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新思想 新物理
[楼主] 作者:caozhangyin  发表时间:2009/12/16 14:47
点击:1485次

 

物理学已进入了一个令人困惑的非常时期,爱因斯坦的相对论将物理学带入了歧途。物理学的天空乌云密布,积聚了太多的问题,已到了不实现重大的理论变革就不能进步的境地。

本书以新的视角对现代物理学前沿的一些重大问题进行了探讨,在批判相对论的同时,提出了与主流理论不同的新观点。由于相关实验材料不是很充分,有些观点带有比较浓厚的思辩色彩,正确与否,还有待进一步的理论理证和实验验证。但不管怎样,自信新观点比爱因斯坦的相对论更有逻辑性,更符合观实际,起码不失为一种有益的理论探索。本书不同于通常所见的完全脱离现行理论作天马行空似的幻想,而是基于经典理论之上的理性创新,并根据新观点对现代科学前沿的一些热点、重点的现象和实验作出了新的解释和计算。通篇体现着理性的思维,闪耀着唯物辩证法的思想光辉。也许不能给读者增加多少确证的知识,但能给读者思想启迪,和在开拓思路方面以有益的启示。

中国学人与西方学人相比,在掌握知识程度方面毫不逊色,但在思想创新、理论创新方面远远不及人家,而创新正是科学探索的精髓。我们的科研人员奉行中庸之道,温良恭俭让,思想禁锢,墨守成规,缺乏创新精神,这是我国在理论创新方面长期落后症结之所在。

物理学发展到现在,又到了综合整理阶段,处于将有重大理论突破的前夜。中国人的整体观素来强于西方人,这是我们在理论创新方面大显身手的好时机。但愿我们不再失掉这个扬眉吐气的历史性机遇,为基础科学的发展作出我们应有的贡献。希望本书为中国封闭沉闷的理论物理学界带去一丝清新的空气,也希望能起到一点"鲶鱼效应"的作用。

满纸荒唐言,一把辛酸泪。

都云作者痴,谁解其中味?

二00九年十二月一日

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[楼主]  [2楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/16 14:53 


目录
1,序
2,E= 和E= 孰是孰非?
3,长度、时间和质量及它们的单位基准
4,质量与速度的关系
5,万有引力公式的完善
6,关于光子的质量
7,关于光子是最基本粒子的讨论
8,相对性原理和参考系
9,光速是不变的吗?
10,速度变换
11,钟慢效应
12,频率、波长和波速的关系
13,光行差新解
14,再解光线偏折角

1,世界观
宇宙是无边无际的,其中的物质无穷多,天体无穷多。空间是三维平直的,长度的量度与参照系无关,不存在“尺缩”现象,也不存在宇宙膨胀问题。宇宙光谱红移现象主要是不同天体发射的光速不同,且波长在传播中保持不变所带来的结果,宇宙大爆炸是痴入说梦似的非常荒谬的理论。
宇宙是动态平衡的,物质分布大致均衡,万有引力在天体的平衡运动中起主导作用。物体不是孤立存在的,每个物体通过各种渠道与其它物体相互联系相互影响,时刻进行着物质和能量的交换,每个物体都是一个物质与能量的开放系统。质量是物质的基本属性,没有质量的物体是不存在的。光具有波粒二象性,光子也有质量。
时间与空间彼此独立,时间的量度与参照系无关。时间永远在自在均匀地流逝,且具有方向性,永远只能是从过去到现在再到未来,绝不可能逆转。不存在时间膨胀问题,所谓的时间膨胀实质上是把某一具体物体的某一变化过程的时间绝对化而犯的本末倒置的错误。
宇宙中所有物体时刻都处在运动变化中,运动也是物质的基本属性,运动既是绝对的,又是相对的。光速是宇宙中运动的极限速度,但光速不是一个固定不变的值,光子所处的相关景况不同,其速度也就不同。光发射时的速度与光源的运动状态有关。总之真空中的光速也是可变的,但光速的变化与合成不符合伽利略变换,而是以能量守恒为基础的另一种速度变换。
在描述宇宙的性质时,值得特别提出的是物质和能量的守恒性。物质和能量既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,从一种形式转化为另一种形式,在转移和转化中,物质和能量的总量保持不变。
世界是统一的,它的统一性就在于它的物质性。现代科学表明,宇宙具有无穷多的连续系列的层次结构。我们目前所认识的世界可细分为宇观世界、宏观世界和微观世界,不管宇宙中的物质形态是多么的千差万别,表面上的差异是多么的巨大,但蕴藏在物质中的道理是统一的,贯穿于各个层次各个世界,物理学规律因而具有普遍性的意义。在宏观世界中总结出来的物理规律,在微观世界中同样适用和有效。从低速状态中概括出的物理学公式,对高速状态也同样适用和有效。若有问题,一般也只是精度的问题,实际上这个问题在宏观世界和低速状态中原本也是存在的,只不过问题没有在微观世界中、在高速状态中表现得那么突出那么明显罢了。公式的修正也是统一性的。若公式适用性表现出明显的局域性,则说明该公式是不完备的,有待进一步的完善。对同一问题若从两个不同的世界或状态中得到两个形式上不同的公式,而又不能合理的过渡,则说明两个公式中至少有一个是错误的。基于世界的统一性原理,强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用在本质上也是相互统一的,随着科学的发展,终有一天会把这四种相互作用统一起来。
对立统一是宇宙最根本的规律,宇宙可以自我获得新生,宇宙在增熵的退化过程中一定存在减熵的进化过程,只是减熵的途径我们目前尚未明了,世界绝对不会无可奈何地走向“热寂”。有人说物理学现在已基本完备,这是不对的,对很多问题我们还是一知半解,有待进一步的研究。

2,E= 和E= 孰是孰非?
物质与能量对立统一,是同一个“东西”的两个方面的属性。能量是分散的物质,它与斥力、运动相关联,有扩充张扬的性质;物质是聚合的能量,它与引力相联系,具有收缩保守的性质。物质与能量不可分离,物质蕴藏着能量,能量依托着物质。说简切点,物质就是能量,能量就是物质。二者在本质上是同一的,只是形态和表现有所不同而已。
质量是物质的基本属性,所以在很多情况下用质量来代表物质,这样就把能量与物质的关系转化为了能量与质量的关系。能量和质量是不可分的,有能量就有质量,有质量也必有能量,不存在只有能量而没有质量的物体,也不存在只有质量而没有能量的物体,能量与质量是你中有我,我中有你的统一体。由于它们在本质上的同一性,不存在自己转化为自己的问题,所以质量与能量的相互转化的说法是欠妥的。但又因它们是从不同性质方面进行的考量,所以质量与能量在量度上有天然的换算关系。它们的关系表达叫质能关系式。
爱因斯坦发现质能关系是对现代科学的巨大贡献,但是他的质能关系式是不正确的。
我们首先来比较两个式子:
E= (1)
E=mc (2)
我们知道(1)是动能公式,(2)是爱因斯坦的质能关系式。v和c都是表示速度,我们将速度统一用v表示,则公式(2)变为E=mv ,再将其与(1)式比较,很明显,一切都相同,可前面的常数却不同,一个是另一个的一半,这是非常荒谬的。
为什么两个式子的常数不同呢?有人会说一个计算的是动能,一个计算的是质能,这个理由是不成立的。动能质能都是能量,单位也一样,都是焦耳,只是称呼不同而已,并无本质上的区别,难道说称呼不同就能导致公式的常数不同吗?
爱因斯坦的质能关系式只能从爱因斯坦神奇的大脑中冒出来,任何人无论通过什么途径都不可能在不违反数理逻辑的前提下推导出爱因斯坦的质能关系式。即使爱因斯坦本人,在大脑冒出质能关系式后,心中也感到不踏实,多次进行验证,但却每每也是以失败而告终。简单的形式逻辑和同一律告诉我们,差异总是有由来的,不能无缘无故凭空孤立地产生,在不改变公式中变量因子的意义的前提下,是不可能推导出系数不同的两个式子来的。“人不能两次踏进同一条河”,但一次踏进的却只能是同一条河。
很多教科书对爱因斯坦的质能关系式进行了推导,但五花八门,莫衷一是,甚至相互矛盾。不管推导过程是多么深奥,看起来多么严密合理,但在其推导过程中必定隐匿着某种数理逻辑错误。两个公式必有一个是错误的,动能公式具有定义的性质,不应有错,错的只能是爱因斯担质能关系式。正确的质能关系式应该是E= ,与动能公式形式上一致。
爱因斯坦质能关系式并没有得到精确可靠的实验验证,但有人宣称他们的实验予以了精确的验证,他们的实验有一个共同的特点,实验都是在微观层次上进行的。经验告诉我们,过于精细复杂的实验,虽然表面看来很高级很科学,其实往往并不可靠。恁你是多么伟大的实验物理学家,对像从微观的层面上验证质能关系式这样精细实验的过程,也是不能彻底明了和掌控的。既然这样,实验结果的可靠性就值得怀疑。
有时从大处着眼,低级简单的实验方法更适用更可靠。这种例子不胜枚举:测量很细很细漆包线的直径,可将漆包线一圈紧挨一圈地缠绕在笔杆上,缠绕的圈数尽可能多,然后量出缠在笔杆上的宽度,将宽度值除以圈数即为漆包线的直径;苋菜籽很小很轻,要求出其平均粒重,可用天平称取一定重量的苋菜籽,然后一粒粒数之,重量除以粒数即为苋菜籽的平均单粒重。
以上测量方法虽然简单,但实用可靠,精度并不见得比用高级精密仪器进行单个测量的精度低。道理很简单,误差摊薄了。
两个质能关系式E= 、E=mc 哪个正确?哪个错误?当然不能凭感觉和想象,而应由具有充分说服力的可靠的实验作出裁判。对此我也想出了一个判定谁对谁错的“土”方法。
方法很简单,到核电厂去查能流帐。先检验铀原料的含量,再化验废料中的残存量,计算出一段时期内有多少质量的铀发生了裂变,计算出质量亏损量,然后分别按不同的质能公式(E= 、E=mc )计算出理论上应该放出的能量。再检查计算实际上放出的能量。实际上放出的能量即是能量的所有流出渠道消耗的能量。对核电厂来说,其值一般为:电能+冷却水带走的热能+锅炉的辐射热损失+其他热损失。然后进行比较,看实际放出的能量与哪个公式计算的能量相吻合?理论计算值与实测值相吻合的那个公式就是正确的质能关系式。由于两个公式的计算值相差很大,哪对哪错很容易搞清。.我相信这个方法比什么高级的微观测量方法都要准确得多!
为叙述方便起见,我们不妨把E= 称为经典力学质能关系式。下面进行两个质能关系式的对比性验算,借以帮助我们辨别何式为正确。这里选用的是所谓最早对相对论质能关系式的正确性提供证明的实验例证之一。该实验利用加速器加速质子,并将加速后的质子轰击锂(Li)靶。锂原子核吸收质子形成不稳定的核,并随即蜕变为两个α粒子,它们以高速沿相反方向运动,在这一核反应中能量守恒。
(1)根据相对论质能关系式计算:列式:

和m 分别表示质子、锂原子核以及α粒子的静质量,E 和E 分别表示质子和α粒子的动能。上式又可写作
2E -E =( )c
已知 =1.6715×10 kg, m =11.6399×10 kg, m =6.6404×10 kg,代入得
=0.0306×10 kg
与此对应的能量改变量为:△E=( )c =0.275×10 (J)
不计质子的入射动能,α粒子的动能可通过测量它们的射程来确定,可得
2E =0.276×10 (J)
与上面△E值相比,在误差允许的范围内吻合。
以上是抄自教科书的计算和说法,仔细思考一下,这样的证明未免太过牵强,令人难以信服!不测量质子的入射速度,不知道质子的入射动能有多大?就武断地不计质子的入射动能,这样计算出来的结果和由此作出的结论还有效吗?如果质子没有一定的入射速度,不具有一定的动能,根本就不会产生核反应。如果质子的速度大到轰击原子核能够产生核反应,则其具有的动能是不能被忽略的。该法计算留给质子的入射能量只有
0.276×10 (J)-0.275×10 (J)=10 (J)
对应的质子速度为: =10 , v≈3459km/s,应该说具有这个速度的质子对原子核的轰击是不足以引起核反应的。此实验不但未能证实相对论质能关系式的正确,反而在一定程度上说明了它的不正确。
(2),根据经典力学质能关系式计算,列式:

代入数据计算得:
E =0.276×10 -0.1375×10 =0.1385×10 (J),对应的速度为:
V=40708km/s,
查阅相关资料,这个速度才差不多。比较精确地测量粒子的速度,现在已不是什么难事,用实验方法准确判断出哪对哪错毫无疑问。即使实验证实相对论质能关系式正确,其过程和方法也要使人明白,使人信服,把质子的入射速度测出来,写出来,不应该含糊其辞,更不应把质子的入射动能干脆不计算。

