| 我为了解释我的问题，自己提出了一套理论，它可以解释相对论能够解释的现象，还能解释相对论不能解释的现象，而且比相对论更简单，更易懂。但我首先要声明的是，我并不认为我发现了真理，真理有待于大家共同去探索。记得有一本书上说，有人遇到外星人，外星人告诉他说，相对论要经过三次修改才能接近真理。此事有没有暂且不管，但是如果有人说相对论是终极真理，我要举双手反对。 五维时空与运动力学 黄新卫hbsysr@21cn.com 1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，首次将时间与空间联系起来。1907年，明可夫斯基进一步提出了四维空间理论，认为时间也是一维空间。随着人类对于自然界研究的不断深入，时间与空间之间的深层次联系必然也将进一步被世人所认识。 在此我想谈谈我对时间和空间的一点肤浅看法，纯属个人管窥之见，不为标新立异，哗众取宠，实为架桥铺路，抛砖引玉，恳请有识之士各抒己见，高明斧正。 我们已经把时间看作是一维空间，那么这一维空间究竟是什么样的呢？这样理解大概不会错吧：时间就象一条长河，从我们身边不停地流过。或者说，我们正在相对于时间长河不停地运动。人的一生路程就好比时间长河其中的一段距离，人生轨迹就是从这段距离开头，到这段距离结尾。如果有人能够减慢从头到尾的运动速度，那么他的寿命就会长一些。我们在时间长河这一维空间的运动速度如何衡量和比较呢？为此我们必须在四维空间之外建立一个独立的绝对时间来衡量和比较四维空间的运动速度，这一独立于四维空间之外的绝对时间是均匀不变、不断流逝的。四维空间再加上一维时间，合称为五维时空。 我们已经知道了光是一种粒子，但同时具有波动性。那么实物粒子是否也具有波动性呢？德布罗意大胆提出假说，认为实物粒子也应该具有波动性。后来实验证明了这一假说。我们又知道光子在三维空间的运动速度恒为c，那么我们是否也可以假设实物粒子和光子在本质上没有太大的区别，它们在四维空间的运动速度都是恒为c呢？是否可以认为光子在三维空间的运动速度为c，而在时间这一维空间的运动速度为0，它在四维空间的运动合速度为（c的平方+0的平方）再开方仍旧等于c呢？是否可以认为地球（其它星球可能也差不多）这一已被大量光学、电磁学实验证明相对于“以太”运动速度为0的星球上的静止的实物粒子在三维空间的运动速度为0，而在时间这一维空间的运动速度为c，所以在四维空间的运动合速度为（0的平方+c的平方）再开方仍旧等于c呢？是否可以认为地球上以速度v运动的实物粒子在三维空间的运动速度为v，而在四维空间的运动合速度恒为c，所以它在时间这一维空间的运动速度为（c的平方-v的平方）再开方呢？是否可以认为实物粒子在时间这一维空间运动也具有动量而且动量守恒定律同样也适用于四维空间呢？ 我们先假定以上假设是成立的，再来分析一下电磁力是如何作功的（万有引力、强相互作用、弱相互作用暂不讨论）。 一个静质量为m的电荷在外电场作用下，由静止到以速度v运动，那么它究竟因何而动？我们已经知道，电磁力是靠交换光子来实现的。那么是否可以认为，电荷不停地吸收外电场发射给它的光子，吸收了光子的动量和能量，因此而产生运动的呢？同时电荷也不停地向外发射光子，但如果被光子碰撞的物体几乎不产生位移，那么可以认为电荷对该物体几乎不作功，可以认为该物体几乎不吸收电荷发射的光子。这样一来，由于电荷不断地吸收光子，它的质量势必增大，而发射光子的外电场的质量势必减小。那么运动速度由0增大至v的电荷此时的质量M又是多少呢？ 我们已经知道该电荷静止时的质量为m，此时它在时间这一维空间的运动速度为c，动量为m×c。