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上一主题:真空中光速不变的重新的理解! 下一主题:仁慈的长者、本着责任感、良知以...
 [31楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2005/08/19 18:54 

读帖时,帖子不存在
 [32楼]  作者:hudemi  发表时间: 2005/08/19 20:43 

没有一事一议,比如推运动物体质量增加公式时也是这么办的,而且结果与相对论的一致!

实物粒子也应有外部动能和内部内能之分,只不过它们的结构更复杂,其内能难于用一个公式概括罢了。对于光子能量,将其分为动能和内能,并不是一事一议,比如在推导运动电荷质量增加公式时,我也是同样处理的。现将推导过程贴出,请指正。

黄德民

以下内容摘自《论物理现象的本质——物质作用论挑战相对论》一书。

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光子的质量与运动电荷质量增加

我们知道,当物体受到光线照射温度升高时,物体的能量增加了。此时,严格说来,物体的质量也增加了,只不过这种变化非常小,用一般的方法难于测量出来罢了。对于这一点,爱因斯坦也是认同的,他曾在《物理学的进化》一书中明确作过论述。这样,我们或许能够形成这样的认识,只要物体吸收光子,物体的质量就增加。

但物体吸收光子后,有时表现为内能的增加,有时表现为动能的增加。上面提到的物体受到光线照射后温度升高,实际上是物体内能的增加。既然当物体受到光的照射,在其内能增加的同时质量也增加,那么当物体吸收光子,光子的能量不是转变为物体的内能而是物体的动能时,物体的质量是否也相应增加呢?或者反过来说,运动物体的质量增加是否也是因为吸收了光子的缘故?

一直以来,用来验证质量增加的物质都是带电粒子。因为目前我们所拥有的能使物体加速到超高速的手段只有电磁场。不管是电场还是磁场,其能量本质都是电磁能量,也就是说其能量本质是光子。如果“只要物体吸收光子质量就增加”的观点成立,我们相信,导致这些运动电荷质量增加的原因不在于物体运动速度的增加,而在于物体在吸收光子能量的同时也吸收了光子的质量。物体吸收光子是物体质量增加的本质原因,质量增加是物体吸收光子后的直接结果,速度增加只不过是物体吸收光子后的一种外在表现罢了。

在电磁场中,电荷之所以被加速,是因为受到了电磁能量的作用。由于电磁能量的本质是光子,因此,形象点说,电荷之所以被加速,就是受到了电磁场中光子的推动。电荷在吸收光子能量的同时,也结合了光子的质量。这就象空中的橡皮泥被一颗又一颗子弹连续击中会不断加速,同时因子弹留在橡皮泥中,橡皮泥团的质量会越来越大一样。电荷受到一个又一个光子的冲击而不断加速,同时,因光子留在电荷中,电荷的质量也越来越大。最终,运动电荷成了由电荷和众多光子组成的“组合团”粒子。这个“组合团”粒子的质量肯定要比原来电荷的质量大。

事实上,只要假设光子的质量不为零,并考虑光子对电荷的作用,即可导出运动电荷质量随速度增加而增大的公式。

大量的事实证明,光子的能量为mc2,其中m为光子的质量,c为光子的运动速度(暂时考虑光子以光速常数c运动)。既然光子的运动速度为c,故对应的动能为mc2/2。光子除了平动动能外,还具有振动能。光子的能量由平动动能和振动能这两部分组成。光子的平动动能是光子外部运动具有的能量,光子的振动能是光子振动具有的能量。mc2中除去平动动能以外,剩余的能量则为光子的振动能,大小为mc2-mc2/2= mc2/2。

这里考虑的是光速为c时光子的能量,但光速并不永远为c,也常会有所变化。当光速变化时,光子的平动动能也相应变化。对光子能量变化的问题,我们将在“光谱频移的本质”这一章作专题讨论。这里,我们仍考虑光子的能量为mc2

假设电荷在吸收光子前后满足:

1.质量和能量分别守恒;

2.振动方向动量守恒。

依据上述两项假设可很容易地导出电荷吸收光子前后质量变化关系式。具体推导如下:

设电荷吸收光子前质量为M0,吸收光子后质量为M;吸收光子前电荷静止,吸收光子后速度变为v。

由光子的振动能为mc2/2可知,光子的最大振动速度为c。只有振动速度最大时,对应的振动动能才代表着振动方向的全部能量。此时,依据振动方向动量守恒的假设有:

mc=Mu(其中u为“组合团”粒子最大振动速度)

则:u=mc/M                                      (5-2)

依据质量守恒的假设有:

m=M- M0                                     (5-3)