3,长度、时间和质量及它们的单位基准
为了揭示自然规律,自然科学选择了在函数上彼此独立的物理量作为基本量。在国际单位制中有七个基本量,其中长度、时间和质量是三个最常用最重要的基本量,所有力学物理量都可以由这三个基本量导出,电物理学可由该三物理量加另一个基本量-----电流导出。我们现在来讨论这三个基本量,并深入探讨它们的测量单位基准。
(1),长度
量度离不开标准,长度单位标准的制定经历了一个从区域性粗糙性到全球统一性精确性的过程,从实物基准到自然基准的过程。“米”是国际单位制中长度的基本单位,先期用实物作基准,长度的实物基准是米原器。1889年,第一届国际计量大会把米定义为:在0摄氏度时,保存在国际计量局中铂铱米尺的中间刻线间的距离。这样的规定很符合人类的理念,但是实物基准也有它的弊端和局限性,主要是复现和复现精度的提高存在很大的困难。
1983年,在第十七届国际计量大会上,通过了现行米的定义:米是真空中1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度。
这个定义只有“真空”一个附加条件,再无其它附加条件,这实际上肯定了真空中光速不变的假说。而这个假说到目前为止并没有得到确切可靠的实验验证,在未得到确切可靠的实验验证之前,就把假说确认为真理,这未免有些荒唐。即使在地球上这个定义的精度尚且很高,但并不能因此而掩盖该行为在原理和逻辑上所犯的错误。
标准应是统一的,没有统一的标准就无法进行测量比较。标准也应是稳定不变的,具有绝对的性质,不管在什么条件什么参考系中,单位标准长度都是一样的。一米就是一米,不是指表面上的数字,而是数字后面所表示的真实的空间长度。如果长度标准不一样,长度的比较将变得毫无意义。选择理想的自然物件来表示单位长度标准有两个困难,一是要求物件很精细,自身长度很小。只有自身的长度小,量度的精度才会高;二是要求物件稳定性高,环境因子对其长度的影响少而小,并且影响具有规律性,且规律性被人类所掌握。前一个要求好办,某些光波的波长基本符合要求。后一个要求难办,因为没有一个物体可以不受环境的影响,其属性不可能完全保持不变。一些光波能符合第一个要求,但不一定符合第二个要求,波速变不变?波长变不变?怎样变?对这些问题我们目前尚不甚明了。
单位标准的确定并不困难,困难在于如何在应用中准确地再现和表达这个标准。必须清楚,无论在什么条件下,什么参考系中,单位标准长度所代表的长度是固定不变的。尽管我们选定的长度标准在不同条件下,不同参考系中自身发生了改变,但在我们大脑意识中的长度标准应是制定标准时的那个长度。当标准在实际中已经发生变化时,我们就应实事求是地承认这种变化,并灵活地根据长度变化规律把实际发生了偏差的标准修正过来,以保持标准的统一性。若机械地僵化地形而上学地理解标准的绝对性,无视甚至曲解标准在不同环境中的变化,结果只能是使表面看来未变的“标准”更加偏离原来真实的标准。举例来说,用米原器来测量物体的长度,我们知道,在摄氏0 C时,米原器两刻线间的距离是标准的1米,假如用它在30 C的环境中测量物体的长度,由于热胀冷缩,米原器两刻线间的距离不是标准的1米了,而是1米多了,被量物体的长度原来是1米的,现在没有1米了。“标准”也变得不标准了,要变回原来的标准,有两种方法:一种方法是使米原器处于0 C的环境下进行测量,这种方法在很多情况下是不可行的;另一种方法是进行折算。假如制作米原器的铂铱合金的热胀系数为10 ,那么米原器在30 C时两刻度线间的距离就变成了:1.00000+30×10 =1.00030(米)。若米原器在摄氏30度时测得某物体的长度为10,00000米,则该物体的实际长度为:10.00000(1.00000+30×10 )=10.00300(米)
用光波波长作长度基准,或用一段时间内光速行进的距离作长度基准,道理与上面一样,
只要是波长或光速发生了改变,就要对测量的长度进行相应的修正。空间长度是不变的,变的往往是在不同环境中进行量度的长度标准。相对论所谓的“尺缩”,实质上就是混淆了谁变谁不变的问题。
(2)时间
时间没有实物基准,一开始就是采用的自然基准,所以它比其它基本量更粗象。对时间的划分和描述一般借助具有周期性规律的自然现象,以1个周期或若干周期所持续的时间作为单位时间基准。所谓时间基准,就是在当代被人们确认为最精确的时间尺度。自然界有许多过程可以作为计时的基准。随着科学的发展,对时间的精度的要求越来越高,现在的时间测量技术已达到了令平常人难以置信的精度。世界上时间最高精度已达到了 秒,并且精度仍在不断提高。实验室较精密的计时器是大铯钟,世界各国都采用原子钟来确定和保持标准时间。
既然是基准,就应该有普遍的意义,不受环境条件的影响,不因参考系的不同而变化,超然物外,保持自我。理想的基准是绝对的统一的,在任何条件下任何参考系中都是一样的,是不变的。基准的确立是带有条件的,是特殊条件下的基准,如米原器的条件是零摄氏度。而基准的要求却是无条件的绝对的,这就造成了一般性与特殊性的矛盾。怎样调和解决这个矛盾?这里面涉及到两种不同的思想路线。由这两种不同的思想路线导致了两种不同的解决方法,一种是牛顿的,一种是爱因斯坦的。由于这个问题很粗象,下面将用具体的事例进行阐述。
秒是时间的基本单位,国际计量大会给秒规定的标准是:铯-133原子基态的二超精细能级之间跃迁所对应辐射9192631770个周期持续的时间。这个定义是有问题的,定义中没有附加条件,意味着这个定义是无条件的。世界是运动、发展、变化的,没有什么东西各方面的性质都能够在不同的环境条件下保持不变。如铯原子在相同的时间内,在地面能振动9192631770次,到了离地面20200km 高空处就只能振动9192631763.6次。如果以铯原子在地面能振动9192631770次的时间作为1秒,那么在离地面20200km 高空处就只能以振动9192631763.6次的时间作为1秒。虽然振动的次数不同,但在不同次数背后表示的时间却是真正的相同。世界是统一的,运动是有规律可循的,根据规律,可以计算出在地面1秒的时间内,不同条件下不同参考系中铯原子的振动次数,以确保单位时间基准的真正统一,这是牛顿的思想路线和方法。爱因斯坦的思想路线和方法则不同,他把铯原子振动9192631770次的时间作为永恒的1秒标准,而不管是处在什么条件?什么状态?什么参考系下。这种方法实际上是把振动次数作为时间标准,而不是把振动次数背后所表示的时间作为标准。只看现象,不看实质,看似坚持了统一的标准,实质上是破坏了统一标准。
实验表明,物体运动速度愈快,在其内部物理过程就进行得愈缓慢。这一结论的得出恰恰是使用了物体外部的时间标准,即“静止”系的时间标准,若使用物体内部的时间标准,即运动系的时间标准,具体地说,在运动物体内部的时间标准也以铯原子振动9192631770次的时间为1秒,则是得不出这一结论的。这一结论的另一种表述就是运动时钟的延缓效应。
运动时钟的延缓效应是客观存在的现象,是不可否认的事实,但我们必须清楚,钟慢并不等于时慢,时间的基准可看作是超脱于参考系之外的统一的时间基准。实际上,物体的同一变化过程,在不同的条件下变快或变慢的现象是非常普遍的。如温度升高,化学反应速度加快;高压锅煮饭至熟的时间比普通锅煮熟的时间短;山顶的摆钟比山脚的摆钟走得慢……这些例子比比皆是,可是谁也没有说时间膨胀或收缩了。相对论中著名的孪生兄弟的现象确实是可以发生的,其原因当然不是相对论所说的时间变慢,而是进行宇宙旅行的弟弟因运动速度快,其新陈代谢变慢的缘故,兄弟俩经历的时间绝对是一样的。由于有运动时钟延缓效应,原子在运动时,其振动次数比静止时同样时间内振动次数要少些,每次振动的周期延长了。铯原子在运动系中振动9192631770次的时间应不止1秒了,在标准的1秒时间内,铯原子的振动次数没有9192631770次了。时间的基准在实际使用中不知不觉地发生了改变,既然时间的标准不同,不同参考系时间长短的比较变得毫无意义。要比较,就要首先修正在实际使用中发生偏差的标准。
(3),质量
关于质量的定义,至今还没有一个统一的国际标准,它是目前唯一仍在采用实物基准的基本量,其他基本量的实物基准都被自然基准更新了,质量的自然基准正在紧锣密鼓地研究和制定中。
质量是指物体中所含物质的量,这个定义过于笼统和含糊,除了在哲学上有些意义外,在物理学上的意义不大。关于质量如何测量?可谓仁者见仁,智者见智,说法五花八门。有人建议用引力的大小量度;有人主张用惯性大小比较;有人提议用物体所含粒子数来表示…所有的方法都有缺陷。引力法的理论根据来自于万有引力定律,引力大,质量大,引力小,质量小。用引力量度所得的质量叫引力质量。地球上的引力与重力几乎相等,故在通常情况下质量的大小转而用重量的大小来表示。杆秤是根据杠杆原理制成的重量衡器,它称出的是物体的重量,但大多情况下却是用来表示物体的质量。只有用合格的天平和正规标准的砝码,称出的才可算是物体的质量。根据万有引力公式F= 可知,引力不仅与被测物体的质量有关,还与相关两物体的重心的距离有关。同一物体质量一样,但它在山脚受到的引力要比在山顶时所受到的引力大。不仅于此,地面上的物体所受的重力还要受到该点绕地轴转动线速度的影响,同一物体在低纬度地区的重量要比在低纬度地区时的重量大,一船货物从上海运到新加坡会出现缺斤少两的现象。另外,根据万有引力公式还可知,同一物体在不同天体中的重量是不同的,60km的地球人在月亮上变成了10km。这些现象都说明,用引力来计算或表示质量是不适合的。
根据牛顿运动学定律计算质量,这样计算出的质量称之为惯性质量。牛顿第二定律公式是普遍的宇宙法则,只要知道物体所受到的力及由此力产生的加速度,就可计算出物体的质量。但此法有两个问题:一是质量是基本量,力是导出量,正常的程序是由基本量到导出量,现在却要由导出量来反推基本量,程序上是倒置的,程序上的倒置会带来一系列的问题。二是物体要受到很多物体的作用,从理论上说,宇宙所有天体都对该天体有引力作用,物体所受合力的计算本身就是一个问题。所以用此法计算质量也存在问题。
用物体所含基本粒子数来表示物体的质量。目前科学还未证明物体最终是由某一种基本粒子组成的。基本粒子有多种,各个物体的基本粒子数又没有固定的比例,这就基本上宣告了该方法的终结。再说,即使同一种基本粒子,由于运动状态不同,其质量也是不同的 。总而言之,这种方法不可行。
本人根据质能关系式想到了另一种质量表示法,用能量来表示质量,m= ,(C取299792458m/s)即物体具有44937758936840882焦尔能量所对应的物体为1kg.。此定义是优点是能量具有绝对的性质,在任何参考系中计算出来的1焦尔都是相等的,精度也非常高。缺点一是C是变化的,由于位能的不同,不同位置的光速值不同,这使得根据该公式计算出来的同一物体在不同位置的质量稍微有些变化,不过这个缺点还是可以弥补的;二是通过质量计算能量很容易很顺当,但要根据能量来计算质量却不容易,能量的计算是一个很大的问题。目前我们知道的不通过质量计算能量的途径和方法不多,光波的能量可以通过频率来计算。另外,物体宏观运动形式的能量,如物体的整体运动,是通过什么途径和形式由微观形式的能量传递和转化而来?这都是值得深入研究的课题。
物体的一切性质都源于它的物质性,本质只一个,属性多方面。质量就是质量,实在没有必要把质量分成引力质量和惯性质量。我甚至于认为,连惯性的概念都是多余的,无意义的。不管多大的物体,只要受到的合力不为零,无论力是多么小,物体都要产生加速度。从理论上讲,给月亮套上绳索,我一个人就可以拉动它,虽然加速度几乎是0,但毕竟不是0,惯性可在?桌子推不动,是因为摩擦力大过推力,若将桌子放在光滑的冰面上,轻轻一推,桌子就动了,与惯性何干?大卡车载重越多,速度越快,刹车后越难停下来,这是动能或动量大的缘故,与惯性何涉?从上面几个例子可以看出,惯性的意思都不同,这说明惯性的概念是模糊的。
[楼主]  [3楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/16 14:59 

4,质量与速度的关系
对立统一是宇宙的基本法则。质量是守恒的,其意是说质量不可能凭空产生,也不能凭空消灭。质量又是可变的,其意是指物体质量的转移。任何物体不能脱离环境而独立存在,物体与环境每时每刻无不进行着物质能量的交换。物体吸收能量,质量增加;输出能量,质量减少。物体速度的变化是其能量变化的一种表现,狭义上的质量可变性并不违反广义上的质量守恒原理。爱因斯坦质关于质量与速度相联系的思想是光辉的创新,但其质速公式却是错误的,与质量相关的动量、动能、质能等相对论力学公式都是错的。
从爱因斯坦质速公式本身分析,主要有如下几处错误:
(1)、当 时,公式分母为0,违反了分母不能为0的数学原理,而世界上却恰有速度为C的物体——光子,即使把光子的静质量设定为0,也弥补不了这个巨大缺陷。我们知道任何数乘0等于0,经过变换则任何数都可写成 的形式,所以分母为0是没有意义的.至于高等数学中求两个无穷小量之比的极限时,常用 型未定式表示,表达的是一种分子分母都无穷小化的趋势,并不说明分母可以为0。
(2)、当物体接受能量、V无限接近C时,公式中的质量M只是一味无限地增大,如此这般,原子的核聚变,核裂变现象根本就不可能发生。而实际上,这种现象在宇宙中却是大量发生的。
(3)、爱因斯坦为了使他创立的质速公式不显得那么无理,只好把光子的静质量设定为0,理由是没有静止的光子,所以把光子的静质量设定为0认为是合理的。质量是物质的基本属性,任何物体都应有质量,光子也是物体,当然也有质量,不但有动质量,也应该有静质量。虽然没有静止的光子,但它的质量可以附着在吸收物体上间接地表现出来。把它的静质量粗暴地设为0是没有根据的,也缺乏逻辑的统一性和严密性,与许多事实相矛盾。如果那样,光子的质量从有到无,岂不凭空消失了?物体吸收光子,接受能量,质量也不应该增加了,也不会有什么质速公式了,否则质量可以凭空产生。推而言之,物质和能量守恒原理都是错的了。
(4)、该公式自相矛盾,使人容易产生概念混淆,应用不当。当 时, ;当V=C时,M=∞。此时公式无法应用,有时我们确实需要知道物体在光速下的质量,如求原子核聚变、核裂变放出的能量,我们知道这个能量是以光的形式表现出来的,其质量应是光速下的质量。光速下的质量是多少?根据爱因斯坦的质速公式计算是无穷大,等于没有答案。由于找不到光速下对应的质量M,于是在实际运用中糊里糊涂地、也是被迫无奈地用静质量 来代替,这显然与公式相矛盾,从下面的计算表格中我们可以清楚地看到这个矛盾:






