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“绝对—相对时空论”简介 山东章丘中职学校 马国梁
“绝对—相对时空论”是笔者于1996年4月开始创立的全新的时空理论。汇集了当代一系列最优秀的研究成果。其主要内容已经通过以下途径正式发表: 1. 北京相对论研究联谊会，《格物》2004年第2期，第179页文章，《相对论中的问题和解决方案》； 2. 地质出版社，《时空理论新探》，2005年11月出版，第52页文章，《我们究竟应该建立一个什么样的时空理论？》； 3. 百度文库，2014年12月上传，专著《绝对—相对时空论》（2014版）； 4. 笔者自己在新浪网站上的“emgld的博客"，专著《绝对—相对时空论》按章发表。 笔者创立发表该理论的目的是：站在辩证唯物主义立场上，以确凿的理论根据，彻底纠正爱因斯坦“相对论”的错误，克服其他人创立的各种形形色色的“时空论”的不足。正本清源，为今后“物理学”的发展开辟一条正确的道路。 现将该理论的核心内容介绍如下。 一、新理论坚持空间是物质的、统一的。认为在广袤无限的宇宙空间里充满了无形的、均匀的真空基态场。这个场是激发产生引力场、电磁场以及其空间波的基础，是实粒子产生的土壤和湮灭后的归宿，是容纳所有实物质系统在里面悬浮、运动的海洋；这个场作为公共背景物质，还使物体间的隔离及相对运动有了实际的物理意义，它使物体有了惯性运动和惯性力产生，它也是使物体的时空特性能够发生改变的外部原因，这一切如离开了空间的物质性则都是不可思议的。按照现代宇宙学理论，宇宙空间至少在距我们150亿光年远的半径范围内是连续、均匀、统一的。这为其中所有实物质的运动、演化提供了广阔的舞台。 二、新理论坚持物体相对运动和绝对运动的统一性。物体彼此间的运动是相对的，但它们在空间中相对背景物质的运动则是绝对的。相对运动是两物体的绝对运动之差，是绝对运动的一部分。两种运动各有各的效应，各有各的用途，且不可顾此失彼。我们可在背景物质上建立绝对静止参照系，而在运动物体上建立绝对运动参照系，选取相对巨大的物质体系作为近似的惯性参照系。 三、新理论坚持物体时空性质的可变性。物体的空间性质即物体在空间中的大小和形状，其时间性质即物体内部各运动、变化过程的快慢或长短。虽然我们已经知道它们在一般情况下具有相当的稳定性，但我们没法证明它们是绝对不变的。它们完全可能因时、因地、因运动状态而异。最起码对于靠电磁力凝聚起来的物质系统可能是这样的。 四、新理论坚持物体质量的守恒性和物体受力的多变性。物体的质量即物体所含物质的多少，在封闭状态下它是没有增减变化的。即使有变也不过是实物质和场物质在形式上发生的改变（如原子核反应中的“质量亏损”，正反粒子的湮灭等，但物质并没有因此消失）；而物体的受力（包括引力、惯性力）则可能因时、因地、因运动状态而异。这样我们就有效避免了在质量问题上的混乱。可惜现在仍有不少人相信“质速关系”，认为质量可变。 五、新理论尊重久经考验的实验事实，并对之进行了独到的科学分析。 1. 观测发现：在空间基态场中，光是以恒定的速度向各个方向传播的，与光源的运动情况无关。其实质是频率很高的电磁波。 2. 在运动的地球上，迈克尔逊—莫雷实验没有证明“各个方向的单程光速都相等”，而是充分证明了“在两个垂直方向上的回路光速始终相等”。 3. 迄今为止的所有“闭路光速测量实验”都证明了各个方向的“平均光速均为一个恒定值”。而各个方向的单程光速是否相等则至今没有有效的证明。 4. 斐索的流水实验成功证明了运动介质对光传播的拖拽，并得出了拽引系数与介质折射率的关系。 