光子被电荷吸收后,其能量转化为组合团粒子的平动动能和振动能,依据能量守恒的假设,组合团粒子获得的平动动能与振动动能之和应与光子原有的能量相等,故:

mc2=Mv2/2+Mu2/2                                  (5-4)

上式实际上意味着光子有部分振动能量转化成了“组合团”粒子的平动动能,因为振动方向应用动量守恒定律,说明光子振动方向的能量并没有全部转化为“组合团”粒子的振动能,多余的能量通过(5-4)式转化成了“组合团”粒子的平动动能。

(5-2)式、(5-3)式代入(5-4)式并化简得:

                                      (5-5)

由此得到了电荷吸收光子前后的质量关系式。

对比(5-5)式和(5-1)式,就会发现,我们推出的公式与相对论的质量增加公式完全一样。这说明,完全可以用吸收光子的观点来解释运动电荷的质量增加,一切支持相对论质量增加公式的实验均支持我们导出的公式。

既然用相对论的观点能够解释运动电荷的质量增加,用吸收光子的观点也能解释运动电荷的质量增加,究竟哪种解释更符合事物的本质呢?

前面我们已经谈到过,物体只要吸收了光子,其质量就增加。相对论认为,速度增加是物体质量增加的本质原因,当物体的运动速度增加时,物体的质量就增加。但物体的速度增加并不是质量增加的必要条件,受光、热照射的物质,其质量同样也增加,可它们并没有表现出整体的宏观运动,只是温度升高。对这种现象,相对论就无法解释。之所以会这样,原因在于相对论对质量增加的解释没有真正触及到质量增加的本质。

不过,也许会有人不同意笔者的观点,他们会认为相对论也能解释受热物体的质量增加。当物体受光、热照射温度升高时,虽然没有表现出整体运动速度,但物体内部的分子、原子或电子的运动速度其实是增加了,这些粒子由于运动速度的增大,质量相应地增加,因此整个物体的质量也就增加了。

不错,这确实算得上是一种解释,但它似乎过于牵强。因为相对论质量增加公式是一个普适公式,没有人指明它只适用于微观粒子而不适用于宏观物体。如果相对论质量增加公式只适用于微观物质,那它究竟适用于哪一级微观物质呢?因为微观物质有很多层次,分子之下有原子,原子之下有中子、质子、电子,再往下还有夸克。也许物质本来就是无限可分的,基本粒子之下还有更基本的粒子,我们有什么理由相信相对论质量增加公式只适用于某一物质层次而不适用于另一物质层次呢?宏观物体是由为数众多的微观粒子组成的,怎样才能确定这些粒子各自的运动速度从而弄清它们质量增加的情况呢?若这些微观粒子的质量增加情况不清楚,又如何能说可用它们的质量增加来解释整个物体的质量增加呢?由此可见,用物体内部微观粒子运动情况的变化来解释物体的质量增加是牵强的。

而用吸收光子的观点来解释物体的质量增加则更为清楚、明了。因为,光子自身有质量,物体吸收光子,光子留在物体内,物体的质量自然会增加。至于光子的能量到底是转化为整个物体的动能还是转化为物体内部微观粒子的动能,都不影响我们对质量增加的解释。

由此可见,尽管我们推出的质量增加公式与相对论质量增加公式在形式上一样,但两者的含义却完全不同,它们的主要区别可以归纳为如下几点:

1.相对论认为,运动物质的质量增加是由时空作用造成的。本文的分析和推导表明,运动电荷质量增加是由于吸收了光子的缘故。用电磁能量加速的物质,表面看来,加速前后,物质的质量发生了变化。事实上,物质自身的质量并没有变化。加速前,物质和光子是分开的,此时的质量,仅仅指被加速物质自身的质量;而加速后,物质和光子是结合在一起的,此时的质量实际上是物质和光子的共同质量。由于人们只注意到了被加速的物质,而忽视了光子的存在(或者说只看到了光子的能量而忽视了光子的质量),感觉似乎是加速前后物质的质量发生了变化。其实,物质的质量并没有变化,变化的只不过是质量的主体。如果非要把物质加速前的质量说成是物质的“静止质量”而把加速后物质的质量说成是“运动质量”,则一定要注意,质量的主体已经发生了变化。

2.相对论认为其质量公式适用于所有运动物质。而本文推导的质量增加公式只适用于用电磁能量加速的物质,不一定适用于其它物质。除电磁能量外,宇宙间还有其它形式的能量(如引力场等),它们也可以用来加速物质。由于这些能量的基本单元不一定是光子,故用它们加速的物质,其质量增加情况未必符合用吸收光子这种观点推导出来的质量增加公式。