0 0.5C 0.9C 0.99C 0.999C C


1.1547
2.294
7.0888
22.3663


m
1.1547m0c2 2.294m0c2 7.088m0c2 22.3663m0c2 ∞
很明显,原子核聚变、核裂变产生光辐射,造成质量亏损,光的速度毫无疑问是光速C,其对应的质量和能量理所当然是光速下的质量和能量,可是根据公式计算他们都是无穷大(∞),在实际运用中我们的确用的是 和 ,而这实际上是 时的静质量和质能。在爱因斯坦的质能质速公式中,M成了令人不可捉摸的飘移不定的幽灵。
(5)、爱因斯坦的动能公式( )与经典动能公式 明显不一样,爱因斯坦认为当 时,根据二项式定理,两个公式可以合理地过渡。实际上这所谓的过渡非常牵强,其过渡桥梁不是二项式定理,而是用于近似计算的马克劳林公式。经典动能公式与相对论动能公式没有逻辑的统一性,永远也不能合二为一,是两个独立的公式。由于爱因斯坦相对论动能公式是错误的,因此它几乎没有进入实际应用,例如在计算光电效应电子的逸出功时,在计算电子绕核运动的能量时,在进行电子晶体散射以验证德布罗意波的实验中,计算电子的动能时都是用经典动能公式 ,这倒不是说在计算高速运动微粒的动能时,经典动能公式非常适合,但起码从侧面说明了爱因斯坦相对论动能公式是一个存在很大问题的公式。
下面我们举一个例子,看看相对论公式是怎样的混乱和自相矛盾的。相对论认为,利用质速关系式,再经过合理的数理推导和运算,可得相对论的能量公式: = +E (1),其中E = (2),现在我们将(2)代入(1)并运算得:m= ,将此式与质速关系式m= 比较,完全是两个不同的质速关系式。如果一个理论及其公式系统连起码的自洽要求都不能做到,这样的理论及公式系统还能说是正确的吗?
下面的例子更清楚地显示了相对论公式之间的矛盾。
例:设物体的静质量1kg,运动速度为2×10 m/s。计算物体的总能是多少?对应的质量是多少?
解:根据爱因斯坦相对论公式:E=mc =m C +E 得
E=(3×10 ) + (2×10 ) =11×10 (焦尔)
折算成质量为:m= = =1.22222(kg)
根据爱因斯坦质速公式m= 得 m=1.34164(kg)
同一个物体,用爱因斯坦自己两个一脉相承的公式计算,得出的结果却不同,奇怪不奇怪?这只有两种可能:要么其中一个公式错了;要么两个公式都错了。只要留心,相对论诸如此类的错误多得很.
从公式的推导过程看,也说明相对论力学公式是错误的。
据说爱因斯坦不知何故毁掉了质速质能公式推导过程的手稿,现在教科书对推导过程有几个不同的版本,主要依据都是动量守恒定律。有的从两小球发生完全弹性碰撞,有的从两小球发生完全非弹性碰撞等不同角度来推导,殊途同归,最后都声称得到了爱因斯坦的质能、质速公式。我认为这是不可能的。完全非弹性碰撞由于要涉及动能转化内能的问题,从该方面运用动量守恒推导质速公式首先犯了方向性错误。至于完全弹性碰撞,在进入推导程序之前我们不妨作一整体性思考:两个全同的小球发生完全弹性碰撞,一个小球在某一方向上速度的增、减量,必然对应地在另一小球上作等量的减、增,以满足动量守恒定律,这是完全可以想象的。两小球的质量与速度,碰撞后只是在量上作了对应的交换,怎么可能造成质量的变化呢?由此我想,任何推导过程无论看似多么无懈可击,多么严密,一定存在隐匿于其中的错误。
在这里我举一个非常经典的质速公式推导过程的例子予以佐证:高等教育出版社出版(1982)的高等学校试用教材《力学基础》,漆安慎、杜婵英编,580页“质量与速率关系”节:“令两个质料,形状大小全同且表面光滑的小球发生完全弹性碰撞……,碰撞时两球的连心线与Y轴平行……,碰撞时沿X轴不受力,每一小球沿X轴的动量守恒,又得 , ,…..”。我们认为这些假设和推论是矛盾的:既然为斜碰撞,则碰撞时两小球的连心线与Y轴不可能平行,沿X轴不可能不受力, 应小于 ,∣ ∣>∣ ∣。由于存在假设和推论的前提错误,因此推导的质量和速度关系式无疑也是错误的。在科学上,在分析问题时,通常采用的是理想化、简单性的方法,而本例却反其道而行之,以致导致这样原本可以避免的错误。蒙住双眼,立地转上若干转,在没有参照物的情况下谁能准确地找到北?即使找准了,那也只能说是蒙对的。实际上,这个问题没有必要搞得如此复杂,适当选择坐标系,让两个小球与X轴或Y轴平行运动发生正碰,这样既便于分析,又不影响结果。难道斜碰除了容易导致混淆之外,还有什么特殊的必要吗?若本例采用简明正确的方法的话,那错误是完全可以避免的。我们也可以看到两小球的速度在两个参考系中,在碰撞前后的改变量是严格等值反号的。在反复多次选择坐标系,代入洛仑兹变换计算后,我确信单纯地应用动量守恒定律是推导不出质速关系式的。我猜想,爱因斯坦一定是先有了质量随速度的增大而增大的思想,然后他试图推导出质速关系式,显然通过正常途径他没有做到这一点,也不可能做到这一点,于是他根据洛仑兹变换公式臆想拼凑了我们目前所看到的质速关系式。
要得到正确的质速关系式必须另辟途径,经过一番探索和思考,我认为利用类比的方法可以建立质速关系式。质量的增长与细菌的繁殖、金属物体受热膨胀造成的体积或长度的增加具有可类比性,除了具体的物理意义不同外,其增长方式应该是相似的:其增长都以现量为基础,剔除其它次要因素影响,随某一主导因子(物体质量中的速度、细菌繁殖的时间、金属物体的温度)的变化而变化,放射性元素的衰变也有类似的性质,不过其方向是相反的。
下面我们利用极限的方法和微积分的方法推导质速公式:
①极限方法:
设物体在V=0时的质量为m ,质量随速度的增大而增大,设物体运动速度为V,速度每增加1米,质量的增长率为r,于是物体的速度达到1米/秒时,物体的质量就变成M=m +m r =m (1+r),当物体的速度达到2米/秒时,物体的质量将达到 …….,如此类推,当物体速度达到V米/秒时,物体的质量就变成为 ,如果物体质量以更小的增长率为 计算,则物体速度达到V米/秒时,物体质量将达到: 。实际上物体质量的增加是随速度的增加连续不断地进行的,应以瞬时速度计算,即应令n→∞或 →0来考虑。于是有: , 令n=ar则有
②微积分法:
质量的增长规律是:物体质量的增长率与物体速度的增量成正比: (r为比例常数) ,两边积分得 , ,当v=0时m= 即c= ,于是: 。我们看到微积分的的方法与极限的方法所得的质速关系式是一样的,即 。
现在的问题是求出物体质量的增长率常数r,显然,我们只要能测定一个物体在两个速度(v)下各自对应的质量,代入公式 中,就可求出r。说起来简单,但实际很难做到精确的测量。于是我作了如下思考:我们知道v=0时,m= ,如果我们知道物体v=c时的质量,问题就解决了。我作进一步思考:c虽是最高速,却是有限的量,一个物体的能量从观察结果看也是有限的,那么在能量、质量和速度三者的关系中,能量和速度都为有限量,而与他们相关联的质量似不可能是无限的。既然m为有限量,只要速度是确切的和具体的(即使为c),那么质量也应该是确切的和具体的。综合各方面的知识并参照爱因斯坦相对论在v=c时计算质能时的实际取值以及其它知识途径,我作出了大胆的猜测:物体在v=c时质量是其在v=0时的质量的2倍。于是求得 ,代入 得 。
然而,速度(v)总以平方( )的形式与能量相联系,又根据动能、质能公式可知,能量与质量齐次,进而可推知:质量(m)的增减应是与速度的平方(v )相联系,即公式 中的v与c都以取平方的形式为合理。修正后的质速关系式为 。新公式克服了爱因斯坦质速公式在存在的所有矛盾和问题,与对应的经典力学公式形式上完全保持一致,各公式间的关系也保持不变,真正的符合相对性原理。
本文推出的新的质速关系式表明质量最多只能增加1倍,意即物体接受能量,质量增加。当质量增加到静质量的两倍时,物体全部分解成一个个光子,所以质量增长超过1倍是不可想象的。现在有一个问题:光(这里作能量的代名词)的速度本身只有C,又怎么可能使物体的速度达到C呢?好比一升含盐15‰的海水,即使搀入再多的30‰的海水也不可能使其浓度达到30‰,这不是反而映证了爱因斯坦质速、质能公式的合理性吗?经过一番探索,我有了比较清晰的思路:物质的结构是多层次的,最基本粒子(光子)组成次上级基本粒子,次上级基本粒子组成次次上级基本粒子,直至组成现代物理学认识的基本粒子----质子、中子等,质子与中子组成原子核,原子核与核外电子组成原子,原子组成分子,分子组合成分子团……。无论何种组合都需要能量,这种能量我们称之为结合能。一般而言,层次越深,结合越紧密,结合能越大,解除结合能相应需要更大的能量;如此相反,层次越浅(越靠外),结合越松散,结合能越小,解除粒子间的结合能更容易。如冰只需很小的能量就能打断分子间的氢键,使之融化;水需要稍多点的能量克服水分子间的结合能而蒸发;把水分子中的氢原子与氧原子分开(电解等),则需要较多的能量;把氧原子中的质子与中子分开更困难,说明其结合能很大。尽管大,现代技术还是可以把一些原子的核分解。质子和中子也应该有其各自的内部结构,但其内部粒子间的结合太紧密了,结合能太大,以致现代技术尚不能把它们完全分解开来。解除粒子间的结合能需要能量,物体吸收能量是宏观的连续和微观的的不连续(能量的量子化)的结合。若吸收的能量不足以解除所在部位的结合能,粒子并不分开,吸收的能量就体现在质量的增加上。当物体某一部位吸收的能量达到该部位的结合能时,结合能解除,粒子分开,同时辐射出比结合能多1倍的能量。结合能的解除既是一个渐进的连续过程,也是一个量子化的非连续过程。就物质的微观结构来说,层次越靠外,粒子之间的结合能一般就越小,相应地解除结合能所需的能量也较小,解除结合能后所辐射出来的光线的能量也较小,即光线的频率低波长长。这与在低温时物体辐射以红外线为主的现象是吻合的。物体吸收能量,先用于解除外层(微观上的)相对较低的结合能,先易后难,先外后内逐步深入。吸收的能量从整体上说提高了物体的运动速度或物体的内能(温度),这是物体吸收能量的宏观表现。但就微观而言,物体内部各粒子,即使同一层次不同粒子的运动是不平衡的,在微观世界中,不平衡是绝对的,这与气体分子运动速度曲线分布规律具有很大的相似性。平衡之中蕴育着不平衡,不平衡是变化的动力和源泉。绕核运动的电子能辐射出比其自身速度大得多的光子。在物体整体的运动速度和温度很低时,放射性元素能自发地发生衰变,这些现象都是物体内在的不平衡性的矛盾运动的结果。
现在我们可以回答为什么光子能够使物体达到光速的问题了,物体吸收外界能量后削蚀结合能,使反应的阈值降低,增加粒子的运动速度,同时使内部的不平衡性更加汹涌,某些原子便一举突破结合能而产生核裂变辐射能量。凡吸收一份能量就削减一份结合能,放出两份能量。多出的能量是怎么回事呢?多出的那一份来自于质能。平时质能被结合能禁锢着,一旦外界的能量或者内部的不平衡运动解除了封锁其的结合能,质能就表现出来了。平时(在低速低温阶段)在没有动用质能的情况下,接收的能量被物体贮存起来,体现在速度的增加或温度的升高上;或者辐射出去,这时是接受一份能量辐射一份能量,在这些过程中,从经典物理学的角度看也不存在违反能量守恒原理的地方。当在动用了物体质能(质量亏损)的情况下,接收一份能量,就放出两份能量,持续接收,持续释放,这时是少进多出,直到把整个物体剥蚀殆尽。所以说本身只有光速的光子能使物体达到光速,只是物体已非原来的物体了,它已经变成了一个个的光子。
质能是爱因斯坦首次提出的概念,这是一个伟大的创举。在有了质能的概念后,我们就能推导出质能的公式。根据新推导出的动能公式: ,当V=C时, ,此时动能和质能是相等的,即E =E = ;当V=0时,E =0,又根据质速关系式 ,知物体在V=0的静质量是V=C时的质量的 倍。又因为在质量与能量的关系中,在它们中间只有一个速度常数C,因此,若质量在V=0时为V=C时的一半,则对应的能量在V=0时也应该为V=C时的一半。故在V=0时的质能为 。通过类比可以推论:质能应与质量具有相同的增长方式,C是速度常数(位置确定条件下C是不变的),质能与质量成正比。则质能的一般公式为: 。
我们现在简单计算一下原子弹、原子反应堆释放的能量。设原子裂变产生的质量亏损为△m,那么根据公式 计算所释放的能量为 ,这里请注意由于裂变前要吸收能量以消解结合能,该结合能为 ,所以裂变产生质量亏损所释放的能量净值为 。如果我们把原子弹的爆炸作为一个整体事件看待,核爆炸近乎是一个封闭的系统,似乎在核爆的过程中并没有从处界接受能量,但实际上,爆炸过程虽然短暂,却是分步进行的,单个原子核反应的数量以几何级数传递增加,后面的核原子是在接收了前面核子发生裂变而放出的能量后才发生核反应。所以原子弹性的爆炸也经历了一定的时间,只是这个过程非常短暂罢了。虽然每个小核反应释放的能量为 ,但由于每次核反应都要从系统中吸收 能量,否则就不能发生核裂变,所以原子弹爆炸释放的能量是
用质速关系式计算出的质量为总质量,其中包括了物体的本体质量(剩下来的质量)和因辐射而损失掉的质量。实际上,随着速度的增加,物体本体质量总的来说是下降的。物体本体质量与速度关系式为M=2M -2 M =(2-2 )M ,所以看一个公式首先要弄清楚公式中各个字母的真实含义,否则有可能发生困惑和误解。
由于能量是量子化的,因此物体的质量和速度的增减是不连续的,而呈现高度高低不一的阶梯状,这在微观粒子中表现得尤为明显。粒子速度与质量的增减是突发性的,不过变化的总体方向是确定的,也是可以预知的。当粒子接受外界能量(如电子、质子在电场中加速),其速度的总的方向是增加的,而本体质量却是减少的。但在该过程中,粒子的速度不是单调地增加,质量也并非一味地减小,粒子要发生轫致辐射,速度在增加后会突然减小,辐射出去的质量(能量)是上次辐射后增加的质量(能量)的2倍。减速和瘦身后的粒子又接受能量,质量和速度在某一范围内再次增加,当接受的能量达到某一定度时,粒子再次产生辐射,速度和质量再次降低,循环往复,粒子不断地瘦身蒸发,最后逐步分解成光子。前后辐射的光子的频率和能量是不同的,一般地说,在低温低速阶段辐射的光子的频率和能量比较低,随着速度的增加、温度的升高,辐射的光子的频率和能量也会增大,“粒子”的平均速度也在粒子不断解体中化整为零式地逼近和达到光速。从上述中可知,质量和速度根本不是连续光滑的曲线所表示的函数关系。所以,即使最好的质速关系式,在微观世界里也只是一种对客体实际情况粗糙近似的描述。这有点类似于量子力学测不准原理,不过,对同一粒子来说,本体质量与速度是分立对应的,也是确切的,二者可以用分立的表格法进行精确的描述。
粒子在某一状态下接受何种多大的能量,以及何时辐射?都是确定的(上帝安排),当然,粒子发生反应的度或阈也可能不是单值的,也有一定幅度,就象光谱线,但幅度毕竟还是很狭窄的。度与度之间有的宽,有的窄,总的趋势是随着速度的增加而变宽。宏观物体包含了大量的微粒,从宏观的角度看,宏观物体处于相同的运动状态中,但从微观的角度看,微观粒子的运动状态并不是完全一致的,这类似于无规则的布朗运动。微观粒子在碰撞、速度的方向与大小表现出宏观运动控制下的独立性和随机性,也正是由于这种整体控制下的小范围的随机性,使得宏观物体表现出运动状态的连续性。有时粒子只接受能量,并不立即辐射,此时粒子的速度和质量逐步增大。与此同时,粒子的内部结构也在发生着变化,接受的能量不断削蚀着粒子的内在结合能,使其内部的亚粒子的结合变得没有先前那么紧密,使之越来越离散,越来越蓬松。好比是联邦演变成子邦联,进而解体,变成一个一个的光子,质子在强力加速器中的高速阶段也许就是这种情形。
在没有向外辐射(如黑体)的前提下,物体接受能量,质量是增加的。但是,绝对的黑体是不存在的,速度只是从一个侧面反映了物体质量的变化情况,并不能全面地反映出物体的质量变化情况。能量有多种表现形式,有位能、内能、电磁能等等。内能与外能不同,内能主要是指内部粒子的热运动,与物体的比热和温度的高低有关。外能是指机械能,主要是动能。内能与外能应该是在一定条件下可以相互转化的,但我们目前还不知如何转化的,以及转化规律。我们说质速关系,其中的速度是物体整体的外在速度,这个速度与物体的动能相联系,与物体的内能没有什么很大的关系。即使物体的动能相同,内能也不见得一样,内能也是能,也有质量。显然,外在的速度怎么能算出物体的质量呢?
物体的质量与物体所有形式的能量有关,内能越大(温度越高),质量越大;动能越大(速度越快),质量越大;位能越大(距离越远),质量越大。质量的增减与这三个因子有共同的关系,任何其中一个因子都不能决定物体总质量增减量,也就是说不可能有其中某一因子与质量的关系式。要正确而全面地反映质量的变化规律至少要把上述三因子包括在内,形成一个综合的质量决定式。
物体受到外力做功的情形下,物体要接受能量。接受的能量是怎样在内能和外在的机械能中进行分配?这是值得深入研究的课题。机械能中,动能与位能是捆绑在一起的,二者不可分离。而内能具有相对的独立性,特别是在低速低温阶段,与机械能没有明显的相关性。即使存在相关性,也是间接的,是通过物体辐射而实现能量形式的转换。例如直接给物体加热,物体的内能增加,而外在的机械能可以不增加,也就是说物体没有发生运动或运动加快。内能增加,也就意味着质量的增加,内能与质量这种情形下呈现出直接正向关系,关系式如下:△Q= △MC
一般而言,物体在接受能量的同时,也加强了对外辐射,仰制了质量的增长,甚至于使物体质量小幅减少,当外界能量没有破坏基本结构的前提下,质量的增减是可逆的。当外界能量大到破坏物质结构时,物质的原先结构不能恢复,质量的减少不可逆。温度的增减造成物体质量的增减,我认为没有办法进行精确称量,这是等于用秤称能量。所谓用天平称量物体在温度高时和温度低时的重量(质量)的实验,作出物体温度升高,质量减少(或增加)的结论,都是骗人的鬼话。
实际上,并不存在一个普遍适用的质速公式,譬如说,本人推出的质速公式不适用于光子,光子没有低速阶段,它的质量几乎是不变的,电子、质子、中子等基本粒子由于结合得比较紧密,既不容易接受能量,也不容易辐射能量,它们也不适合一般的质速公式。每种物质有各自的结构和特点,要说有质速关系,也都是独特的,可以说没有一个统一的精确的质速公式。相对论质速关系式和经典力学质速关系式都犯了片面性错误,都把速度当作影响质量增减的唯一因素。实际上哪有这么简单?世界是普遍联系的,是相互影响的。在这个问题上,质速关系式至少忽略了位能和内能对质量的影响。这样带来的直接后果是能量和质量守恒定律的破坏。如果那样,向上丢一块石头,速度不断减小,那么石头的质量也要相应的不断减小,显然,质量和能量守恒性都被破坏了。殊不知石头的动能在不断减小的同时,势能却作了等量的增加,石头的总能量并未有丝毫的改变。根据质能关系式,能量没变,质量自然不变。速度减小,只能说明动能减小,并不能说明总能减小,也就不能说明质量减小。因此可以说,根本就不存在质速关系式。但当物体的速度达到光速或接近光速时,动能成为总能的主体,位能的变化量一般只占总能的极小部分,因此在一定程度上可以近似地把动能视作总能。如光子从太阳表面发射至地球,势能的增加量(等于该光子的动能减少量)只占动能的百万分之4.2。质速关系式把光速作为标准,把物体动能的增减折算成光速下质量的增减是有一定程度的可信度和合理性的。