我们又知道该电荷以速度v运动时，它在时间这一维空间的运动速度为（c的平方-v的平方）再开方，动量为M×（c的平方-v的平方）再开方。我们又已经假定动量守恒定律同样适用于四维空间，于是可得出m×c=M×（c的平方-v的平方）再开方，进而得出M=m×c/（c的平方-v的平方）再开方=m/（1-v的平方/c的平方）再开方。 我们已经假定人的一生路程或某粒子的寿命好比时间长河其中的一段距离，如果有人或某粒子能够减慢其在时间这一维空间的运动速度，那么此人或此粒子的寿命就会长一些。现在有一个在三维空间静止的粒子，它在时间这一维空间的运动速度为c，其寿命为t，那么它从诞生到消亡将在时间这一维空间运动c×t的距离。如果它在三维空间被加速至v，那么它在时间这一维空间的运动速度为（c的平方-v的平方）再开方，那么它在时间这一维空间运动c×t这一段距离将耗费时间T=c×t/（c的平方-v的平方）再开方=t/（1-v的平方/c的平方）再开方。由此可见，三维空间被加速的粒子其寿命将会延长，或者说它的时钟将会变慢。 至于运动的直尺如何收缩，可在时钟变慢这一前提下很容易推导出与相对论一致的结论，在此我就不再赘述了，有兴趣的话可以自己推导。 我们再看看著名的质能公式E=m×c的平方如何推导出来。三维空间静质量为m的粒子，如果全部转化为能量E，亦即转化为一个动质量为m的光子，其中包含的能量E是多少呢？或者说，该光子对外界作功W最大有多大呢？我们已经肯定了光速不变原理，假定该光子受外力F作用不断对外界作功，那么它的质量势必不断减小直至为0，在这期间t内它运动的距离为s。于是我们可以得出E=W=F×s=F×c×t，根据动量定律，光子的动量m×c=F×t，于是我们可以推导出E=W=F×c×t=m×c×c=m×c的平方。 至于速度变换公式，由于我们肯定了光速不变原理，所以推导方法、步骤和结果与相对论完全一致。 值得注意的是，按照以上假设推导出来的结论与相对论的解释并非完全一样。在相对论中，质量增大、时间变慢、长度收缩都是相对的，随着观测者在不同惯性系中观测而会发生变化。而按照以上假设推导出来的质量增大、时间变慢、长度缩短都是相对于地球的，是绝对的，不因观测者在不同惯性系中观测而发生变化。或者说，相对性原理并不成立也并不需要，地球是一个相对较为（不是绝对）优越的惯性系，而从地球上加速而运动的物体或惯性系则有别于地球。 人们大多认为一切惯性系都是平等的，好象这是理所当然的。过去的人们也曾经都理所当然的认为太阳围者地球转，也曾经理所当然的认为光波依靠以太来传播，但实际上呢？ 已有大量实验证明运动的物体质量增大、时间变慢，但有谁做过实验证明物体不被加速而观测者被加速后仍然发现物体质量增大、时间变慢呢？我翻阅过《狭义相对论实验基础》等书，未发现有谁做过此类实验。有谁知道请告诉我，谢谢！ 用相对论来解释我所提出的问题是很困难的。在北京大学物理学院，不同的人有不同的解释，但又很难经得起推敲，很难自圆其说。但用我所提出的假说则容易解释得多。 用相对论来解释第三个问题（详见北京大学物理学院布告栏）也很困难。“笨鸟”先生用“忽略”来自圆其说，但如果有精密实验（过去和现在的一些实验恐怕已经足够精密了）能够证明光子的动质量与电子的静质量精确相等，那么相对论的正确性就值得怀疑了。按照我提出的假说，电子在运动的时候，一边吸收另一电子发射的光子而加速，一边发射光子对另一电子作功，自身质量既不增加，也不减小。就好比一颗糖放进饱和糖水溶液当中，它一边溶解，一边结晶，保持动态平衡一样。 |