其中在运动物体上“闭路光速的恒定”现象如用“地球拽引说”来解释是不能令人信服的，因为它无法给出拽引程度和引力场强的关系；也无法说明当“被以太被完全拖拽”时地球赤道为什么还会凸出，惯性离心力将如何产生等现象。因此剩下的也就只有“尺缩钟慢说”了，这是目前唯一可行的途径。 六、新理论在可靠的实验基础上建立了正确的框架，形成了自己的体系。 按照“尺缩钟慢说”的途径，我们只要认定“在做绝对运动的物体上所有的纵向长度（包括直尺）的收缩率和所有的运动、变化过程（包括时钟运行）的减慢率都是sqrt（1 – u2/c2）”那么“回路光速不变”现象即可以得到圆满的解释。这一假设从“物体时空性质的可变性”上是可以理解的，其原因是由于空间基态场的作用。至此我们这个新时空理论的主要结构也就大体明朗了，具体如下所述—— 1. 对于同一点的时空坐标，在绝对运动惯性系和绝对静止参照系之间的变换公式是 x＇= ( x – ut ) / sqrt ( 1 – u2/c2 ) y＇= y z＇= z t＇= t sqrt ( 1 – u2/c2 ) 2. 运动速度变换式是 vx′ = ( vx – u) / ( 1 – u2/c2 ) vy′ = vy / sqrt ( 1 – u2/c2 ) vz′ = vz / sqrt ( 1 – u2/c2 ) 3. 加速度变换式是 ax＇= ax /( 1 – u2/c2 )3/2 ay＇= ay / ( 1 – u2/c2 ) az＇= az / ( 1 – u2/c2 ) 4. 关于力学变换问题 其中物体质量的变换最为简单，由物体的“质量守恒定律”可知 m＇= m 而力的变换式则需要根据力的产生机制、变化规律或力的作用效果来定，恐怕非常复杂。如果在做绝对运动的惯性系中，牛顿第二定律确能保持形式不变的话 即 F′ = ma′ F = ma 那么加速力的变换式就应当是 Fx = Fx′( 1 – u2/c2 )3/2 Fy = Fy′( 1 – u2/c2 ) Fz = Fz′( 1 – u2/c2 ) 即使在动惯性系中看来是恒力的F′，如改在静参照系中看，F也是越来越小的。 重要的是笔者首创将简谐振动引入了运动的惯性系，并根据“动钟频率变小”的特性而推出了与此相同的公式。 因为 ω＇= sqrt (k＇/m) = ω/sqrt (1 – uu/cc) = sqrt (k/m)/sqrt (1 – uu/cc) 所以得 k＇= k / (1 – uu/cc) Fx＇= k＇x＇= k (x – ut)/ (1- uu /cc) 3/2 = Fx /(1- uu /cc) 3/2 Fy＇= k＇y＇= k y / (1- uu /cc) = Fy / (1- uu /cc) Fz＇= k＇z＇= k z / (1- uu /cc) = Fz / (1- uu /cc) 至少对于电磁力来说应该是成立的。因为电磁力是以光速传递的，当物体的运动速度可与光速相比时，其大小肯定要发生很大的衰减。 5. 物体做绝对运动时的动量和动能 由 F dt = m dv = F′ ( 1 – v2/c2 )3/2 dt 得 v = c / sqrt [ 1 + ( mc / F′t )2 ] 动量 P = mv = F′ t / sqrt [ 1 + ( F′t / mc )2 ] 当 F′ t → ∞ 时 v → c P → mc 同理由 dEk = F ds = m dv2/2 = F′ ( 1 – v2/c2 )3/2 ds 得 v = c sqrt [ 1 – 1 / (1 + F′s / mc2 )2 ] 动能 Ek = m v2/2 = F′s ( 1+ F′s /2mc2 ) / ( 1+ F′s /mc2 )2 当 F′s → ∞ 时 v → c Ek → mc2/2 有意思的是在爱因斯坦的相对论中，利用他的动能公式——质增、质能关系 Ek = [m / sqrt (1 – v2/c2) – m] c2 = F′s 竟能得出和我们完全一样的公式，真是歪打正着，不约而同。