5,万有引力公式的完善
万有引力形成的机理现在尚不明了,说法莫衷一是,但基本倾向于物体形成引力场,引力是通过引力子为媒介而产生的一种相互吸引的作用力。在这里我提出另外一种新观点:宇宙中的所有物体都在其平衡位置运动或振动,无论物体的大小和运动的快慢。这样的世界是有序的世界。但运动是绝对的,平衡有序只是相对的。宇宙中充满了矛盾,物体内部也时刻在矛盾运动着,平衡随时可能被打破,宇宙被扰动,牵一发而动全身。从道理上讲,我们向上抛一块拳头大的石头,就打破了整个宇宙的平衡。当然,影响并不是同时发生的,而是以有限的速度(光速)传递的,影响作用也不是大小一样的,而是随着距离的平方而递减的。维系宇宙外在矛盾运动的是机械能转化和守恒定律,任何物体运动都不能违反这个定律。当运动平衡打破时,宇宙立即采取措施予以制止,加以修复,达成新的平衡。运动平衡打破时,物体抵抗和力图恢复原先平衡状态的表现就是引力。
从个体的角度考察引力:一切物体都在运动,各运动物体都处在动态平衡中。运动自由的物体将处在平衡位置运动,不自由的受迫物体(主要指物体中的一部分)则努力争取平衡位置,物体这种表现出的争取平衡位置的倾向和行为就是引力。举例来说,行星作为整体,它是“自由”的,它在自己的平衡位置绕太阳运动。地球的平衡位置就要它的运行轨道,地球上各物体的初级平衡位置就是地球的中心。地球上这么多物质不可能都能占有中心位置,怎么办呢?上帝解决这个问题采取了竞争上岗的办法,能力强者占据权力中心---平衡位置,弱者被排挤至边缘地带。竞争中能力的强弱主要是依据物体的比重,比重大的靠中心,比重小的靠边站。当然也不尽然,所以在地壳中有重金属矿物。物体虽然被迫排挤到边缘,但它要回到中心的努力并没有放弃,一有机会就要向中心(向往的平衡位置)运动。这就是苹果往下掉的原因。
物体为什么要向往中心呢?这是上帝的规定。上帝要求每个系统各物体间的位能尽量保持最低状态。位能最低状态是什么状态?位能最低状态就是所有物体都在中心位置上。这显然是矛盾的,也是不可能的,也就是这个矛盾孕育了引力的产生。与物体向系统中心运动相抗衡的因子有两个:一是物体的运动,运动具有扩张的性质,这个性质也体现在宇宙对原平衡状态的维护上。从这里我们可以看到引力和斥力并不是一成不变的,在一定条件下是可以相互转化的;二是其它物体的支持作用。
假如我们把A、B两个天体作为一个系统来考察,为了减少系统的位能,A、B将会相互靠近,直至合为一体。我们把物体相互接近的行为想象为由它们之间的引力所引起。但实际上宇宙中有无穷多个天体,只有两个天体的封闭系统是不存在的,每个物体都与其他物体发生着相互作用,相互影响。当A物体向B物体接近,以减少与B物体的位能时,可能增加了与C物体的距离,扩大了与C物体的势能,C物体必然要阻止A物体向B物体的运动。我们同样可以把C物体对A物体向B物体运动的阻碍看作是C物体对A物体的引力,或者看作是B物体对A物体引力的反引力。物体的运动的动力来自于系统位能最小化的趋势,这是引力的成因。物体的运动也是不自由的,要受到许多天体和因素的制约。这种制约既可看作是引力,也可看作是斥力,问题是从哪个角度去看。这也是只有万有引力,没有万有斥力的原因。
万有引力是宇宙的主宰力量,万有引力定律是牛顿在开普勒天文学三大定律的基础上总结出来的。事实表明万有引力定律是相当精确的,不但成功地解释了天体运动的许多现象,还成功地预测和发现了一些新天体。但是,随着科学的深入发展,万有引力定律也暴露出了问题,主要是精度问题。如万有引力定律对水星43”/世纪的额余进动无法解释;对光线经过太阳等大质量天体时所发生的偏折,经典理论的计算值为0.875角秒,而实测值是它的两倍,这些现象表明牛顿万有引力公式还不是十分的精确,需要加以完善.
爱因斯坦推翻了万有引力定律,另起炉灶,创立了一种全新的理论-----广义相对论.这是个关于时空的新理论,彻底变革了人们在牛顿经典理论下形成的时空性质的观念,并作出了许多令人匪夷所思的推论。在我看来,广义相对论与同狭义相对论一样的荒谬,逻辑混乱,矛盾百出,把现代物理学的发展引向了歧途。
怎样修正完善万有引力公式呢?我认为经典公式大体是不变的,修正只须在原公式的基础上进行有针对性的局部的修整即可。经验和一些现象给我们启示,碰撞的程度与两物体的相对方向和速度是相关联的。光速是有限的,光是一种电磁波,电磁场的传播速度自然是光速。对于引力波的传播速度,科学界否认了瞬时性的说法,基本倾向于与光同速。物体在引力场中运动,其所受到的引力除了与构成引力场强弱的、在原公式中已有反映的几个因子(m、M、r)相关外,还与物体的运动速度(v)相关,作用力成了速度的函数。万有引力定律是在静态(或低速)的条件下建立起来的,没有考虑运动对引力产生的影响。天体绕其所在系统的中心体运动,运动轨迹是椭圆,即天体与中心体的距离不是固定的,因此天体与其中心体有径向运动。我认为径向运动加上引力的传播速度的有限性,将对引力的大小产生影响,这可能是绕行天体(行星等)产生进动的原因。
速度是怎样参与引力作用的呢?我们可以作如下逻辑推理:速度(v)对引力的影响可以等价地看作是通过对运动物体质量(m)的影响来实现的,而质量(m)与其自身能量的关系,我们在前面讨论过了,二者是同质性的。而能量与速度平方(v )相关联,所以引力也应与速度平方(v )相关联。惯性离心力公式F= 从旁佐证速度以平方v 的形式与引力F发生关系。经过综合考虑和逻辑推理,可以得到引力速度效应因子
γ=1+ 设 β    则γ=1+β cos A
γ:速度效应因子; v:物体在引力场中的速度; c: 物体所在处的光速; A:物体运动方向与引力场方向的夹角。
修正后的引力公式为:F=γ
下面用修正后来的引力公式计算射到地球上的星光经过太阳折射后的偏折角。
计算光线从太阳到地球所发生的偏折角,然后倍之,则计算出了星光经过太阳到达地球所发生的偏折角。把光子在太阳上作平抛运动,根据经典理论有:
水平方向的分速度V =C
竖直方向的分速度V =gt
方向 tanβ= =
g是太阳的引力加速度;g=γ ,(R为物体到日心的距离),显然g不是常量,R不同,g就不同。在太阳表面 =γ ,(r为太阳半径),太阳的引力加速度在地球的值为 = γ (R 为地表到日心的距离).要计算光子在太阳表面作平抛到达地表时的偏折角,首先要计算出光子到达地表时的V ,而计算V 又涉及到用什么g值的问题.这时的g 值实际上是从太阳到地球的平均加速度,其值为太阳引力加速度在日表的 值和在地表的 值的比例中项 =γ 。对于光线来说,γ基本上等于2,因此平均加速度 = ,而t≈ ,将 = 和t≈ 代入公式tanβ= = 中,得:
tanβ= ,当β角非常小时,tanβ≈β(弧度),计算太阳两边的偏折角α=2β= ,与实测值相吻合。
带电体在电场中运动的受力情况与物体在引力场中的受力情况有所不同,电场有正负电场之分,带电体有正负电之别,经过总结,得出如下规律:a,带电体为正电荷,当带电体顺着电场方向运动时,速度效应因子γ=1-β ;当带电体逆着电场方向运动时,速度效应因子
γ=1+β ;b,带电体为负电荷, 当带电体顺着电场方向运动时,速度效应因子γ=1+β ;当带电体逆着电场方向运动时, 速度效应因子γ=1-β 。
修正后的库仑公式为:F=(1±β cos A) =γ
质子、电子在加速器中加速,出现质量增大现象,主要是由人的错误的认识而产生的误判。速度增加引起质量增加是虚假增加,纯粹是因作用力的减小而转嫁过来的。下面谈谈具体的转嫁过程:
测定带电粒子质量的公式为:m= ,(B:磁感应强度;U:极板间电势差;r:带电粒子在磁场中的运动半径。)
当带电体的运动方向与受力方向一致时,带电体运动加速,γ减小,加速度减小,这种加速度的减小可视为带电体所带电量q的减小。根据库仑公式,q的减小意味着作用力F的减小。从修正后的库仑公式(F=(1- 可知,带电粒子的运动速度增加,作用力F减小,F减小等价于表观电量q的减小。问题产生了,在计算带电粒子的质量m时,我们不管带电粒子的运动速度多大,一律把电量q看作不变的,而实际上表观电量q是随着速度的增加而减小的,把它作为不变量代入公式计算,这等于人为地把电量q给扩大了。从测定带电粒子质量的公式可知,扩大电量q等于扩大质量m,这就是质量随速度增加而增加的由来,可见是人为失误造成的假象。所谓的相对论质速公式的实验证实很可能都是一些浠里糊涂的伪证。
我们推出了作用力速度效应因子γ,现在回过头来,问γ是对万有引力公式,或库仑公式等号右边哪一项的修正呢?我研究后认为,比较合理的推论是:γ是对引力常数G、静电常数K的修正。因为G和K都是“静态”条件下的数值,条件变了,“静态”变成了动态,G、K的值理所当然要发生变化。“真空”不空,真空也是有性质的,常数不常,常数也要受到特定的环境因子的影响,要受到某些空间性质的影响,环境变了,条件变了,常数也要作相应的改变。但是,既然是“常数”,则有其稳定性的一面,其变化率是非常低的,在一般情况下仍是可作不变量处理的。
6,关于光子的质量
光子是有质量的,不但有动质量,也有静质量,没有任何实验和现象表明光子的质量是0。光子的静质量为0是爱因斯坦在相对论中所作的野蛮规定,这不符合事实,也不符合哲学原理以及被无数事实证实了的物理学原理,如质量守恒原理、动量守恒原理和能量守恒原理,同时也违反了分母不能为0的数学原理。光子静质量为0的规定,除了符合相对论自身的需要外,简直百无是处。
爱因斯坦相对论把光子的静质量规定为0,这是该理论不得以而为之的事情,因为根据其质速公式M= ,若不把 设为0, 光子的质量得变成无穷大,这显然不符合客观事实。把光子的静质量设定为0后问题就解决了吗?显然没有,分子规定为0,并不解决分母为0的问题,问题的症结是分母为0。这种解决问题的方法就像别人脚发痒,却去搔人家的头。问题不但没有解决,反而产生了更多的矛盾和问题,使许多理论和公式失去了物质基础。爱因斯坦相对论把光子的静质量设定为0是没有依据的,它唯一的所谓的理由是没有静止的光子,这条理由看似有理,实际上也是站不住脚的,没有静止的光子与光子的静质量为0没有逻辑的必然性。我们既然都承认运动的光子是有质量的,那么光子被吸收后其质量到哪里去了?消失了吗?再说物体的质量又是怎样增加的?质量的增加岂不成了无源之水,无本之木?质速质能公式也岂不是成了自相矛盾的公式?有人说能量与质量相互转化了,这种说法的实质是说能量可以是不带有质量的纯能量,有这样超脱于质量之上的纯能量吗?从相对论质能关系式E=mc 可以看出,能量与质量是不可分离的,爱因斯坦也否定了纯能量之说。我认为质量是物质最本质的属性,既不可无中生有,也不可有中变无。质量和能量守恒原理无论对宏观世界、微观世界,抑或是宇观世界,以及无论处于何种参照系及其之间何种复杂的变换,都是亘古不变的绝对真理。的确没有静止的光子,但我们可以把光子想象成被物体吸收后附着于物体上的质量残余,或物体发射光子时一 部分物质随同能量的抛离。
把光子的静质量设定为0,也与现代物理实验结果不相符。 的质量是电子静质量的264倍,这在微观粒子中质量不算小了。当 加速到0.9975c时,按爱因斯坦公式计算,其质量增加到静止时的14倍,即为电子静质量的3735倍,同时变成两个光子,这两个新生的光子也理所当然地继承了 的质量。现在假若这两个光子被静止物体吸收后重新组合成 介子,若光子的静质量为0,那么重新组合成的 介子静质量理应为0, 介子经过这样一次循环后,这么大的质量就无形地消失了,岂不荒谬?
光子是一个普通的物体,怎么可能会没有质量呢?早上起来,拔掉一根白头发,我不能称出这根白发的重量,我也不知道我拔掉这根白发后体重减轻了多少,但我知道我的体重一定减轻了,减轻的体重就是这根白发的重量。同理,物体辐射光子,物体的质量一定会减少,减少的质量一定是那个辐射出去的光子的质量,并且可以说是光子的静质量。我们平常人没有办法称出一根头发的重量,但如果你有一头浓发,现在要剃成光头,剃头前后,你各称量一次体重,这样你就可以知道你剃掉了多少重量的头发,也就知你减少了多少体重?如果你有足够的时间和耐心,你可以把头发收起来一根一根地数一数,你就能知道每根头发的平均重量。同理,物体发射光子后质量减少,这“亏损”的质量就是所有辐射出去的光子的质量之和,如果你能计算出光子的数目,你就能知道光子的平均质量。因为辐射,太阳每分钟有5亿吨的质量亏损,这些亏损的质量可视作静质量,它哪里去了?它被这分钟之内辐射的所有光子给瓜分了,每个光子或多或少都分得了一点静质量,这分得的静质量就是光子的静质量,怎能说光子没有静质量呢?如果光子被物体吸收,光子把自身携带的质量交给物体,与物体融为一体,物体的质量增长了。没有一条天理证明光子的质量是0。
质速关系式只能反映物体在速度增加过程中质量变化的大概情况,并不能全面准确反映质量的变化情况,譬如说,质子从0.8C到0.99C质量一直是增加的,但到达0.99C后,突然辐射出光子,质量就下降了。光的情况更特别,它从“静止”到光速一步到位,中间没有加速的过程。我们知道,物体吸引能量,质量增加,辐出能量,质量减小,不吸收不辐出,质量就不会有增减。光子的生成和“死亡”,能量和速度都没有一个逐步增减的过程,所以光子的静质量与动质量应是一样的。实际上,所谓“动质量”“静质量”都是不必要的概念,都是爱因斯坦为自身理论的需要而臆造出来的,但所起的作用没有使他的理论变得自洽完善,却是搞混了人们的思想。物体的质量是一个开放的系统,一种状态对应一种能量。严格地说,物体吸引或辐射能量后就变成了另一个物体,不再是原来的物体了,质量也是各自物体的质量了,所以“动质量”和“静质量”是两个不同物体的质量,并不是同一个物体的两个不同的质量。由于各种概念和矛盾交织在一起,这个问题很难阐明清楚,只有靠各人细心揣摩了。
泛泛地说光有多少质量是没有意义的,因为光也是一个群体概念,就像问人有多重一样,谁能回答呢?大胖子几百斤,小孩子几斤。只有问具体的某个人,人家才能告诉你他有多重。同样道理,只有问具体光子的质量才有意义。光子的身份标志是波长,科学家发现光子的能量(E)与频率(f)有如下关系:E=hf,(h:普朗克常数)。结合质能关系式E= ,可以计算光子的质量: m= 。通过计算可知,有的光子的质量并不小,如γ射线,它的质量有的可能比电子的质量还大。
7,关于光子是最基本粒子的讨论
我认为光子是我们目前所认识世界中组成物质的最基本微粒,又是能量最小单元。E= 我们看到物质和能量在光这点上作了最终最直接的交汇,二者合二为一。光既是物质的载体,又是能量的载体,我相信物理学上所有其它的所谓的基本粒子最终是通过光子以不同形式组合起来的光包。
光也是能量的终极形态,所有看起来形式不同的能量最深层次的形态都是光,各种不同形式的能量之间的转化最终也是通过光波进行的。只是我们目前对一些转化过程尚不甚清楚,如物体运动宏观上的机械能与物体微粒振动的热能是如何转换的?我们目前只知道他们之间表面上的量的关系(热动当量)。对不同形式的能量转换机理稍许清楚的是光热转换,那是处在不同能量轨道上的电子跃迁。当电子吸收光子跃迁到高能轨道上时,原子振动加强,物体变热;当电子跃迁到低能轨道上时,原子振动减弱,物体温度下降,同时辐射光子。
物体吸收能量,质量增加。细细想来,物体质量增加有两种方式:一种方式是通过增加内能的方式,给物体加热,物体吸收能量,温度升高,质量增加,这种方式一般可以不增加物体的运动速度(平动);另一种方式是增加物体运动的能量,使物体的运动速度增加,从而增加质量。物体的运动速度(平动)与物体的内能有没有关系?有什么规律?对此类问题研究不多不深。我在新华网站上发了一道征解题:“问在宇宙飞船发射、运行和返回中,置于其中的宇航员、一盆敞开的水和一壶密封绝热的水的温度如何变化?”其意思是想搞清楚物体的平动与其内能的关系。我把物体的能量分为四种:动能E 、内能E 、结合能E 、电磁能E ,这四种能合起来是质能E ,它们好象有如下关系:E =E +E +E +E ,几种能量无时无刻不处在动态平衡中。结合能E 随着速度的增加而减小,物体静止时最大,等于 ,物体运动速度达到光速时最小,为0。在物体速度增加过程中,物体接受了多少外界的能量,物体结合能的值就减少多少,但是请特别注意,不是结合能与接受的外界能量对冲掉了,而是结合能在外界能量的作用下变成了其他形式的能量(如动能),能量并未减少,只是能量的形式作了变换,“死”能量变成了“活”能量;动能E 随着速度的增加而增加,物体静止时最小,为0,物体运动速度达到光速时最大,等于 ,在运动速度增加的过程中,物体逐步分解成了一个一个的光子,当速度达到C时,分解完毕,整个物体全部先后分解成了光子。光子没有其它形式的能量,只有动能一种形式;对内能E 与速度v的关系不甚明了,可以推之,当在v=0和v=c两种极端情形下,内能E 是不存在的。在物体加速过程中,内能随着速度的增加而增加,这实际上是内能与加速度的关系。至于内能与速度,考虑到物体外在速度越快内部变化越慢的现象,其这说明速度越快,内能越小,这种说法似乎有矛盾;电磁能是结构性能,当物体达到光速而分解成光子后,产生电磁能的结构体也就解体了,电磁能通过某种形式转化其他形式的能量,电磁结构体也不一定要等到物体达到光速时才解体,也许不到光速时,电磁结构体就破坏了。电磁能与速度的关系有许多尚未解决,值得进一步作深入探讨的问题。
能量是量子化的,光能是一份一份的,光子之间能否相互转化呢?即两个或多个长波变成一个短波(不是组成一个联合体——波包,而是指组成一条光波)?一条短波裂变成两条或多条长波?我想是可以的,但转化也许只能间接地进行,需要一个加工车间,这种情形在电子轨道跃迁中大量发生。前面讲过 介子衰变成两个光子的例子,我分析后认为介子在加速到0.9975C时,还不可能发生衰变,因为 介子是由若干个光子组成的光包,在0.9975C时还有结合能,这个残剩的结合能可以计算出来。我猜想此时 介子一定接受了外界的能量, 介子在接受到最后一份光子后速度突增到C,又立即衰变成两个光子,过程是突发性的,时间极短,仪器可能测不出来,以致误认为在0.9975C时发生衰变。如果这样,则接受的光子(长波)被组装到新光子(短波)中去了。
物质和能量本质是一样的,它们之间的所谓转化只是从不同的角度去量度后的数量换算,从形式上讲,微观量子化的能量(光子)是如何转化成从宏观角度观察为粒子的呢?我想总不会是光子被物体吸收后象雪一样覆盖在物体的表面,或者在一般情况下物体多出一些电子、中子、质子之类的粒子来。但又如何进入物体中,成为物体的一部分的呢?我作如下推测:光子(能量)进入物体后,象水渗入红砖中一样,被各种粒子吸收,变成物体自身的能量(如电子跃迁到高能轨道上)增加物质的热运动,消解物质的结合能。物体内部各粒子在接受能量的同时也接受了光子的质量。粒子吸收光子后增加的质量为 ,所以即使同类的粒子(如电子)因其运动速度不同,接受的能量不同(光子的频率不同)每个个体的质量也是不尽相同的。同理,物体吸收能△E量后增加的质量为
△m=m -m =2△E/c ,△E从这里我们可以比较清楚地看出,假若光子的质量象爱因斯坦相对论所说的为0的话,那物体吸收能量后质量增加将无从谈起,这与前面讨论的关于光子质量的内容相照映。物质的总结合能在通常情况下是很大的,物体在绝对0度时,当(T=0),一切运动都停止了,这时物体的总结合能最大,为 ;物质衰变,或物体接受外界能量速度达到c(假设),最后全部离散成一个个光子时,物体的结合能最小,为0。物体的结合能始终处在 ----0之间,随物体运动速度的增大而减小(或者在以加热物体为能量增加的方式下,结合能随物体温度的升高而减小)结合能公式应该为: (k为常数)。物体除了光子没有结合能外,其余一切物体(包括基本粒子)都有结合能,凡有结合能的物体不可能达到光速。物体的总结合能包括多个层次的结合能,结合能有多种表现形式:万有引力、电磁力、核力……。当物体吸收的能量达到 时,物体的热能(或者称动能)完全消解了结合能,物体离散成一个个光子。结合能的大小与其所在部位的物质密度呈现正向关系,密度大的地方结合能大,结合能大的地方(如原子核)释放的具有媒介作用的粒子(r光子、介子等)的能量通常也大。
实验证实,不同频率的光子在媒质中的速度是不同的,于是人们担心波包在媒质中会逐渐扩展而消失,我认为这种担心是没有必要的,在低速时,波包的结合能接近该波包的质能 ,这是一个很大的相对量。层次越深,结合能越大。在一般情况下,波包的速度不会太大,因此波包在媒质中一般不会因扩展而解体。当速度达到光速时,波包解体,离散成一个个的光子,这反而证实了波包的存在。
世界的物质是统一的,又是多种多样、丰富多彩的。纵观许多所谓的基本粒子唯有光子具有这个特性。所有光子都是一条不同频率的波,都具有粒子性和波动性,这是光的统一性。光波的频率差异很大,已知的有数十个精量级的范围,这样庞大的种类,再加上相位振幅等的不同以及不同种类的组合,完全有资格和条件做物质世界最基本的粒子。基本粒子可以相互转化,如电子就可能转化频率为6.16×10 赫兹的光子。值得注意的是,电子是有结构的,是一个联合体,是一个波包,而光子是没有结构的,是一条波。电子吸收能量后分解成若干条光波,一般情况下,吸收或辐射光子是逐步进行的。世界上的物质千差万别,林林总总,但其基本粒子是一样的。因此我推断在低温低速阶段,虽然不同的物质辐射的光谱是不同的,具有标识物质种类的特征,但当温度或速度达到一定量度后,所有物质辐射的光谱都将逐步走向统一。
爱因斯坦创立相对论后,致力于统一场论的研究,虽未成功,但我认为其思想是正确的,我坚信有统一场,我相信世界原理是和谐和统一的,物理学的规律也是简单、和谐和统一的。
[楼主]  [4楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/16 15:09 