3.相对论认为,光子的静止质量为零。本文的基本观点是:光子的质量是恒定不变的,其大小与光子的运动速度无关。对光子而言,并不存在静止质量和运动质量之分,这两种质量完全是一回事,相对论所说的运动质量其实就是光子的静止质量。如果把光子的质量人为地划分为静止质量和运动质量,然后再寻找所谓的静止质量,必定是徒劳无益的。

4.相对论质量公式表明物质的质量增加与其运动速度是密切相关的。本文的分析则表明,物体质量的增加与其运动速度的增加没有本质上的、必然的联系。在运动电荷的质量增加中,粒子质量的增加与其运动速度确实有着一定的对应关系,但这种联系不是必然的,同样也会出现物体的质量增加而速度不变的情况。从理论上讲,物体只要吸收光子,其质量必然增加。但物体吸收光子后,光子的能量并不一定转化为物体的动能(即转变为物体速度的增加)。物质的类型不同,吸收光子后,光能转化出的能量类型也不同。有时,光子的能量转化为物体的动能,如电子等带电粒子吸收光子后,速度会相应增加;有时,光子的能量转化为热能,如阳光照在物体上,物体因吸收光子温度升高,但其宏观速度无明显变化;有时,光子的能量会转化为化学能,如紫外线照在蛋白质上;有时,光子的能量会转变为生物能,如阳光照在绿色植物上。不论什么物质,只要它吸收了光子,不管光能转化为何种能量,物体的质量都增加。由此可见,物体吸收光子才是导致其质量增加的本质原因,只有当光子的能量转化为物体的动能时,物体的质量增加才与速度增加之间有相应的联系。

5.相对论认为物体的质量与速度之间存在着绝对的联系,不管这种速度是物体自身的运动速度还是与观察者之间的相对速度,物体的质量与速度之间的关系都严格服从相对论质量增加公式。该公式表明物体的质量增加是一种运动学效应。而本文的分析则表明,物体的质量增加是一种动力学效应,质量增加公式只表明物体吸收光子前后的质量变化关系,不表明物体的质量与速度之间一定有一一对应关系。特别需要说明的是,物体的质量不仅不会象相对论所预言的那样因观察者运动速度不同而不同,甚至与物体的“绝对运动速度”也没有必然联系。相同的物体,速度高的,质量未必就大;速度低的,质量未必就小;即使速度相同,其质量也未必相同,如两个原本相同的物体如果温度不同,其质量也不一样。

6.相对论断言有静止质量的物体其运动速度不可能超过光速。而本文的分析则表明:用电磁能量加速的物体其速度确实不能超过光速,因为它们是靠光子推动的,其速度自然不可能超过光子本身的运动速度——光速。这就象用马拉车,车的速度不可能超过马的速度一样。但这种“不能超光速”与相对论所说的“不能超光速”含义是不同的。一是这种“不能超光速”是指被加速的物体其速度不可能超过用来加速该物体的光子的速度,而不是指不能超过光速常数c。若用来加速物体的光子速度本身就是超光速常数c(如引力场中光子的速度)的,则被加速的物体其速度也是有可能超过光速常数c的;二是如果用来加速物体的能量不是电磁能量而是其它形式的能量(如引力场能量等),物体的速度还是有可能超过光速c的;三是物体的运动速度与观察者的运动有关,当观察者运动时,观察者观察到的(表观)速度完全可以超光速。

 [33楼]  作者:hudemi  发表时间: 2005/08/19 20:44 

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 [34楼]  作者:hudemi  发表时间: 2005/08/19 20:45 

你对我的观点了解得还不全面,我的观点是连贯的。现指相关内容贴出。

下面贴出书中后续关于光介子对光的能量的影响的内容。这些内容并不是我现在针对你的问题才增加的,而是原来就有的。

另外,关于光的波长的问题。1、你知道,我认为光子是粒子,所以对“单个”光子来说,根本不涉及到波长问题。我认为波的现象是大量光子的“群体表现”,与上面关于“单个”能量的推导是两回事。这部分内容如果你感兴趣,我可以另贴。2、到目前为止,还没有听说过直接测量过光的波长的实验。干涉仪也只是测量相关差,并不直接反映波长。

黄德民

以下内容摘自《论物理现象的本质——物质作用论挑战相对论》一书。

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(一)光介子对光子能量及频率的影响

我们在前面推导多普勒频移公式时,没有考虑光介子对光速的影响。事实上,光介子的影响肯定是存在的。但在短距离内,光介子对光子总能量的影响非常小。因此,一般情况下,完全可以不考虑光介子对多普勒频率的影响,但在长距离内,这种影响不得不考虑。

光介子假说告诉我们,光介子普遍存在,且对光速产生明显的影响。既然光介子能够影响到光子的速度,是否也会影响到光子的能量从而导致多普勒频移呢?