颇能迷惑人。 6. 光量子的实质就是可以独立发挥作用且尺度最小的一段段电磁波。在湮灭反应、原子核反应中的“质量亏损”现象其实质是实物质变成了场物质。因为同时伴有强烈的能量辐射，所以我们可以将光量子等效成实粒子。光量子的质量就是亏损的质量，但其动能却比真实粒子的多了一倍。即 E = mc2 = hυ 这是实验测算的结果。光量子总是以运动的形式存在着，它的能量一旦被吸收粒子即不存在了；其动质量当然也不可能产生引力场，静质量则不存在。 光量子的发射和吸收不一定必然引起物体质量的变化。当物质的形式没有改变时，它们就只是转移能量——能量包。 光量子的质量公式是 m = hυ/c2 与频率υ的大小有关。 动量公式为 P = mc 单色平行光对黑体表面的压强是 p = n mc2 = ρ c2 = Q / c 式中n为光量子的空间密度，ρ 为质量密度，Q 为能流密度。 7. 光的多普勒效应公式 设光源的绝对运动速度为v ，运动方向与被观测光线的夹角是α ；观测者的绝对运动速度是u ，运动方向与被观测光线的夹角是β . 那么观测者的观测结果将如下所述. 观测光速是 c′ = ( c – u cosβ) / ( 1– u2/c2 ) 与v 、α无关 观测波长是 λ′ = (c – v cosα)T。/ sqrt [ ( 1– u2/c2 ) ( 1– v2/c2 ) ] 观测周期是 T′ = T。sqrt [ ( 1– u2/c2 ) / ( 1– v2/c2 ) ] [ (c – v cosα) / ( c – u cosβ) ] 观测频率是 υ′ = 1/ T′ 其中，当观测者以光速追光时，u = c β = 0 则 c′ = 0.5 c 得半光速。 8. 光在运动介质中的传播规律 在处处均匀的介质内，光速与介质的折射率成反比；而介质的折射率在一定范围内，则与其密度成线性关系。其参数可通过实验测出。 在做绝对匀速运动的介质中，从一点光源发出的光，设光线与x轴的夹角是β；而在与介质同步运动的观测者看来，夹角β则变成了β′。它在各个方向传播的波面呈标准的椭圆球形。其速度公式为 c′ = c / ( n + cosβ′ u / c ) 但在绝对静观测者看来，运动介质内光在各个方向上的传播速度却变成了 v = u + ( c – u) / n′ = [ c + u ( n′– 1) ]/ n′ （黑体字母表示是矢量.） 其中 n′ = 1 + ( n – 1) ( 1– u cosβ/c )/ ( 1– u2/c2 ) 当β= 0 时，朝前的光速为 v1 = (c + nu ) / (n + u/c) 当β= 180°时，朝后的光速为 v2 = (c - nu ) / (n - u/c) 当β= 180°且 u > c/n 时， 则 v2 < 0 即方向也变成了朝前。此时整个光波球面都不再围绕光源，而是都位于光源的前方了。因为介质拖拽的太厉害了。 当介质做低速运动即 u << c 时，点光源周围光波面的形状近似为偏心球面。光速的大小公式可近似为 v = c/n + ( 1－1/n2 ) u cosβ 可见介质的拽引系数为 f = 1－1/n2 . 这与前人的研究结果是一致的，已被实验证实。 