8,相对性原理和参考系
自从相对性原理被伽利略发现之后,科学的天空变得开阔起来,研究方法也变得简单了。但是,自发现至今有几百年的时间过去了,我们对相对性原理背后的原因仍是研究得不多,知之甚少,知其然,而不知其所以然,致使我们在一些科学研究中仍时时感到困惑和茫然。
宇宙中有无穷多的天体,宇宙中的天体划分了层次,如星系、恒星、行星和卫星,至于星系上面有多少个层次,我们现在还不得而知,但肯定是有的。所有的天体都在运动。但是天体的运动不是杂乱无章的,运动是有规律的,恒星围绕星系中心运动,行星围绕恒星运动,卫星围绕行星运动,井然有序。维系天体上下级关系而不致系统分崩离析的力量是万有引力。但是,举例来说,太阳为什么没有把地球吸引过去呢?因为地球围绕太阳的运动产生了一种离心力,该离心力与地球受到太阳的引力相抗衡,并且基本相等。这就是说,地球虽然时刻要受到太阳引力作用,但是由于其围绕太阳运动造就了与太阳引力基本相等的离心力,致使地球受到的合力基本为0,也就是说地球相对太阳的重力为0,这也是我们通常所说的“失重”状态。
引力无处不存在,所有天体都在围绕上一级天体在运转,并在上一级天体的带领下围绕上上一级天体在运转,如此类推上去。由此可知,所有天体的运行轨迹都是曲线,所谓的匀速运动、直线运动和匀速直线运动实际上是不存在的,只是存在于人脑的理想情况,是一种在精度允许范围内的近似的描述。举例来说,火车在水平笔直的路轨上运动,我们往往把它描述为直线运动,实际上它是沿着地面围绕地心做的曲线运动。
运动是相对的,要涉及到参考系的问题,同一物体相对于不同参考系其运动速度是不同的。以地球为参考系,月亮的运动速度为1023m/s。若以太阳作为参考系,则月亮的运动不是这个速度了,因为月亮在地球的带领下围绕太阳运动,所以月亮在太阳参考系中的速度应在地球的公转速度(30km/s)附近波动。
运动速度又是绝对的,这包含着两层意思。第一层意思是指速度标准的绝对性,在任何参考团中,相同的速度意味着在相同的时间内走过了相同的距离,这是基于时间和长度的绝对性而来的。第二层意思是说世界是有序的,分层次的,低级层次的天体围绕上级层次的天体运动,如地球围绕太阳运动,月亮围绕地球运动。由于低一级层次天体在继承了上级天体运动速度的基础上,又复合了自身绕上一级天体的公转速度,所以下级天体运动速度比上级运动速度快,如地球要比太阳的运动速度快,月亮要比地球运动速度快。有人会反驳说:地球的公转速度达30km/s,而月亮的公转速度只有1km/s多点,怎么说月亮比地球的速度快呢?殊不知,这是局部的相对速度,从更大范围看,月亮也是以30km/s的速度跟着地球绕太阳转,另外又加上了一个围绕地球转的速度,理所当然月亮比地球的速度快。天体发射的光的速度跟天体自身的速度反方向变化,下级天体比上级天体发射的光的速度要慢些,如地球的光速比太阳的光速慢,月亮的光速又比地球的光速慢。世界是复杂的,譬如说银河系,虽然整个银河系都在围绕其中心运动,但中心不是一个普通概念上的中心体,所以星系内部光速的变化情况可能更为复杂,有待进一步研究。
牛顿的绝对时空是对的,速度的相对性和绝对性同时存在。如果泛泛地说物体在宇宙中的运动速度是多少,则这个速度超脱于具体参考系的局限,或者说该速度是相对于绝对时空而言的。天体散发的引力场在空间是连续的,因此空间中运动的物体所受的力的变化也是连续的,速度的变化也是连续的。每个天体都有一个以脱离速度为标志的势力范围,如果在天体上发射的速度超过了这个标志线(V= ,M:天体质量,r:天体半径),则原天体就管教不住了,就要交由上一级天体来约束和管理。如地球的脱离速度为11.2km/s,超过这个速度,物体就挣脱了地球的引力而成为绕太阳运转的行星。在接近光速火箭内发出的光,相对火箭还是光速,这句话不错,顾名思义,光的速度自然是光速.但是虽名称同为光速,可实际的光速值可以天隔地远。有的,如类星体发射的光速可以是地面光速的几倍,有的,如刚才所说的接近光速的火箭发出的光,其相对火箭的速度恐怕可以不到10km/s.
物理定律在一切参考系中都具有相同的形式,这就是相对性原理.相对性原理背后的道理是什么呢?我们以具体事例来阐述.我们在考察地球系统内的物体的运动和受力等问题时,完全不用考虑太阳、银河系对物体的作用和影响,而只须考虑系统内部的情况即可。为什么呢?我们知道,改变物体运动状态是有力作用的缘故。太阳对物体的确时刻有引力的作用,但是物体随地球公转,产生的离心力基本恰好与太阳的引力相抵消,这等于我们不用考虑太阳的引力作用,当然也不用考虑公转速度带来的影响,一切都抹平了。同理可知,银河系的引力也同样被太阳带领其家族绕银河系中心公转速度产生的离心力给抹平了。上一代的债权债务由上一代都结算清楚了,下一代完全不用担心。也就像图画簿,揭开了新的一页,一切可以从头开始。由于系统外的物体对系统内的物体作用力为0,所有的惯性参考系都处于同一起跑线上,自然它们的运动学规律形式上也是一样的了.
天体绕中心体运动产生的离心力并不总是与中心体对其的引力恰好相等的,因为天体运行的轨道不是正圆,而是椭圆,再加上引力的传播不是瞬时的,而是以有限的速度传播的,这些因素导致了引力与离心力的微小差异,所以宇宙中所有的参考系都不是精确的惯性系,这也导致了天体在绕中心体运行中的进动现象。
例:若月亮位于太阳与地球之间,离地球38万km,求月亮分别相对于地球和太阳的运动速度.
解:设月亮相对于地球的速度为 ,相对于太阳的速度为 ,太阳的质量为 ,地球的质量为 ,月亮的质量为m,日地距离为1.5×10 m,则月亮到太阳的距离为:
1.5×10 -3.8×10 =1.4962×10 m
列方程: ,
根据数学知识知,等号两边同时加或减一个相同的数,不影响整个方程的解.这就是说,引力与离心力可以相等,也可以不相等.大量的天文观察事实和计算表明,在各个参考系中,引力和离心力是相等的,即方程两边都等于0,可以分别计算.
代入数据计算得:
如果单纯从引力方面考虑,月亮则在日地之间离地球26万km处取得引力的平衡,离地球更远一点的话,则要被太阳吸引过去.之所以月亮在离开地球38万km而仍然甘心做地球的卫星,没有被太阳吸引过去做它的行星,正是因为月亮相对地球和太阳有不同的运动速度,产生了不同离心力的缘故。
9,光速是不变的吗?
说光速不变起码要有两方面的证明:一是速度叠加,一是位能转化。以前做的光速叠加实验,光速测量精度不够,不能算是合格的实验,而位能转化实验根本就没有做。可以说,爱因斯坦的相对论是建立在没有得到证实基础上的空中楼阁。
在光速变不变的问题上,最著名的实验恐怕要数迈克尔逊---莫雷的实验了。相对论者也每每拿这个实验说事,实际上,迈莫实验根本不能用来说明光速是否可变。迈莫实验全部在地球上做的,地球好比伽利略做理想实验中的那条船,干涉条纹移动为“0”是必然的实验结果,这用伽利略相对性原理很容易说明。要观察到地球公转速度引起的干涉条纹移动现象,实际上不可能做到,但可以做理想实验:因为地球公转30km/s的速度是相对太阳参考系而言的,要观察到因地球公转引起的干涉条件纹的移动现象,必须在实验中体现这个速度。要体现该速度,那么置于地球运动方向上的那个臂上的反光镜应相对太阳静止,而以30km/s的速度与地球作相向运动,这时该反光镜相当于一个新光源。这样做才彰显了地球的公转速度,因而可以观察到干涉条纹移动。而原来的迈莫实验,虽然说是考虑地球的公转速度,但实际上,实验根本不涉及公转问题,起码在实验中没有体现出来,因而也就无所谓地球公转速度引起的干涉条纹移动现象,所以迈莫实验从根本上说来是一个无效的实验。迈莫实验并非没有发生一点干涉条纹移动现象,当然不是公转速度引起的,而是地球的引力和自转速度所引起的。在此,我有一个意外的天大发现,迈莫实验原来是一个地地道道的证实相对论错误的实验。根据爱因斯坦相对论“尺缩”效应原理,竖直的臂长不产生尺缩效应,而放置方向与地球运动方向相同的臂长将会产生尺缩效应,显然在此效应下的迈莫实验应该有干涉条纹移动现象的发生。此现象应该发生而未发生,说明了什么呢?说明运动并未产生“尺缩”效应,因而迈莫实验倒是恰恰证明了相对论是错误的。有人要讥笑我不懂相对论了,他们说“尺缩”效应要涉及到两个不同的参考系,观察者与被观察物体分别处于两个作相对运动的参考系中,这样观察者才能观察到另一个参考系中的被观察物体的”尺缩“效应,如果观察者与被观物体是处在同一参考系中,则是观察不到”尺缩“效应的。我的确不懂相对论,但还有起码的逻辑思维能力,为了清楚直观地阐述,下面以相对论的观点假拟一个实验,并进行正常的逻辑推理,用反证法凸现出相对论所谓的“尺缩”效应的荒谬。
地面上停着一列火车,车上有两根长度绝对一样的圆口钢管,一根顺着火车头尾方向水平放置,另一根竖立。火车开动后,地面的观察者会发现水平放置的钢管长度变短了,竖立的钢管长度未变,只是变瘪了。车上的观察者应该能感觉到竖立的钢管比水平的钢管要长些,当他用尺子测量的时候,却发现两根管的长度是一样的,两根管子排在一起横着量竖着量都一样。以相对论的观点看,这是不奇怪的,因为尺子也在变,在两个方向上的标准变得不一样了。假若车上的观察者有一根不变的尺子,尺子不会随着车子的速度的快慢而伸缩,标准是地面尺子的标准。当他用这根特别的尺子去量的时候,他会发现竖立的钢管与水平放置的钢管的长度是不一样的,测量的结果与地面观察者测量的结果是一样的。当然他不会有这样的尺子,好在伟大的爱因斯坦给了另一类可代换的尺子----光速不变的尺子。车上的观察者用这把新尺子就可使两根钢管因摆放状态不同致使长度不同的现象给揭露出来。观察者在车上做迈莫实验,他应该能观察到干涉条纹移动现象,只要光速不变原理和”尺缩“效应都成立。类比可知,在地面上做迈莫实验同样可观察到干涉条纹的移动。利用“尺缩”效应还可做很多有趣的实验,譬如说,车上有个圆环,当环面竖立与车前进方向垂直的时候,圆环是圆形后,立着转过90度,圆环变成椭圆了,就像川剧中的“变脸”。可是用尺子去量,椭圆的半径都一样长,又说明它是一个圆,也好比闻起来臭吃起来香的臭豆腐干,看着是个椭圆,量起来就是个圆。
相对论的两个参考系的条件并非必要,目的应是取“静系”的标准,如果能把静系的标准移植到动系中去,则可省去“静系”。所以,在一个系内做迈莫实验,应该可观察到干涉条纹移动现象。观察不到,只有一种解释,相对论不正确。
说光速不变之说毫无事实依据也不实事求是,很多人,包括不少著名的科学家都作过光速测定实验。他们进行了不同光源速率下的光速测量,结果不管光源的速率如何,所有测量的光速越来越趋于同一个数值,光速似乎与光源的速率无关。这就证明光速不变了吗?我认为理由不充分,它只能说明有关于光的速度变换不能再用伽利略速度变换。光速变不变是一回事,变多少?怎么变是另一回事。即使变得非常微小,只要是变了,就不能说光速不变。好比说给孩子量身高,今天量100cm,明天还是100cm,,连续10天都是100cm,便说这孩子不再长高了,这话能令人信服吗?
光速测量技术在改进中不断提高,现在确认达到米级的水平,这么快的速度能达到这个程度是很了不起的进步,但是要用这个精度来判断光速变不变仍是不够的。无数的实验充分证明了有关光速的变换不是伽利略变换,但没有一个实验能确实证明光速是不变的。本人研究后认为,涉及光速的速度叠加,是以能量守恒为基础的速度变换,公式为:
V:光源速度;C :以光源自身为参考系测出的光速;C :在地面参考系测出的光速。
举例来说,地面上有一快速列车,速度达到6000m/s,车内有一车灯,在车内测得的灯光速度为299792458m/s,问在地面上测得该车灯光速是多少?将数据代入公式得C =299792458.06m/s。从本例可以看出,光源的速度(6000m/s)这么快,可是复加在光速上,只能使光速增加那么一点点(0.06m/s).以前所作实验,有谁使用的光源有这么快的?一般使用的光源速度要低得多,再加上精度的制约,所测光速”不变”,得出光速与光源的速度无关的结论也就毫不奇怪了.
以上我们简单讨论了光速的叠加,现在我们讨论光的动能与位能的转化.光作为一个物体,一定是有质量的,光子在引力场中一定要受到引力的作用,一定有相对的位能,也一定像其它物体一样可以进行动能与位能的转化。当位能转化为动能的时候,光子的速度应该增加,当动能转化为位能的时候,光子的速度应该减小。由于光的速度太大,如果没有足够大的位能转化,转化后光子速度的增减是显现不出来的。这也是我们直到目前为止,尚没有因为位能的变化而测到光速变化的原因。光在引力场中,也可能保持光速不变,这倒不是光子的质量为0,质量是绝对不可以为0的,而是因为受到速度效应因子的影响,光子受到的引力可以为0。我们在前面给出的引力速度效应因子为γ=1+ ,对与引力场方向一致的光子来说,γ=2,“1”后面之所以是“+”号,主要是为了迎合光线经过大质量天体时光线偏折角计算需要,实际上我不能肯定一定就是“+”号,因为光线经过太阳的偏折角本身都没有十分的确定。也有可能是“—”号,如果是“—”号,则对光子来说,γ=0,光受到的引力为0,加速度为0,自然光速不变了。不管怎么样,光速变也好,不变也好, 结论应是在实验测量之后,而不应是在实验测量之前。
怎样才能弄清在引力场中光速是否发生变化呢?这就要到引力场中引力加速度相差尽可能大的两个可去测量的地方去测量光速,然后比较之,如利用空间探测器在离太阳不同距离的空间测量光速.根据经典机械能守恒公式: 计算可知,距日心5×10 m与1.5×10 m的空间的光速差约为6m/s.若算上引力速度效应的修正,则上述光速差约为12m/s.这么大的速度差应是完全可以测量出来的.
如果目前到遥远的太空测量光速尚有困难的话,那么也可以在地球上做这项工作。地球在近日点与太阳的距离(1.471×10 m)跟远日点与太阳的距离(1.521×10 m)相差有500万公里,若以未用速度效应因子进行修正的经典机械能守恒公式计算,两点的位能差可转化为0.1m/s的光速差,即近日点的光速比远日点的光速快0.1m/s, 若以修正后的机械能守恒公式计算,则近日点的光速比远日点的光速快0.2m/s.目前光速的测量正是在这个精度上止步不前,无论怎样进行精确的测量,光速值始终不能统一,我猜想其中的原因可能不光是测量技术和人为误差,另外一个很重要的原因是在轨道不同的地方光速本来就不同.所以在不同的时间中测量的光速应该是不同的,不过相差的范围不应超过0.2m/s.
有人说光速不变是有理论根据的,他们所谓的理论根据是指麦克斯韦光速计算公式:C = ,C :真空中的光速; :真空介电常数; :真空磁导率.那么,请问: 和 是怎么来的,它们都是不变的吗?又何以证明它们是不变的呢?实际上它们与真空中的光速属于同一性质的问题,变与不变都未得到证实,都有待于实验的确证,总不能用本身没有证实的东西来证实另一个待证实的东西吧!麦克斯韦理论并未说 和 是不变的。我认为 和 也是可变的,它们都是表示空间性质的物理量。假如真空真的什么也没有,那又何来的性质? 和 又是如何决定和产生的?在地球大气层外的广阔空间,我们把它称为真空,真空真的什么也没有吗?处处都一样吗?显然不符合事实,起码有引力场,引力强度处处不同。可以想象,如果真空什么也没有,则 和 要么是无穷大,真空中的光速为0; 和 要么无穷小,真空中的光速无穷大。这两种情形都没有发生,只能说明“真空”不空。真空不空,意味着常数不常。一切皆运动,一切皆变化,宇宙充满了辩证法,物理常数不常,此时是一个数,彼时变成了另一个数,此地是一个数,彼地变成了另一个数。不过,变化是有规律的,不是乱变,是在一定范围内变,在一定精度范围内,“常数”还是可看作常数的。真空中的光速可以根据真空介电常数(ε。)和真空磁导率(μ。)导出。既然真中的光速因引力强度不同而不同,则真空介电常数(ε。)和真空磁导率(μ。)也必将因引力强度不同而不同。
要确定光速不变,必须得到全方位的实验证实。时间与空间的组合有四种形式:同时同地、同时异地、同地异时、异地异时。爱因斯坦的光速不变理论除了在“同时同地”方面尚有些“根据”外,对于其它三种情况毫不根据可言。所谓的变与不变,是相对而言的,是比较来说的,没有比较,就不存在变与不变的问题。同时同地测量光速,实际上是一次实验,不存在比较的问题,也就不存在变与不变的问题。所谓的光速不变可以解读为光速的各向同性。总而言之,光速不变无论是从理论上,还是从实验事实上都是未得到证实的假说,并且这个假说很不合理,存在很多难以克服的矛盾和问题。
没有一个实验确切验证光速不变,倒是有不少实验旁证了光速可变。光从低处射向高处,由于增加了位能,根据能量守恒原理,动能应该减小,也就是光的速度减小,反之,则速度增加,这是顺理成章的事情。本来在引力强度不是很大,距离不是很大的情况下,光速的变化是无法验证出来的,但由于穆斯堡尔效应的发现和成功应用,使这种验证成为现实。计算光从地面射到22.6m高处,光速的变化率:
根据机械能守恒公式:
设C 为地面光速,299792458m/s; C :22.6m处的光速;G:引力常数6.67×10 ;M:地球质量5.97×10 kg :地球半径6371000m; :地心到离地面22.6m处的距离6371022.6m
光速变化率为:k=1- ,通过数学运算,代入数据,解之得k=2.46×10
把光速看作可变,用经典理论解释简单明了,相关计算也很简单,中学生都能解.只因爱因斯坦经典理论说了几句话,按着经典理论公式计算得到了正确的结果,原本与相对论格格不入的现象,却成了对相对论的验证,不知天理何在?真叫人郁闷.
引力加速度对光速的影响显得尤为重要,我研究后得出的结论是引力加速度对光速的作用是决定性的。引力加速度大的地方当光速大,引力加速度小的地方光速小,地面的引力加速度比日面的小,故地面的光速比太阳的光速小。经计算,太阳表面的光速要比地表的光速快633m/s。半径小、质量大、密度大的中子星的光速更快。宇宙空间无处不存在引力场,引力加速度无处不在变化,故光速处处时时都在发生着变化。时间和位置,只要是其中有一个发生了变化,光速必发生变化。时间相同,位置不同的,显然两位置在同一时间上的引力加速度不同,即使从某一参考系看来,引力加速度相同,但从另一参考系看来,引力加速度也是不同的,例如说,地球赤道海平面上不同的两个地点,以地球作为参考系,这两个地点的引力加速度是相同的,但以太阳为参考系,引力加速度却又是不同的,尽管差别非常微小,但毕竟有差别,这引力的微小差别,导致了光速的微小差别。有时,某一位置的引力加速度,从几个起决定作用的参考系看来是相同的,但从更多更大的参考系看,引力加速度又是不同的,如前例,若太阳在那一点上的引力加速度也相同,那银河系在那一位置上产生的引力加速度可能不同......时间不同,位置相同的,情形也是如此。实际上,从运动的观点看,不存在位置的绝对相同。总而言之,光速是可变的。
点光源在任何位置上发射的光线是各向同性的,频率、波长和光速都一样,但发射之后,不同方向的光线受到的作用是不同的,因此变化是各不相同的。宇宙中引力的变化是有统一规律的,与引力相关联的频率的变化也是统一性的,因此来自不同光源的光线频率,不管初始频率的差异有多大,但到达同一地点时,所有光线的频率都趋于一样了。而天体的自转速度没有统一规律,具有高度的“自主性”和不确定性。如地球早期的自转速度比现在快得多,而同时自身的质量和环境并未发生多大变化。光线的发射波长与天体的自转速度相关联,而光线的波长在传播中又不受引力的影响,所以不同来源的光线发射的波长不同,则到达同一地点的波长也是不同的。波长不同,导致光速不同。同类天体的自转速度一般差异不是很大,因此波长造成的光速差异也不会很大,这可能也是我们测到的来自不同天体的光速好象没有什么变化的原因。
相对论光速不变理论并没有无懈可击的实验证实,也没有缜密的科学的数理推导,只是一个似是而非的假设。自从光速被国际计量大会规定为一个具体数值后,光速测量工作及其技术改进几乎陷于停顿,再无所进展。这一规定实质上就是确立光速不变,这个决定是非常荒唐的,因为没有任何的确切的事实根据,完全是凭感觉作出的。当然,随着测量技术的改进与提高,光速值似乎愈来愈趋于一个确定的数,但那时的光速测量技术精度不是很高,略显粗糙,并没有充足的理由就此推理出光速不变.即使在速度叠加方面光速是不变的,但也不能无厘头地做出在动能与势能的相互转化中光速也是不变的,因为这方面的光速测量实验根本就没做,如此归纳出的结论显然是以偏概全,并不可靠.
主流物理学宣扬相对论得到了许多的实验验证,其中夏皮罗雷达回波延实验作为相对论第四个实验验证,下面我们看看该实验是如何验证的。
夏皮罗雷达回波延实验表面看起来原理很简单,可我最不理解最怀疑的就是这个实验。所谓延迟,就是在时间方面相比较来说的,这个比较实验下的两次实验的距离是怎样能做到精确的相等?若距离不同,时间的比较还有意义吗?我实在想不出有什么好办法能使光线在经过太阳旁边和远离太阳这两种情况下传播的距离做到精确相等。再者,即使两次实验的距离能做到精确相等,那也不能说明问题。如果按光速可变理论,光传播相同距离所用的时间也是不同的,怎么就肯定时间的延迟一定是相对论效应呢?我想这个比较实验应该这样做:首先要充分保证光线经过太阳旁边和远离太阳的两次实验的传播距离精确相等。接下来有两项工作,一项是时间测量,即精确测量对比实验在两种情况下光线传播实际花费的时间。第二项工作是时间计算,计算有两个方面:一方面是按光速不变,时空弯曲的相对论方法计算,另一个方面是按光速可变的经典理论方法计算。再将两个理论计算值与实际测量值分别相对照,相吻合的是正确的理论,不吻合的是错误的理论;如果两个都吻合,则说明相对论没有必要,因为它比经典理论复杂得多;如果两个理论值与实测值都不吻合,则说明两个理论都不是精确的理论。
实验只有这样做才能服人心,结论才有说服力,才显得无懈可击。一个单方面的实验,尚且不论实验方法正确与否,怎能遽下结论就说相对论正确呢?我查找了有关这个实验的许多资料,却没有一个资料详细介绍实验情况和具体做法的,都只是信誓旦旦而泛泛地说实验以最高精度验证了相对论。不知其实验方法,自然挑不出其毛病。我想绝大部分宣扬此实验验证了相对论正确的维相者们,对此实验情况的了解也和我差不多吧!他们随声附和,凭什么就说该“实验”是对相对论的验证呢?
夏皮罗等人进行的对水星雷达回波延迟实验,说最大延迟时间为240微秒,折算成距离为72km,单边36km。水星近日点与太阳的距离为4590万km,远日点与太阳的距离为6970万km,差值为2380万km,水星的公转周期88天,半周期44天,计算可知,水星与太阳的径向距离平均每秒变化6km,即水星与太阳的距离后1秒比前1秒增加或减少6km。也就是说,如果两次实验的时间相隔6秒钟,就可能因距离的变化造成回波延迟240微秒。更何况雷达波经过太阳旁边和远离太阳的两次实验相隔很多天,根本无法做到两次的距离精确相等。因此我断定夏皮罗的雷达回波延迟实验是一个假实验。
光速可变,光速不是一个确定的数值,超光速的说法也是不科学的,它实际上带有光速不变的残留。但光速有没有极限呢?这个问题目前只能这样回答:如果黑洞确实存在的话,光速则应是有极限的。
相对光源的光速的大小与原子钟振动频率成正比例关系,关系式为:
,因 ,故有:
、 :原子钟振动频率; 、 :光源所在参考系的光速; 、 :光源速度。
若以某特定原子在某一参考系的振动频率规定为统一的单位时间标准,则经过简单的推理可知,各个参考系算出的光速具有不变性。由此看来,即使按前文所讲的验证光速是否可变的实验方法,到宇宙空间两个存在巨大引力差异的地方测量光速,也不能测出光速的变化,因为相对光源的光速与频率作了同步的变化。要测出光速变化,须要采取对钟等辅助措施。这个问题我们在前面“时间”章节中已作过讨论,错误的根源是把振动的次数作为了时间的标准,而不是把振动次数背后的时间作标准,相对论光速不变原理就是犯了这个形而上学的错误.
10,速度变换
速度把长度和时间联系在了一起,本来在经典理论中,长度是不变的,时间也是不变的,两者通过简单的速度公式就能进行由此及彼的计算,可以说根本就不存在所谓的时空变换这个概念的。然而,爱因斯坦一个光速不变的假说,把一个有条有理的时空搞得纷纭复杂,智商160的人都不能理解。我认为通过合适的速度变换,并解决好在伽利略速度变换中出现的问题,完全可以把相对论变幻莫测没有必要的变幻时空给废除掉,重新迎来一个澄清明朗的时空。下面作这方面的尝试。
火车的速度为V ,人在车上沿走廊走动的速度为V ,则人相对于地面的速度为V=V ,这是经典理论速度合成的基本常识。我们知道,地球是一个大球体,物体在地面运动可近似看作是圆周运动。物体作圆周运动就要产生离心力,不管运动速度大小怎样,只要有运动,都有或多或少相应大小的离心力产生。离心力计算公式为:F= ,方向向上。物体还要受到地球引力的作用,引力计算公式为:F= ,方向向下。两力作用在同一条直线上,方向相反,可以相互抵消。物体速度大,产生的离心力就大,抵消的引力多一点,物体所受合力就小一点。反之,物体受到的合力就大一点。当离心力达到与引力相等时,物体处于失重状态,对地面的压力为0。这时的速度为V= =7909m/s.这是物体尚能保持在地面上的最后也是最高的速度。在达到这个速度之前,物体保持在地面上,速度的叠加适用矢量合成法则。速度合成的一般计算公式为:
V= ,方向为:tgβ= ,
式中α为速度V 和V 之间的夹角,β是速度和V与速度V 之间的夹角。当两个速度方向一致时,合速度为:V=V +V .
值得注意的是,地球在自转,有一个自转速度,赤道的自转速度为:V= ≈464m/s,方向向东.在计算合速度时,要注意是相对于什么参考系的,若以地心为参考系,则要加上地球的自转速度.
例1:在赤道附近,火车行驶的速度(V )为100m/s,人向车头跑动的速度(V )为10m/s,求火车向东、向西、向北行驶时,人相对地面的行进速度(V)与方位角(β)。
a, 火车向东行驶:V=464+100+10=574m/s,方向:东。
b, 火车向西行驶:V=464-100-10=354m/s;方向:东
c, 火车向北行驶:
V= =476.8m/s
方向:tgβ= = , β=13.3 ,东偏北13.3
当物体在地面的合速度(相对地心)超过7909m/s时,物体就要脱离地面升到空中,动能开始转化为位能.物体的合成速度再用上述经典速度合成公式计算显然已经不适合了.物理公式是客观现实的反映,脱离现实的纯数学公式是没有意义的,这反映了经典速度变换公式有其应用上的局域性。
物体受到力的作用可行动受到限制,我们称这种状态为不自由态,如地面上的物体受到地球的引力作用,它应该向地心运动,可是它又受到地面的支承作用而无法运动,处在这种状态下的物体,动能与位能不能自由地转化,故其多个速度的合成用经典速度合成公式计算;物体的行动不受到限制的状态为自由态,虽然物体也受到力的作用,但可在力的作用下自由运动,动能与位能可无阻碍地进行转化。独立的物体(包括行星卫星等单个天体)都是自由态物体,如人造卫星,只要受到的合力不为0,它就可沿力的方向上下左右前后任意运动。对于处在自由态物体的速度变换,只涉及动能与位能转化的,用机械能转化和守恒公式(变形)进行计算:V ,可以说,这也是一种速度变换公式。两物体碰撞,速度的改变可根据动量守恒定律公式进行计算。
关于有光参与的合成速度的计算,实验证明经典的计算方法和公式已经失效,而相对论速度变换有很多问题。本人根据守恒原理,推出了一个全新的光速叠加公式:
C ,
C :相对光源的光速;V:光源速度;C :C 与V合成后的光速,即光相对于V所在参考系的光速。
公式的推导思路:假如有列速度为V火车,车体上每个粒子(包括发射前存在于车灯上的假想光子)相对地面的动能为 ,在车上测得车灯的光速为C ,光相对火车参考系的动能为 ,设地面上测得的车灯的光速为C ,光相对地面参考系的动能为 ,本人认为任何参考系中的能量是等价的,根据能量守恒原理得: + = ,→ C
以上说的是光速的合成情况,但是光源发射的光速大小是如何决定的呢?我认为,光速的大小是光源所处位置的重力加速度决定的,重力加速度大,光源发射的光速就快,反之就慢。重力加速度又是由当光源所在天体的引力和光源绕天体中心的运动速度共同决定的。光源受到的引力大,发射的光速就快,而光源运动产生的离心力与引力是相互抵消的,所以光源绕天体中心运动得越快,抵消的引力就越多,发射出的光速就越慢。显然天体在无自转、光源的运动速度为0的情况下,发射的光速是最大的,以 表示,光源绕天体中心运动速度用V表示,光源绕天体中心运动速度为V时发射的光速用 表示,三者之间有如下关系:

