了相同的功的不同物質(zhì)的物體，顯然只能由不同大小的材料彈性收縮量來對(duì)應(yīng)這個(gè)相同的能量獲得�；蛘哒f，不同物質(zhì)的物體是以不同的宏觀尺度縮短來獲得相同大小的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的，這種差別是由它們的本性差別所決定的。由此可見，由Ｊ軸上去觀察一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體使我們看見了它的真實(shí)長度縮短，這種縮短的真實(shí)性又通過Ｊ軸在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)問題描述的等效性而真實(shí)地表現(xiàn)到靜止問題中來了。

結(jié)論

　　運(yùn)動(dòng)物體的長度收縮是一種真實(shí)的物理效應(yīng)，但是僅由普通速度軸上是看不出這個(gè)真實(shí)性的。必須在絕對(duì)速度軸Ｊ上來考察才能計(jì)算出它的真實(shí)收縮量。并由此看到，相對(duì)論長度縮短公式其實(shí)僅僅是關(guān)于理想氣體和理想晶體的精確計(jì)算公式。對(duì)于一切實(shí)際物質(zhì)的物體，它的計(jì)算值都是偏大的。