光介子非常小,与其它物质之间的相互作用非常弱,对其它物质能量的影响非常非常小。当光子在光介子层中运动时,被光介子吸收的光子能量也非常非常小。否则的话,当光线从一个星系传播到另一个星系时,光子的能量早被宇宙空间中的光介子层吸收尽了,根本不可能传播得很远。我们能够看到几百亿光年远的星体传过来的光线,就说明光介子层对光子能量的吸收非常弱。短距离内,光介子层对光子能量的影响可以忽略不计。

看到这里,细心的读者也许会问,光介子假说告诉我们,从运动光源发出的光,一进入到光介子层中,原有的与源速有关的粒子速度就很快失去而被光介子层的推动速度所代替。既然光子的速度已经受到了光介子的影响,怎么说光子的能量没有明显变化呢?

当光子的速度受到光介子层的影响发生变化时,光子的平动动能确实会发生变化,但这并不意味着光子总能量也会相应变化。因为在与光介子的作用过程中,光介子并没有吸收(或给予)光子多少能量,因此,光子的总能量不会有明显变化。为什么光子的平动动能发生了明显变化而总能量仍能维持不变呢?原因在于光子在光介子层的作用下速度发生变化时,其平动动能和振动能之间发生了转化。当光子的平动动能减少时,减少的这部分能量转化为光子的振动能;相反,当光子速度增加时,其平动动能增加也来源于光子振动动能的减少。总的来说,光子的总能量并无明显变化。形象地说,这就象一个落到地上的弹簧振子。在振子与地面的接触过程中,受地面的作用,振子的速度不断降低,振子的动能逐渐转变为弹簧的势能,但总能量仍保持不变。一旦振子的动能全部转变为弹簧的势能,振子的势能又开始向动能转化,振子开始反弹。然后再下降、再反弹,这一过程重复多次,但振子的总能量基本保持不变。

由此可见,尽管光介子常常会影响光的速度,但在短距离内,它几乎不影响光子的能量,也就是说,它几乎不影响光的频率。虽然上节我们在推导多普勒频移公式时没有考虑光介子的影响,但这并不影响该公式在短距离内的适用性(至少地球上的一切实验都可不考虑光介子对光的频率的影响)。

(二)星光红移的本质及宇宙大爆炸理论质疑

尽管光介子对光子能量的影响不大,但并不是没有影响。如果光子在光介子层中运行的距离足够远,受光介子层的作用时间足够长,这种影响就会表现出来。

我们知道,光介子广泛存在于宇宙各处。当光线从一个星球传播到另一个星球的过程中,要穿过一层又一层疏密不匀的光介子层。尽管太空中的光介子十分稀薄,对光子能量的影响也十分微弱,但星系与星系之间的距离实在是太遥远了。经过这么长时间光介子层的累积作用,其影响就不可小视了,光子的能量或多或少要损失一些。光线穿越的距离越长,它损失的能量就越大,光子损失的能量与光线走过的距离成正比。距离地球越远的天体,发出的光在到达地球前损失的能量就越多,因此,地球上观察到的星光的能量就越小。而光子的能量是和频率相对应的,光子的能量越低,其频率就越低。这说明,从远处天体传到地球的星光,其频率会比最初的低。

光的频率不同,在人的眼睛中表现为颜色的不同。可见光中,频率最低的是红光,频率最高的是蓝光、紫光。频率降低,意味着光谱向红光方向移动,因而常被称为光谱的“红移”。相反,频率升高,称为光谱的“蓝移”或“紫移”。

天文观察发现,确实存在越远的星系发出的光,其频率越低的现象。人们把这种现象称为“星光红移”。这说明,我们对太空中传播的光的能量的分析是对的。正是由于星光受到太空中光介子层的作用能量不断衰减,才造成了星光红移。

但是,过去人们一直把星光红移解释成是远处星系的运动造成的。在本文对光谱频移的本质作出新的解释以前,人们一直认为多普勒频移是由光源与接收者的相对运动引起的。因此,人们很自然认为星光红移是由星系相对于地球运动造成的。

实际观察到的星光红移量的大小并不是杂乱无章的,而是和星系与地球的距离成正比。如果星光红移真是由星系离开地球的速度引起的,就意味着,星系越远,它离开我们的速度就越快。这表明,宇宙在膨胀。

既然现在的宇宙在膨胀,反推回去,人们相信过去的宇宙一定比现在的小。继续往前推,想必宇宙当初是一个小点。因此,有人据此提出了宇宙大爆炸理论,认为现在的宇宙正是由当初这个原始小点爆炸而来的。目前,这一理论非常流行,似乎已成为解释宇宙起源的最好理论。