例2,假如在近日点时,在赤道附近精确测得光速为299792458m/s,若赤道附近有一列火车以100m/s的速度由西向东行驶,问在车厢内和地面上该车车灯的光速各是多少?
解(1),先求地球在没有自转、光源运动速度为0时发射的光速
=299792458m/s, V=464m/s,将数据代入公式 得
=299792458.000359m/s.
(2),计算车灯在地面上的光速:
=299792458.000359m/s.V=464+100=564m/s,代入公式 中,计算得:
车灯在地面上的光速为: =299792457.999829m/s
(3),计算车厢内的车灯光速:
= =299792457.999829m/s V=100m/s (注意V不是564m/s),根据公式C 计算得:
车厢内的车灯光速为: =299792457.999812m/s
例3,若光源的速度(包含了地球自转速度)达到7909m/s,问在地面上测得的光速又是多少?
解: =299792458.000359m/s.,V=7909m/s, 代入公式 ,得:
此种情形下地面上的光速为: =299792457.896033m/s
这表明在近日点时,地面的光速在299792458.000359m/s至299792457.896033m/s之间,最快可达299792458.000359m/s,此速度是光源在两极点处及在赤道附近以464m/s向西运动所发射的光速.最慢是光源相对地心的运动速度达到环绕速度(7909m/s)所发射的光速.这种情形下地面的光速仍有299792457.896033m/s.在这两个极端速度之间,光源相对地心绕行运动速度越快,发射的光速就越慢;光源速度越慢,光速就越快.
与光源发射的光速有一个相似性的问题,地球的公转为什么可以拖曳以太?而自转不能拖曳?本人经过反复的思考,认为这是因为公转造就的离心力与太阳的引力达成了平衡,物体所受的合力为0,而相对地球的引力来说,地球自转造就的离心力不足以抵消物体所受的引力,不过随着物体运动速度的增大,造就的离心力也随之逐步增大,抵消的引力也就更多点,当速度达到7909m/s时,造就的离心力抵消了所受到的全部引力.
C = +C 仅仅适用于有光生成下的速度变换,对没有光生成的一般速度的合成则仍适用伽利略变换:V=V +V 。这是不是违反了统一律呢?没有,因为这两类速度的合成机理是完全不同的。没有光生成的速度合成,分离的两部分只有量上的差异,没有质的方面的不同,分离出来的子体对剩余的母体不造成质方面的影响。如在运动的火车(设速度为V )上,有一个苹果,这个苹果随火车以V 的速度运动,假如该苹果以速度V 向前抛出车外,则苹果相对地面的速度V是:V=V +V 。因为苹果在抛出前后并未有质的变化,也未对火车造成实质性的影响;有光生成的情形就不同了,光在母体中原本是不存在的,是发射之时临时生成的,它的生成对母体是有实质性影响的,不是从母体中无区别地分离出一部分,而是从母体中抽取凝结的精华,光的生成发射对母体(光源)造成能量降低等等一系列的变化,这种变化不仅是量上的,而且是质上的。我们知道,光子是电子从高能量轨道跃迁到低能量轨道时生成的,它不是从电子中“切”下的一块,而是从整个电子中抽取出的一定分额的能量。电子自身的运动速度远没有光速那么快,它却能生出宇宙中最快速度的“儿子”,这就是宇宙奇妙之处,可惜其中奥秘我们了解甚少。
有光生成的速度合成与变换要用新的速度变换公式(之一):C = +C 。
1,同一引力层面上光源不同速度(V)下发射的光速( )公式:
=V + (层面1,如地面. :光源相对绕行天体中心的运行速度为0时发射的光速)
+ (层面2,如高空.:光源静止时发射的光速。 :光源在空中以速度 运动时发射的光速)
2,从一引力层层面到另一引力层面,动能位能相互转化下的速度变换公式:
- .
3,综合速度变换公式(以上公式的几种组合):
a,V + -
b, -
c,V + -
下面运用速度变换公式进行光速在几种情形下的计算:
首先设近日点、远日点的日地距离分别为R 、R
地面点、太空点离地心的距离分别为r。、r
以太阳为参考系的近日点R 、远日点R 与以地面为参考系的地面点r。、太空点r有四种组合形式:
a,近日点地面点R r。,光速以C。表示。
b,近日点太空点R r,光速以C r表示。
c,远日点地面点R r。,光速以C r。表示。
d,远日点太空点R r,光速以C r表示。
C。为近日点地面点的实测值,取299792458m/s,其它点的光速以此作基准,按能量守恒推算而得。
(1),计算远日点地面点的光速C r。
根据能量守恒定律可得:(C r。) =C - +
M:太阳质量;R :近日点日地距离; R :远日点日地距离;G:引力常数
把相关数据代入计算可得C r。≈C -0.1 (m/s)
(2) 计算近日点太空点的光速C r
C - =(C ) -
m:地球质量;r :地球半径; r:太空点到地心的距离
若r取26400km,即光子离地面20000km处,代入相关数据,可得:
C =C -0.158 (m/s)
(3),计算远日点太空点的光速C
(C ) - (C ) -
将(C ) =C - 代入上式得
(C ) = C - - + ,
R 取1.4710×10 m, R 取1.5210×10 m,r 取6.40×10 m,
在地球位于近日点时,离地面20000km太空点(r=26400km)上,计算得光子的速度为C =C -0.2569(m/s).即地球位于近日点时,地面上的光速比地球位于远日点时离地面20000km处的太空点的光速快0.2569m/s,这个速度差利用空间探测器和现在的光速测量技术完全可以测量出来。
在比较和计算两物体的相对运动速度时,由于两物体的运动是各自独立的,彼此的速度并不受到对方的影响,不存在速度叠加,故两物体间相对速度的计算应该用经典理论下的矢量和法则.两个物体最高分离速度可以达到2C。
任何物体都必须遵守物质和能量守恒定律,概莫能外,光子同样也不能例外。在宇宙中任何位置上,同一个光子所具有的能量都是相等的,不同位置,光子的速度可以不同(动能不同),位能可以不同,但动能和位能的和必须相等。动能和位能相互转化,此消彼长,此消多少,彼长多少。我们在考察分析光子的能量守恒问题时,要注意几个问题:1,点上的光速是各向同性的;2,光子在某点上的位能是宇宙中所有天体(有形和无形)在该点处位能的代数和
11,钟慢效应
钟慢现象的确存在,这是不可否则认的事实。但钟慢不等于时慢,时间不会膨胀,也不会收缩。钟快钟慢是相对而言的,宇宙中既有钟慢现象,也有钟快现象,高空的钟比地面的钟慢,日面上的钟却比地面的钟快。对原子钟来说,原子的振动频率与其内在的光速(相对于光源的光速)相关联,内在光速快,振动频率也快,表现为钟快,内在光速慢,振动频率也慢,表现为钟慢。物体的内在光速的大小由其所处的引力强度(引力加速度)及物体的运动速度共同决定。这个问题,我们在上面“时间”章节中进行过讨论,此处不再赘述。下面只进行相关的计算,在计算中领略钟慢效应现象的实质。
例1,飞机搭载原子钟进行环球航行的实验是一个非常有名的实验,一直作为相对论引力延缓时间的实验验证。实验是这样的:把四个在地面上调整同步的铯原子钟分别放在两架飞机上,两架飞机都在赤道面附近高速飞行,一架向东,一架向西,在飞机绕地球一周回到原地后,结果向东飞行的飞机上的钟比静止在地面上的钟慢59纳秒,而向西飞行的飞机上的钟却比地面静止的钟快273纳秒((1纳秒=10 秒),据说去掉引力场产生的(广义相对论)效应后,在实验误差允许范围内,实验结果与狭义相对论钟慢效应预言值完全符合。
该实验的资料不完整,飞机的飞行高度是多少?飞行的速度是多少?飞行的过程怎样?都没有详细的说明。特别是飞行结果,哪个方向的钟快?哪个慢?快多少?慢多少?从查找到的资料看,没有一个统一,至于计算方法和计算结果的来历,更是讳莫如深,或是含糊其辞。不过最后的结论是明确和一致的:实验结果与相对论钟慢效应预言值完全符合。
下面按经典理论原理,以光速可变的观点来计算该实验的钟慢效应值:
设飞机的飞行高度为10000米,速度为250m/s,赤道地面的光速值为299792458m/s,
⑴计算地球不自转情形下赤道地面的光速为:
根据公式 得 ,将 =299792458m/s,V=464m/s代入计算得:
=299792458.000359m/s
⑵计算10000m高空处光源静止的光速
根据机械能转化守恒原理得 - = - ,
其中: =299792458.000359m/s m:地球质量,m=5.9742×10 kg; =6378000m; =( )=6388000m
代入计算得: C =299792458.000033m/s
⑶计算空中物体静止时发射的光速C 与飞机飞行速度合成后的光速,
a,向东飞行:飞机向东飞行的速度为V =464+250=714m/s
根据同一层面上的光速合成公式,得:C ,代入数据,解之得:
C =299792457.999183m/s
b,向西飞行:飞机向西飞行的速度为V =464-250=214m/s
飞机发射的光速为C =C ,代入数据解之得:
C =299792457.999956m/s
(4)计算相对光源的光速:
a,地面上相对光源的光速C :C