光波椭球面的横半轴为 vx = (n/c) (cc - uu) / (nn - uu/cc) 光波椭球面的纵半轴为 vy = sqrt[ (cc - uu) / (nn - uu/cc) ] 9. 关于同时性和因果律 同时性和因果律都是用来反映各物质事件的时间关系的，它们当然具有客观自在性。然而我们的观测都是通过信息进行的，所有信息的发出、传递和接收都是一系列因果事件。由于信息种类的多样性和其传播速度的有限性、差异性，所以我们的观测结果不一定能和客观的真实情况相一致。这两者不可混为一谈。 10. “电磁学”问题完全可以在我们上述的时空框架内解决。 首先，电量同质量相似，在任一封闭的空间内也总是一个守恒量，不会随运动发生任何变化。 其次是电磁场的产生与物质实体是分不开的。当场源物体在空间中做绝对运动时，其纵向长度会发生收缩，从而使电荷的分布和密度、电磁场的形状和强度也都随之发生了改变。 再次就是物体所受电磁力的计算。既要考虑物体所在位置在当时的场强，又要考虑物体所带的电磁量，还要考虑物体和场的相对位置及其运动状态。所以是非常复杂的。 11．关于广义相对论的几大证据 掠日星光的偏转现象不能证明是引力场的作用，也不能证明“空间是弯曲的”，而是证明了太阳周围离散粒子的折射作用。其偏角大小与这些粒子的密度有关。 还有水星轨道近日点进动也不能证明“空间是弯曲的”，更不能证明是“质量增大了”或“引力减小了”，而是证明了水星当运转到太阳附近时，多了一个“微扰力”，致使原来闭合的椭圆轨道变得不再闭合了。只有力才是引起水星进动的真正原因。我们是彻底的唯物主义者，我们坚信：如果没有力的作用，那就什么运动变化都谈不上。 我们不相信“引力红移”现象。因为各种场在同一空间内都是可以相互叠加的，不可能产生相互作用，故引力场也不可能让电磁波的波长发生改变。引发“红移效应”的原因很多，例如光源的退行，沿途中的衰减等。还有“黑洞”现象也不是引力对光束缚的结果，而是由于辐射能力的降低、外层物质的阻挡，使光发不出来才变黑的。 以上就是我们这个新时空理论的基本概况。当然它究竟正确与否还有待今后继续对它进行各种检验。为此我们下面特提出几个重要推论以供验证。 A. 笔者已经从理论上证明：在运动的真空惯性系中，光沿任意闭合路径传播的平均速度都是c ；在运动的介质惯性系中，光沿任意闭合路径传播的平均速度则都是c/n .但还缺乏实验的证明。 B. 一条固定光线当垂直穿过透明圆柱体的两端面后，屏幕上光点的位置由于旋转拽引所引起的偏移量是 Δx = ( n - 1/n ) h v/c v是入射光点的线速度，远远小于光速。 C. 在地球表面东西方向上的激光源，其干涉或衍射条纹的移动量会随地球的自转呈现周期性的变化；在中午或子夜的东西方向，当然也会随实验装置方向的掉转而变化。我们可据此推出地球的绝对运动速度。 u / c = Δλ / λ = Δx / x D. 将两个完全相同的齿轮固定在同一转轴的两端，再从两端外侧让相互平行、方向相反的两束激光同时通过两个齿轮的四个间隙，照到各自的感光电表上，此时两表显示的光的强度就会相同。但当齿轮开始加速旋转时，两表的示数就会以不同的速率减小，先后到达零。这是因为齿轮的斩波频率虽然总是相同，但当两个方向的光速不同时，所得到的斩波波长也就不同。其中光速小的波长短，被遮挡的多，光电表的示数减小快。 c = v L / b 光速 = 齿速×轮距/齿距 E. 在做低速运动的惯性系中，沿闭合路径以恒定速度运行的电磁时钟，在循环一周后与在起点固定的时钟相比，将滞后一小段时间。如从地球出发的巡天时钟当返回发射点后就是这样。其滞后时间为 ΔT = - T ( v/c) 2 / 2 |