但大爆炸理论真的正确完美吗?笔者心中存有一些疑问。

设想一种普通物质的爆炸,爆炸完后,爆炸物必定呈辐射状向四周飞射。经过一段时间,爆炸物已纷纷远离了爆炸原点。尽管速度快的物质离开原点远些,速度慢的物质离开原点近些,但总的来说,这些物质基本上集中在一球壳形表面附近,球的中间基本是空的,离球心很远的地方也是空的。

从常见的爆炸现象可以推想,如果宇宙确实是爆炸形成的,则宇宙间各种星系、星体应该呈辐射状运动,且有部分空间是空的。可是天文观察表明,辐射运动并不是宇宙天体运动的主要形式。例如,月亮围绕地球转,地球围绕太阳转,整个太阳系围绕银河系转,而整个银河系又围绕总星系转等。由此可见,涡旋运动是目前我们直接观察到的各种宇宙天体的主要运动形式。这种运动形式明显地与大爆炸所形成的辐射状运动不相符。另一方面,各种天体的分布也没有象爆炸产物一样主要聚集在一球形壳体周围。相反,天文观察表明,从宇宙大尺度上讲,各种星系都比较均匀地分布在宇宙空间,既没有发现爆炸过后留下的空荡荡的宇宙“球心”,也没有发现爆炸产物尚未到达的空荡荡的“外围”空间。这也就是说,没有足够的证据表明宇宙空间内的各种星体或星系是按爆炸所形成的分布形式分布在某一球面周围的。这些事实表明,大爆炸理论未必正确,它难于解释现在的宇宙天体的分布形式和运动形式。

不仅如此,还有许多人认为时间、空间也起源于这次大爆炸。这样,问题就更多了。如果时间真的是起源于这次大爆炸,那爆炸之前就没有时间。没有时间,也就没有变化。没有变化,也就意味着宇宙将永远维持它原有的存在状态不变。既然其存在状态不会发生变化,又怎么可能从平静中生出大爆炸呢?

反过来讲,要产生大爆炸,必须有物质聚集和爆炸酝酿的过程。只要这种过程存在,说明时间进程在大爆炸之前就已经存在。既然时间在大爆炸之前就已经存在,又怎么能说时间是随大爆炸一同产生的呢?

时间同大爆炸一同产生的观点难于成立,同样,空间随大爆炸一同产生的观点也难于成立。空间是物质存在的必要条件,没有空间也就没有物质。如果说大爆炸之前没有空间,也就没有物质。既然当初没有物质,那宇宙物质又从何而来?

除此以外,还有许多人认为,目前的空间仍然在随宇宙物质一同膨胀。如果空间真的是和宇宙物质一同膨胀的,我们能够观察到这种膨胀效应吗?显然不能。空间膨胀意味着所有的物体在膨胀、所有的距离在膨胀、所有的尺子在膨胀。既然你在膨胀、我在膨胀、所有的物体都在膨胀,我们周围的一切都在按同一比例膨胀,那我们又如何能够觉察到这种膨胀呢?要观察一种膨胀,必须有一个不变的参考标准。如果说宇宙在膨胀,只能以绝对空间为标准,只能认为空间是预先存在的。这同样说明,空间并不是随宇宙物质一同爆炸产生的。

其实,除了上述疑问外,人们还可以提出更多的问题。宇宙的原初小球是怎样形成的?众多的宇宙物质能被压缩成一点吗?是什么力量使原初小球发生了大爆炸?目前的宇宙会继续膨胀下去吗?大爆炸理论与热力学第二定律矛盾吗?尽管人们心中存有这么多疑问,也有不少人从不同角度对大爆炸理论提出过种种质疑,但还没有一种质疑真正动摇过大爆炸理论。因为从星光红移到宇宙大爆炸理论,逻辑上似乎是无懈可击的。就连爱因斯坦这样伟大的科学家,虽然对大爆炸理论带来的困难有所认识,但仍未对其正确性表示过怀疑。爱因斯坦曾明确说:“这里确实引起了一个不可思议的困难局面。如果将哈勃发现的银河光谱线位移解释成为一种膨胀(从理论的观点看来这是没有多少疑问的),那么,依此推断,此种膨胀‘仅仅’起源于大约十亿年以前;而按照天文物理学,各个个别恒星和恒星系的发展很可能需要长得多的时间。如何克服这种矛盾,仍毫无所知。”

上面说的是,如果以银河光谱线位移来推算宇宙的爆炸时间,得出的结论会出现宇宙年龄比星球年龄还小的矛盾。现在,新的事实又揭露出了新的矛盾。不久前,有报道说哈勃望远镜发现了约260亿光年远的星体。而我们对宇宙年龄的流行看法是100多亿年。这就是说,如果这些星体起源于宇宙大爆炸,即使它们以光速运动,最远也只能运行到100多亿光年远的地方。那为什么260亿光年远的地方还有星体呢?显然这又是一个矛盾。