b,空中相对光源的光速C :
(a)飞机向东飞行相对光源的光速C :

299792457.999078m/s
(b),飞机向西飞行相对光源的光速 ;
C
=299792457.999852m/s
(5)计算钟慢的时间:
表观时间的长短与原子钟振动的次数成正比,而振动的次数又与该处内在光速成正比,这样时间的变化率可转嫁为内在光速的变化率,设时间的变化率为k,则
K= .
a,飞机向东飞行,机内原子钟时间变化率为:
k=
飞行以250m/s的速度沿赤道绕地球飞行一周,总计“钟慢”为:
1.878×10 ×3600× =301.5×10 (秒)
此种情形,飞机上的原子钟比地面的钟慢301.5×10 (秒).
b, 飞机向西飞行,机内原子钟时间变化率为:
k=
飞行以250m/s的速度沿赤道绕地球飞行一周,总计“钟慢”为:
-7.038×10 ×3600× =-113.0×10 (秒)
此种情形,飞机上的原子钟比地面的快113×10 (秒)
例2,GPS星地对钟的计算:GPS卫星上的原卫钟要与地面上的原卫钟同步,如果不能做到同步,没有一个共同的起始计算标准,就无法计算信号传播的时间长短,GPS就不能应用.要对钟,就要知道星地两处原卫钟的计时标准和两处之间信号传播的时间变化规律.
卫星不同于地、月、日等大质量天体,它的质量太小,自身不形成对光线速度造成影响的引力场,它所发射的光线的速度就是所处点的最高速度(如果卫星高速自转,在卫星外空间所测得的光速也不再增加,但相对于卫星的光速减小。)
GPS卫星离地面的高度为20200km,根据这个高度可计算得V = =3873m/s.我们先
不考虑平动速度,先考虑位能的转化,即一个光子从静止的地球垂直发射到高空20200km
处的光速为:
根据机械能转化守恒公式得:C ,
C :地球停止自转后发射的光速,在上面我们推出了它的计算公式:C
C :地面现在的光速,299792458m/s,V:地球赤道现在的自转速度,464m/s.
卫星在轨道上不是静止不动的,而是围绕地球转动,则其上发射的光为:
C (C :卫星以V 运动时发射的光速)
将C 、C 和V = 代入公式:
C 中得:
C
r :地球半径,6371000m,r :卫星到地心的距离,6371000+20200000=26571000m, 299792458m/s,V=464m/s代入上式计算得:
C =299792457.816741m/s
接下来有好几种计算方案,本人思想倾向性认为原子钟的振动频率不是与所在位置的光速相关,而是与相对于该处光源的光速相关,相对光源的光速为:

与例1的计算类同,计算可得:
a,在地面上相对光源的光速
b,在20200km处空中卫星发射的光线相对卫星本身的光速C :

=299792457.791723
该问题的“时慢”效应,有两种不同的情形需要分别进行计算和处置:
a,第一种是地空两处原子钟快慢的不同所导致的时间变化率,我们知道原子钟时间的快慢与光源发射的光相对自身的光速变化相一致。
相对于光源的光速变化率为
k=
这个变化率也是地空两处原子钟走时比较的变化率,以地面的时间为准,太空卫星上的原子钟24h表观上减慢的时间为:6.9354×10 ×24×3600=59.9×10 秒,即59.9微秒.
b,第二种是光信号地空两处传播过程中,由于光速的变化造成的“时慢”现象.在此情形中,地空之间信息的传播速度是一个匀速变化的过程,平均速度是两处光速的算术平均值.传播所花费的时间是地空距离与平均速度的比值.时间变化率为两端光速变化率的一半,即:
光速的变化率为k= =
例3,GPS接受机发出一束信号到某一卫星,经过0.13476秒,GPS接受到从卫星上反射回来的该信号,问(1)卫星反射之时与GPS机的距离是多少?(2)与以地面固定的光速通过一个来回所花费的时间相比,“时慢”多少?
解:(1),信号在空中的传播速度是变化的,地面GPS处的速度最快,越高越慢,卫星处的速度最慢.根据例2的计算结果,卫星处的光速为C =299792457.816741m/s,平均速度为:
V= =299792457.908370m/s,
再根据公式S=vt计算得:
GPS与卫星的距离为:S=vt=299792457.908370×0.13476÷2=20200015.814m/s
(2),以地面的光速通过一个来回的时间为:t= =0.13475.999996(秒)
“时慢”为:0.13476-0.13475.999996=4×10 (秒).体现在距离上的差异为0.012米.
例4,粒子寿命的计算:
若在参照系中,π 介子处于静止,它们的平均寿命为t=2.56×10 s,设π 介子以0.9C速率运动,求从实验室参照系观察到该粒子的平均寿命.
解:此题多少有些问题,因为是在引力场中运动,必有速度的增减,题中“π 介子以0.9C速率运动”,暗含光速不变,这在客观世界中是不存在的。但又因介子的速度很快,在短时间内速度的变化量不大,固在实际计算中可近似看做匀速直线运动。
根据公式C 知,当π 处于静止时,即V=0,粒子内在的光速等于外在的光速.内在光速是一个虚拟的概念,用来说明物体内在粒子运动快慢的物理量.粒子的振动频率是粒子内在运动快慢的表现,内在光速快,振动频率就高;内在光速慢,振动频率就低,二者成正比例关系。粒子是宿命的,它一生振动的次数是规定好了的,振动得快,寿命就短,振动慢,寿命就长,自然界有许多类似的现象,如一些动物的成熟年龄与积温相关联.进一步推理可得出粒子的寿命与其内部的光速成反比.
当V=0.9C时,代入公式得C
列方程: ,解之得 t=5.87×10 s
此值与相对论的计算值基本一致,想来也不奇怪,因为把实际上的变速运动看做了匀速直线运动,未涉及位能转化为速度(动能)问题,作了近似的计算处理。
坐上高速宇宙飞船到宇宙空间去旅行,可以延年益寿,理论上有此一说,但实际上没有什么意义.速度低了,延年效果不明显,很多人已作过此类计算.要达到理想的高速,先且不说办不办得到,即使办得到,接下来的问题一大堆.人是有生命的有机体,各种分子键、离子键在生命活动中起着很重要的作用,它们是否能经得住那么高运动速度的作用呢?我看这个问题很悬,恐怕永远也解决不了。那些维系生命之键是很脆弱的,在那么高的速度下一定会断裂,大分子解体。生命都没有了,还谈什么延年益寿?再者,即使人可以存活下来,生理功能新陈代谢可要大为降低,恐怕连神经传导的速度都要减慢,更高速,人可能成为植物人,若以牺牲生命质量来换取寿命数量,怕也不见得合算。在接近光速时,人连同宇宙飞船都变成了一堆电子质子中子,消失在茫茫的宇宙中,那时,人真的可以得到“永生”了。
归纳一下,相对论所谓的“时慢”现象主要有两种表现形式,一种与物体处的重力相关,物体所受到的重力越大,其原子的振动频率就越快,此种情形是“时间变快”,相伴随的一个现象是物体发射的光速也变快;若物体所受到的重力越小,其原子的振动频率就越慢,此种情形是“时间变慢”,相伴随的是物体发射的光速也变慢。物体受到的重力的大小由两个因素决定,一是物体受到的引力的大小,另一是物体的运动速度。受到的引力大,原子振动频率就快,反之就慢;根据万有引力公式可知,受到引力的大小又由中心体的质量和与中心体质心的距离决定。物体的运动速度造就离心力,离心力与引力的作用相反。运动速度大,造就的离心力大,抵消的引力就多,物体内在的光速变慢,原子振动频率减慢,时间就变慢。另一种“时慢”是光在传来播过程中所表现出的延迟现象,如本节例2的计算。这种时慢纯粹是光速变化的结果,相对论认定光速不变,用距离除以这个不变的光速,得到一个虚拟的时间,再拿这个虚拟的时间与实际传播的时间相比较。本来光速可变的观点在经典物理学的范围内对“时慢”现象能够对作出清楚明了的解释,计算也很简单,可一个光速不变把一个简单的问题搞得异常复杂,什么时空弯曲,什么狭义相对论效应、广义相对论证效应,搞得人云里雾里的,简直要人性命,就像是地球中心论中的本轮均轮,我看完全没有必要,应予以废除。
12,频率、波长和波速的关系
在频率、波长和光速三个相关的物理量中,我们知道,光速等于波长乘以频率,公式为:C=λf。现在物理学知识还告诉我们:频率取决于光源,光速决定于介质的性质,波长决定于光速和频率。我对三者的关系问题进行了新的探讨,认为这些结论不尽正确,需要进行修正。
我认为光波的频率与波长是由特定的母体原子和环境因素共同决定的。是如何决定的呢?光源内在的决定因素在此不作讨论。从外部因素来说,光波的频率(注意:以后所讲的频率和波长等都是针对同一谱线的光波而言的)由光源所处的引力加速度的大小决定。引力加速度越大,发射的光的频率越大,反之越小。如在太阳表面发射的频率就要比在地球表面发射的同一光线的频率大些。在茫茫宇宙中,不受引力的地方是没有的,但引力加速度接近0的地方却是广泛存在的。在这些地方,发射的同一光线的频率当是最慢的。但由于我们不清楚光线频率在光源内部形成的机制,因此我们尚不知道光源在引力为0的情况下的基础频率是多少?我想这应该通过实验和解方程组的方法计算出来,并进而找出频率与引力加速度一般的函数关系表达式。
波长与光源运动产生的离心力相关联。至于波长与离心力的数学关系式,我们目前也尚未找到,只是模糊地意识到光源运动速度快,产生的离心力就大,波长就短,反之就长。当光源静止(天体自转速度为0,光源相对所在天体的运动速度为0)时,发射的同一光波波长最长;当光源运动快,由运动产生的离心力与引力相等时,重力加速度为0,光源发射的特定光波波长最短。天体绕轴自转,赤道的线速度最大,产生的离心力也最大,因此赤道上发射的光速应最慢,波长应最短,位于光谱线蓝端;同理可知,两极发射的光速最快,同条波长最长,位于光谱线红端。我想,光源的运动速度不仅包括外在的宏观物体的运动速度,也应包括内在微观粒子(分子、原子等)发射母体的运动速度。这也许就是光谱线有一定宽度的另一个原因。
光速由频率和波长决定,自然而然,光速由决定频率和波长的因素共同综合决定。对于不同的天体来说,产生的引力加速度大的,发射的频率也大;对于确定的天体来说,在光线发射之前,由于引力加速度已经确定,频率也确定不变,波长随光源的运动速度的加快而变短,光速变慢;在发射之后,光子在引力场中运动,不同处的引力加速度是不同的。此种情形,波长不变,频率却要发生改变,光速随频率的变化而变化。光速的变化遵守机械能转向和守恒定律。
介质对光速有影响,至于介质通过什么样的途径影响光速,在此不作讨论。
当光线从一个天体发射,在空中沿引力线传播,再被另一个天体接受,在与接受天体接触之前,波长仍为光源发射之时的波长;当与接受天体接触之后,波长则要根据新天体的性质和状态重新确定。如太阳射向地球的氢红线,在与地球上的物体接触之前,波长仍是发射之时的波长,一旦与地球上的物体接触了,波长立即改变。这或许就是光谱红移现象背后身原因。
频率、波长与光速的关系之所以迟至今日尚不能彻底弄清楚,是因为这些量的测量都很精细,现在的测量技术没有全面突破。光速的直接测量精度很低,远远不能达到要求,高精度的光速测量值是分别精确测量频率与波长而得到的。由于穆斯堡尔效应的发现和成功的应用,使光线频率的测量达到了很高的精度,但光线波长的测量却远没有达到理想的精度。这就是说,三个量中只有一个量能够精确测量确定,其它两个量精度较差,这使得C、λ、f三者的变化关系不那么明确,过去各种认定的关系都带有主观性。光的频率的精确测量实验,业已充分证明光的频率的可变性。
C、λ、f三量关系有几种可能的情形,爱因斯坦根据并不可靠的实验,认定的情形是C不变,λ与f成反比函数关系变化。我认为这种观点是很荒谬的,因为它违反了能量守恒原理。即使光子如同相对论所说的没有静止质量,但也承认光子有运动质量。既然有质量,光子从地面运动到高空,势能增加了,动能怎么可能不减少呢?光速也怎能不变小呢?所有的物理公式应该是统一和协调的,光子的能量计算应该既可以用E=hf公式计算得到,又可以用E= 公式计算得到,上帝不会规定只能用这个公式而不能用另一个公式,既然频率变化了,光速又怎能保持不变呢?也许有人会问:那么为什么没有确切地测到光速的变化呢?我的回答是,这是由于在地球上所能测量到的光速差异非常小,再加上波长测量没有达到理想精度的缘故。光速可变,光速与频率成正向关系,还可以从下面的公式等价代换中得到旁证。
E= ,E=h ,两式作等量代换: =h ,从这个式中可以看出,C与 是有关系的。
波长是光的身份证,是标志光的种类的特征物理量,它是由光源的性质和状态决定的,它主要决定于生成之时,但在传播中也要受到自身横向速度的影响。
光的颜色是由光的频率决定的,不同色光的频率不同。波长与光的颜色没有必然的关系,不要把两者联系在一起.引力引起的谱线红移是光的频率变低,光速变慢,把它说成是波长变长是不确切的。
我们以前对波长、频率、光速三者关系的考察只停留在光生成后的阶段,而对光生成前的阶段很少予以考虑,或者说没有给予足够的注意,这样的研究方法是不全面的,致使我们对相关问题的研究始终不得要领。频率和波长在生成之时是如何决定的?与哪些因素有关?这些都是很重要的问题,可是我们都不清楚,搞清这些问题无疑是研究光学问题的重大突破。
光子发射后,主要是频率发生变化,频率变化带着光速变化。但光速的计算比频率的计算容易,因此一般通过光速来计算频率。设在天体表面发射的光速为C ,对应的频率为f ,位移一段距离(r →r)后,光速变为C,则C ,引力场中某处某光线的频率由该处的光速和该光线的波长计算出来。












f、λ、C动态关系示意表:
频率
(f) 波长
(λ) 光速
(C)
备注




引力加速度
(g) g ↑ ↑ ↑ ↑ g=

g ↓ ↓ ↓ ↓

光源速度
(V) V ↑ = ↓ ↓ V=
A为 和 间的夹角

V ↓ = ↑ ↑





引力加速度
(g) G ↑ ↑ = ↑ g=

g ↓ ↓ = ↓

光横向速度
( )

↓ ↓ ↓
A为光速C与引力F间的夹角

↑ ↑ ↑
↑:表示上升;↓:表示下降;=:表示不变

综合起来说,天体的质量越大,密度越大,转动得越慢,发射出的光速就越快,波长越长。速度合成遵守光速合成的矢量和法则:C 。光线发射后,波长基本上不再发生变化,代之变化的是频率。离天体越远,光速越低,频率越低,光速的计算根据能量转化和守恒定律进行。
如果上述观点正确,所谓的宇宙膨胀、宇宙大爆炸的论调理所当然成了无稽之谈了。怎样验证上述观点的正确与否呢?这涉及到光速与波长的精确测量。这要到存在巨大的引力势差的不同太空点处进行测量,然后比较之,找出规律。根据上述观点,在离太阳5000万km处与10亿km处的光速值是不同的,但两处的波长是样的,两处太阳的光谱线完全一样。
我们可根据宇宙光线的谱线红移,可以大概知道某光线来自何个天体,起码可以应用排除法排除掉来自一些天体的可能性。实验表明,太阳光也有红移,并且波长越长,红移越大。对这一现象并不难解释,所有的光线,不论其波长的长短,从太阳到地球减少的动能都是一样的,而频率大的光线其能量也大,那么减少同样的能量,频率就相对减少的比例就小一点。用波长来说,波长短的减得小点,也就是红移量小点;波长长的,由于其自身的能量小,要减少同样的能量,自身减小的比率就要多点,相对的红移就大点。对一些现象也能作出比较合理的解释,如对太阳光的观察中得到一个现象:红移从日面中心到边缘有变化,为什么会这样?一直没有得到合理的解释。我认为太阳射到地球的光线,只有日心到地球连线附近的太阳表面射向地球的光线才能直线到达地球,而其他部位射向地球的光线,因光线的运动方向与太阳的引力方向不在一条直线上,光线的运动轨迹不是直线,而是向内弯曲的弧线,这样有一个侧向力,使得连线周围一定角度内的光线向连线逐渐会拢。这就等于有了一个绕太阳运动的横向速度,我们知道横向速度会使光线的波长发生变化。虽然光线不等同于光源,但道理应该是一样的。
用上述观点对类星体巨大的谱线红移现象能够做出圆满的解释。距离和退行速度都不能构成光谱的巨大的红移。也许类星体并不那么遥远,它就在我们身边,或许它就是中子星,巨大的恒星,我们银河系中就有。只不过我们对身边的天体了解得比较清楚些,不致发生混淆和含糊而已。类星体的光变现象也可以得到比较合理的解释,可能是类星体轴向不稳定的缘故,或是类星体周围有绕行的尘云环。
假如在地面上测得某类星体的光谱线红移为Z=1,表明类星体表面的光波波长是地面上发射同条光波波长的2倍。计算可知,该类星体上的光速是地球光速的4倍。但该条光线到达地面时,光速逐步下降到原来的 ,与地面上发射的光速基本相同。波长在传播中基本保持不变,约为地面发射的该光线波长的2倍。频率减为原来的 ,为地球上发射该光线频率 。
下面通过对我们熟悉的日光中的氢红线进行相关计算,加深对上述观点的理解。
(a),设地面的光速为 =299792458m/s,根据速度效应因子修正后的机械能转化和守恒公式:
(γ:速度效应因子,对逆着引力运动的光而言γ=2)
代入数据,解之得:
太阳表面发射的光速为: = +1266=299793724m/s
光速变化率为:
(b),测得地面的氢红线的波长为 埃,太阳发射的氢红线波长比地球的长0.0130埃,太阳的氢红线的波长 .
氢红线波长变化率为:
(c),计算氢红线频率的变化率 :
太阳发射的氢红线的频率为:
地球发射的氢红线的频率为:
氢红线频率变化率为:
通过计算,比较、分析和进行深入的思考,我们可以发掘出许多有益的新结论。
相对论对类星体巨大红移的解释是非常牵强的,像类星体那么大的质量以接近光速的速度运动,是难以想象的,我认为是根本不可能的。若天体发射光线的速度、频率和波长主要决定于天体的质量和密度,则不存在任何不可克服的矛盾,因为宇宙中天体的质量和密度的差异是很大的,完全可以合理解释波长的巨大差异。
新观点往往要经过反复锤打才能成型。关于光速、波长和频率三者的关系问题,目前真的是扯不清,理还乱,关键是不能对三者都能进行精确的测量。若都能进行精确的测量的话,很多问题就迎刃而解了。在精确测量技术未能获得突破之前,我们只能根据现有的资料对相关问题进行深度的思考,这难免会出现差错而需不断反复地进行修正。上面的谱线红移新解,观点绝对是新颖的,我认为不是毫无根据的胡思乱想。是否正确?我不能肯定,但毕竟开辟了进行深入研究的新思路。
以上所述是以天体静止(自转速度为0)时发射的光速最快,波长最长.在此基础上,随着自转速度的加快,光速变慢,波长变短。速度合成公式为: -V = 。实际上,这在目前还只是一种假设,真实的情形可能不是这样的。或许恰好相反,天体(光源)的自转速度为0时的光速最慢,波长最短,随着自转速度的加快,发射光速随之变快,波长变长.速度合成公式为: C +V =C .要确定何种情形是真实的,最后的裁判权还是在于精密可靠的实验。
13,光行差新解
类比雨行差似乎解释了光行差,其实不然,那样的话,视觉光线是发散的,不能成像,在天穹上形不成视觉小椭圆。车子在雨中沿圆形轨道行进,雨行差的方向始终一样,没有什么改变,车上的人不可能根据观察到的雨行差现象而产生圆的视觉效果。这里不想对旧解释作过多的责备,我对光行差提出了全新的解释。
我认为光行差名不符实,叫视差比较合理。视差不是由于相对运动造成的,而是由太阳的引力造成的,它的产生与光线经过大质量天体所产生的折射现象辕出一辙。恒星向四面八方发射光线,其中一部分向太阳系射来。从理论上讲,光线从发射之时起,就要受到太阳的引力作用。引力不但改变光速的大小,也改变与引力不在一条直线上的光线的运动方向。原本射向太阳系外围的星光,在太阳引力的作用下,不断向太阳靠拢,从外围向内围偏折。星光的运动轨迹不是直线,而是缓缓向太阳弯曲的曲线。曲线上每一点的离心力为 它应与太阳的引力达成平衡: ,这里要特别注意,r是曲率半径,R是星光与日心的距离,二者并不一致。在低速阶段,二者尚且可近似看作相等,速度越高,差别越大。如星光通过地球旁边时的曲率半径为: m,约为日地距离(R)的 倍。说句题外话,我感觉物体运动轨迹的曲率半径与光线经过大质量天体所发生的折射以及绕行天体的进动有很大关系,是值得深入研究的课题。
太阳对射向太阳系的星光的引力可分解为纵向分力和横向分力,纵向分力使星光沿轨迹的切线方向加速前进,横向分力迫使星光改变运动方向,朝太阳这边横向偏折,产生横向速度。随着星光的临近,横向分力越来越大,横向速度也越来越快。当星光偏移到地球时,通过黄道面指向太阳的星光横向速度将达到地球在该点的公转速度。
关于头顶遥远星光在地球处指向太阳的横向速度,还可从能量转化和守恒的角度进行考量而求得。以太阳为参考系,设星光在无限远处的势能为0,当星光运行到地球时,星光的势能减少到 (M:太阳的质量;m:星光的质量;r:日地距离),这减小的势能将转化为动能,由势能转化的速度为V= ,这是转化总速度,总速度又可分解为纵向速度和横向速度。纵向加速度和横向加速度占总加速度的分额此消彼涨,在靶星处,纵向加速度几乎占百分之百,横向加速度几乎为0;当星光运行到地球时,星光的运动方向与太阳的引力相垂直,此时纵向加速度减少到0,横向加速度的分额增加到百分之百。总起来说,纵向和横向此时增加的速度相等。即:
= 。 ( :横向速度 :纵向速度)
将M=1.989×10 kg,r=1.496×10 m,G=6.67259×10 ,代入计算得:
v =29.785km/s
我们讨论过,无论光线来自哪里?经过了怎样的加速和减速过程,来到同一个地方,基本上就与这个地方的光速相同,地面的光速值为299792458m/s.
设光子的横向速度(29785m/s)与斜向速度(即实际光速299792458m/s)的夹角为β,则
cosβ= β=89.9943 .
设光行差角为α,α=90-β=0.005692 =20.4928"
我觉得上述光行差角计算方法更为有理,计算也很简洁明了,无需过多地考虑纷纷挠挠的速度,只要知道了与太阳的距离,就能算出该天体的光行差角度值.还可推之,月亮的光行差角度值在 .2 之间,最大光行差角约21.2 ,此角值出现在月球位于日地连线延长线的外侧;最小约19.8 ,此角值出现在月球位于日地连线上。其他行星的光行差角值如同地球产生光行差的道理一样,是其公转速度与其表面上所测到的光速值(不一定是299792458m/s)的比值的反正弦.本观点还可很自然地解释其他光行差现象而没有任何障碍.
14,再解光线偏折角
理论必须经得住实践的检验,但前提是实践的标准必须是确定的事实,如果不是确证的事实,而拿来作检验真理的标准,则是对真理莫大的亵渎。我在前面搞出了一个引力速度效应因子γ=1+ ,提出这个因子是为了迎合光线偏折角是牛顿理论值的2倍的需要,但光线的实际偏折角值是不是真的是牛顿理论值的2倍,应该说还不是确认的事实。所以引力效应因子是否正确,对我这个提出者来说,也不能十分的肯定。在下面偏折角计算中,我仍用经典理论公式计算。
科学的发展为数学提供研究课题,数学的进步为科学的发展提供支持,二者相互促进。当光线偏折角问题提出后,我想一定有人尝试过用数学分析法计算偏折角,可惜没有人取得成功。我也进行了这方面的探索,多少有了一些思路,归结如下:
1,基本思路:根据光路可逆原理,把星光转化为地球射向星星的光,光子如其他一般物体一样受到太阳万有引力的作用,其运动轨迹是其本身的惯性与太阳引力共同作用的结果.首先计算出光线与太阳相切的坐标点,在此基础上再进行第二步计算----求偏折角
2,建立坐标系:以太阳中心为原点,水平方向为X轴,右方向为正方向,竖直方向为Y轴,上为正方向,以坐标原点为端点、以负Y轴为起始边逆时针旋转,角度设为θ;设光路中每一点处与坐标原点的距离为R,显然有 y=Rcosθ,x=Rsinθ,x
设在地球上发射光的开始时间为0,到达光路上某一点的时间为t,设地球位于负Y轴D点上,从地球上发出的射向太阳方向的光线在太阳引力的作用下向太阳偏转,光线的初始方向与Y轴的夹角是考察偏折角的一个关键,角度大了,光线不能与太阳表面相切,角度小了又被太阳吸引进入其内。光线中总有一束刚好与太阳表面相切,设切点为A,这束光线发射时的初始方向与Y轴的夹角设为β,连接AD,AD与Y轴的夹角设为α,(β-α)还不是偏折角。假设光线不受太阳引力作用而直线传播,这束光线与太阳的切点设为H,H点切线与A点切线的夹角(较小的角)是光线的偏折角,以p表示。几何解析可知:p=2(β-α)。各种标志符号如图所示。
3,列方程组:
x=ctsinβ- t ⑴
y=-1.5×10 +ctcosβ+ t ⑵
x y =R ⑶
= ⑷
y〃为相对x的二阶导数,y'为相对x的一阶导数,y'=Y'(t)/X'(t)
sinθ和cosθ可由x、y和R求出:sinθ= ,cos= ,(注意与一般形式有所不同,要根本实际情况灵活处理)
该方程组有4个独立的方程,5个未知数(x、y、β、t、R,θ可由x、y和R求出),但在切点处,R=r,因此方程组变成了4个未知数4个方程,是可以求出各个未知数的解的。
分别对⑴、⑵式进行微分积分,若对R微分积分,则R的下限为-1.5×10 ,上限为r;若对x微分积分,则x的下限为0,上限为x;若对y微分积分,则y的下限为-1.5×10 ,上限为y。然后以t为参数,分别对y、x求导,得出Y' = ,再根据公式Y = 求出y对x的二阶导数。
在求出切点的坐标(x,y)后,再求出通过该切点切线的斜率(即通过该切点光线的斜率),继而计算出光线的倾角α=arctgy ,最后求出光线经过太阳旁边的偏折角。p=2(β-α)。
地球与太阳的距离已经比较远了,再增加距离,光线偏折角的增加微乎其微,故星光经过太阳旁边射向地球发生的偏折角可近似看作是地球射向太阳的光线发生偏折角的2倍,公式为:P=4(β-α)。
[楼主]  [5楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/16 15:23 

新思想新物理
 [6楼]  作者:yanghx  发表时间: 2009/12/16 22:35 

曹兄的论述实在过长,而且我也只是对以太论有些想法而已,所以不太好说,
不过最好是自己把自己的理论提炼加工一下,把自认为最关键的问题简洁的提出来,
一般这样比较便于大家三言两语谈出各自的看法,你也容易尽快发现自己思路的长处和不足?
[楼主]  [7楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/17 10:04 

对【6楼】说:
不是一个观点,涉及很多问题,有很多观点,说大点是本书。其中最得意的是对飞机环球飞行实验钟慢的计算,爱因斯坦的相对论是不能说明机载原子钟东西方向走时的不同的,而我的计算结果有正负号的不同,计算值与实验值差不多,能够说明机载原子钟东西方向走时不同。
[楼主]  [8楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/17 12:59 

对【6楼】说:
对以太问题,本文也有所涉及,迈莫实验根本不能用来说明以太到底存不存在,其理由在“光速是不变的吗?”章节中作了粗略的说明。如果杨兄对这个问题感兴趣,我们可以就迈莫实验能不能否定以太的存在进行讨论。
 [9楼]  作者:llgzcts  发表时间: 2009/12/17 23:21 

对【8楼】说:
在网页上不能显示公式,能否寄一个原文档过来?我的邮箱是 llgzcts@sina.com
 [10楼]  作者:yanghx  发表时间: 2009/12/18 00:46 

对【8楼】说:
这方面我们的看法差不多,
[楼主]  [11楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/18 09:35 

对【9楼】说:
已发送给你,请查收,并请看后提出宝贵意见
 [12楼]  作者:llgzcts  发表时间: 2009/12/18 22:59 

对【11楼】说:
关于质能关系的系数问题是一个科学上的大问题,要有大量的原始实验资料为据。我也准备查找一些原始资料,以便判断。
 [13楼]  作者:季灏  发表时间: 2009/12/19 09:08 

caozhangyin先生:你好!能否给我发电子文件到我的cmjihao@yeah.net,谢谢。
[楼主]  [14楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/19 09:17 

对【12楼】说:
对这个问题我已说得很清楚了,收集再多的资料数据也无大益,如果能按我说的判断方法去做,这个问题是很容易搞清楚的。
[楼主]  [15楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2009/12/19 09:28 

对【13楼】说:
已发送给你。谢谢季先生的关注!
 [16楼]  作者:杨升山  发表时间: 2011/05/08 15:56 

文稿有点长,且有很多内容不能显示,建议把这些文稿打印成图再贴到论坛上。我有下载的虚拟打印软件,可以帮你完成这项任务。我的邮箱是mzhyss@126.com
[楼主]  [17楼]  作者:caozhangyin  发表时间: 2011/05/08 19:24 

16楼:
已将拙作发给了您
 [18楼]  作者:dyn2h  发表时间: 2011/05/08 22:48 

我已经将曹中寅先生的文章放入了中国倒相对论基地群的永久共享中,只要加入到中国倒相对论基地群,就能够下载到曹中寅和愿意在此共享文件的同仁们的文章。目前只有两篇,还有一篇是程稳平先生的《21世纪牛顿力学》,群号为:5682125(此群中发现有维相人士,立即会被请出,除非不发言者例外。)
 [19楼]  作者:杨升山  发表时间: 2011/05/12 14:14 

对不起,我不是相修改它的帖子,我是想把它的帖子中不能显示的部分用图片贴出来。

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