这些矛盾,是大爆炸理论所固有的,依靠该理论自身永远也无法解决。本章的分析已经表明,星光红移是由光子在宇宙中运动时受光介子的作用能量不断衰减引起的,根本不是由星系运动造成的。既然星光红移并不表明星体在向外膨胀,宇宙大爆炸理论成立的前提和基础就完全丧失了,宇宙大爆炸理论就不再成立。反过来,只要不再坚持宇宙大爆炸的观点,由大爆炸理论带来的各种混乱思想和困难局面就不复存在。

 

 [35楼]  作者:hudemi  发表时间: 2005/08/19 20:46 

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 [36楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/19 21:59 

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 [37楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/19 22:15 

吴沂光补充的用差频法能达到0.9m/s也可信?两莱塞实验是典型地测"单向光速",如果实验可信早就被重复无数次了,可是事实是一次也
    吴沂光补充的用差频法能达到0.9m/s也可信?两莱塞实验是典型地测"单向光速",如果实验可信早就被重复无数次了,可是事实是一次也不能重现!

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相对论一派胡言 物理界黑白颠倒 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
[楼主]  [38楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/19 23:45 

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[楼主]  [39楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/20 00:25 

代答一下

以下内容摘自《论物理现象的本质——物质作用论挑战相对论》一书。

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时间膨胀效应实验证据质疑

时间膨胀效应被认为是得到了实践检验的客观真理,其支持性证据主要有三种。一种是原子钟的环球航行实验;另一种是飞行介子的寿命增长;第三种是多普勒频移效应。

第三种实验证据是间接性证据,因为相对论认为二阶及二阶以上多普勒频移效应(含横向多普勒频移效应)是由时间膨胀效应引起的,故二阶多普勒频移证据往往被有关相对论书籍说成是时间膨胀的证据。第六章,我们还要专题讨论多普勒频移效应,到时我们将指出,二阶多普勒频移效应根本不是时间膨胀效应引起的,故多普勒频移效应不能看作是时间膨胀效应的证据。这里,我们主要讨论前两种实验,看它们是否真的证实了时间膨胀效应的存在。

1.原子钟环球航行实验

做钟的航行实验是对时间膨胀效应的一种直接的检验。1970年,Hafele设计了一个检验时间膨胀效应的环球原子钟实验。其初步设想是让两只在地球上同步的原子钟,一只留在地球上,另一只放到飞机上绕地球航行,飞机飞行一周后降落到地面,然后将这两只原子钟的读数进行比较。

实际实验时,由于飞机起飞与降落要穿越地球上不同高度的引力场区,故原子钟速率的变化不仅受狭义相对论时间膨胀效应的影响,同时也受引力场的影响。Hafele等从理论上分别算出了引力场对时钟的影响和运动对时钟的影响。在计算运动对时钟产生的影响时,他考虑了地球的自转,认为静止在地球赤道上的原子钟具有与地球赤道的切向速度相同的运动速度;飞机向东飞行时,飞机上的时钟的运动速度为飞机的飞行速度再加上地球的自转切向速度;而飞机向西飞行时,飞机上的时钟的运动速度要减去地球的自转切向速度。

1971年,Hafele和Keating完成了这种实验。他们将四只铯原子钟放到飞机上,飞机在赤道平面附近高速度分别向东、向西绕地球航行一周后回到地面,然后将飞机上的四只铯原子钟与一组静止在地面上的铯原子钟的读数进行比较,发现向东飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟的读数平均要慢,而向西飞行的四只原子钟的读数比地球上的原子钟的读数平均要快。他们分析认为主要原因在于向东飞行的飞机上的时钟比地面上的时钟运动速度高,而向西飞行的飞机上的时钟比地面上的时钟运动速度低。实验结果与他们所作的理论计算基本一致。他们认为这种实验证实了相对论所预言的时间膨胀效应。

对这种所谓的实验证据,笔者有一些疑问。

首先,既然相对论认为运动没有绝对性,为什么要坚持认为地球上的时钟是运动的而不是静止的?为什么要认为向东飞行的飞机比向西飞行的飞机速度高?在地球上的观察者看来,向东飞行的飞机与向西飞行的飞机并没什么区别,两者的速度相对于地面上的观察者应是相同的。即使有相对论所预言的时间膨胀效应,不管飞机是向东飞行还是向西飞行,上面的时钟读数都应该比地面上的时钟读数慢才对。认为向东飞行的飞机比向西飞行的飞机速度快,那是绝对时空的观点。如果真的是向东飞行的飞机上的时钟比地面上的时钟慢,而向西飞行的飞机上的时钟比地面上的时钟快,说明时钟的速率与其绝对运动速度有关,这种结果肯定的是时间的绝对膨胀效应而非相对膨胀效应。

//在非惯性中,如果认为运动没有绝对性,仍然是可以的,但这时就得用广义相对论了。具体在飞行原子钟实验中,地面观察者仍有权认为自己是静止的,但他就没有权利再认为时空是各向同性的而简单地用狭义相对论。因为存在这样一个很简单的事实,东向飞机需要的升力比西向飞机小,尽管两架飞机对地速度一样。

其次,前面我们已经指出过,原子钟环球航行实验结果与爱因斯坦对“孪生子佯谬”的解释是不一致的。那么究竟是爱因斯坦预言的错,还是该实验的结果不可信呢?从我们前面的分析可以看出,实际上两者都经不起推敲。

//一般是这样来分解狭相和广相效应的:轨道上相对于地心-恒星参照系静止的Q钟比海平面上相对于地心恒心参照系静止的E钟(对地速度都超声速了)快的部分,是广相效应或引力场效应,而在同半径轨道上运动的M钟比Q钟慢的部分,就是狭相效应。

另外,值得一提的是,后来也曾有人对原子钟环球航行实验的精度提出过质疑。他指出,该实验所用的铯原子钟的误差比理论预言的时间膨胀效应值还大,该实验根本不能证明时间膨胀效应存在。

//这个质疑成立吗?

2.飞行介子的寿命增长

飞行介子的寿命增长是指运动中的放射性粒子其平均衰变寿命比静止时的平均寿命要长。这类观测或实验也被看作是相对论时间膨胀效应的实验证据。

μ介子首先是在宇宙线中发现的,使飞行的μ介子停在吸收体内,然后测量μ介子衰变过程(衰变为中微子、反中微子和电子),得到静止μ介子的固有寿命为2.2×10-6秒。

宇宙线中的μ介子,一般是在高空大气层(约10—20公里的高空)中,由初级宇宙射线与原子核相互作用产生的π介子衰变而来的。这些μ介子有很大一部分能够到达海平面,这就是说,μ介子的平均自由程至少也有几十公里。如果飞行μ介子的平均寿命与静止μ介子的平均寿命相同,仍为2.2×10-6秒,那么即使这些μ介子以光速运动,它们在衰变之前走过的平均路程也只有660米。这与大部分μ介子能够到达海平面这一事实相矛盾。要解决这种矛盾,要么认为运动μ介子的平均寿命比静止寿命长,要么认为μ介子在以超光速运动。我们知道,相对论是不允许任何物质的运动超光速的。因此,只能认定是运动的μ介子寿命比静止时长。

1941年,Rossi和Hall首先观测了宇宙线中μ介子的衰变速率随μ介子动量的变化情况,他们测得的结果与相对论的预言基本一致。

随着加速器的产生和发展,用高能量粒子轰击原子核靶,人们发现了许多新类型的介子,它们以接近光速的速度运动着,这也为人们测量其衰变寿命提供了有力的手段。测量结果表明,加速器产生的介子的寿命,其平均寿命也比静止时长。

这些观测或实验,被看作是对相对论预言的时间膨胀效应的证实。

其实,这些说法都经不起仔细推敲。

首先,需要明确的是,寿命和时间并不是一个完全等同的概念。飞行介子的寿命增长不一定是时间膨胀的结果,也许本来就是介子的运动速度越高,寿命就越长,而根本与时间膨胀无关。例如,μ介子通常衰变为电子、中微子和反中微子。那么,我们是否可以假设,μ介子本来就是由电子、中微子和反中微子组成的粒子团,它们是靠能量“束缚”在一起的。当束缚能小到一定程度,再难于将电子、中微子和反中微子继续“捆”在一起时,μ介子就“分解”(衰变)成了电子、中微子和反中微子。μ介子的速度越高,相应的束缚能就越大。μ介子在运动过程中,束缚能会不断损失,同时,介子的速度也在不断降低,当束缚能低到一定程度,再也不能将其内部的粒子束缚在一起时,μ介子就衰变了。由此可见,是因为能量的原因造成了速度高的介子寿命长,并不是时间膨胀效应带来的介子寿命变长。

虽然事物的本质未必真的如此,但这种假设至少能提醒我们运动介子的寿命增长可能另有其内在的物理本质,并不一定是由时间膨胀效应造成的。

//但所有亚原子粒子都很准确地按相对论的公式延长寿命,如果一一用不同的内部作用解释,得有多少个一事一议呢?这时奥卡姆剃刀就要起作用了。

其实,任何物理现象都有它内在的物质作用本质,寿命增长现象也不例外。以人的寿命增长为例,可进一步说明寿命增长与时间进程本身可能并无关系。我们知道,人类的平均寿命在不断增长。但谁都清楚,这种增长不是由时间膨胀造成的,而是由社会的物质财富不断增加,人们的生活水平不断提高造成的。如果有人把人的寿命增长也说成是一种(另外的)时间膨胀效应,相信谁都不会认同。既然人的寿命增长不能说成是一种时间膨胀效应,为何要把运动介子的寿命增长说成是时间膨胀效应的证据呢?

时间是世间所有事物进程快慢的共同标准,单个和少数类型的事件变快、变慢(如寿命增长、时钟变慢)并不意味整个时间进程的变快、变慢,任何少数和个别例子都不足于说明时间本身在膨胀。例如,摆钟摆动周期的快慢与重力加速度的大小有关,离地面越高,重力加速度越小,摆钟的摆动就越慢。尽管所有的摆钟都有这种效应,但我们不能因为所有的摆钟都在空中走慢就说“时间膨胀”。任何事件过程长短的变化都有其内在的物理原因。如果不加分析,轻易把某些事物时间过程的变慢说成是时间膨胀的证据,显然是不科学的。除非所有事物的变化进程都变慢,才能说时间进程变慢了。

//已经是加以分析才说时间变慢的啊。摆钟当然不足为训,因为它与微观的时间没关系。而原子钟与几乎所有的外部条件无关,不同原子做成的原子钟同步变化,与分子钟同步变化,与化学过程、分子光谱同步变化,也就是与核过程、化学、热力学、生理学、心理学的时间同步变化。

关于时间的相对性,爱因斯坦曾用一个坐在火炉边的人和一个坐在恋人身边的人时间感觉不一样作过比方。他说,坐在火炉边的人因为烤得难受觉得时间过得慢,而坐在恋人身边的人因为幸福而觉得时间过得快。但我们知道,时间对他们来说是公平的,并不存在对谁慢对谁快的问题,所谓的时间快慢完全是他们的一种自我感觉,与真实时间的膨胀或收缩无关。尽管这个例子是爱因斯坦给不懂相对论的人打的比方,没必要去深究它的对错。但相对论所说的时间膨胀,或许正如这个例子一样,也是经不起深究的,所谓的时间膨胀效应根本不存在。

其次,即使我们把运动介子的寿命增长看作是时间膨胀效应的结果,也不能看作是相对论时间膨胀效应的证据。因为相对论所说的时间膨胀是指时间会在两个相对运动的参考系中相互膨胀。在甲参考系看来,乙参考系内的时钟变慢了;反过来,在乙看来,甲参考系中的时钟也变慢了。在运动介子寿命增长中,在与地球相对静止的观察者看来,运动介子的寿命增长了,由此我们推测,在运动介子参考系内时间变慢了。但在运动介子所在的参考系看来,静止在地球参考系内的介子寿命是否也增长了呢?只有在它们看来,静止在地球上的介子的寿命同样也增长了,才算是对相对论所说的时间“相互膨胀”的真正证实。可惜,运动介子不会说话,无法告诉我们它们观察到的静止在地球上的介子的寿命长短。如果硬要把此类实验说成是时间“相互膨胀”的实验证据,显然隐含着对后一情况的臆断。用臆断的情况对实验结果进行“补充”,反过来再说该实验证实了理论的正确,显然是不合适的。因此,这类观测和实验最多只是证实了时间的“单方面膨胀”,即时间会因为运动而膨胀。很明显,这是一种绝对运动的观点。而绝对运动的观点又正是相对时空观所反对的。

//关键在于,两个钟必须回到同地才能做绝对比较。测介子寿命,观察者是用的两个钟对介子的一个钟。这种非对称性黄先生应当是很清楚的。双生子佯谬中,同地出发再回到同地,两兄弟的历史是不一样的,并非完全对称。虽然都有权利认为自己一直静止,但其中一个认为一直都没引力场,另一个认为出现了两次引力场。所以,并非都有权利应用狭相。原地的人可以用狭相得出旅行者更年轻的结论,而飞船上的人却必须用广相得出自己更年轻的结论。吴大猷给出了严格的非对称解法。科学界没有人认为双生子构成真谬。

总之,相对论所说的支持时间膨胀效应的各项证据都经不起仔细推敲,时间膨胀效应并没有得到强有力的实验的支持。

[楼主]  [40楼]  作者:正和  发表时间: 2005/08/20 00:35 

电子被加速时,内能不会变化,所以并不吸收光子,只是接受光子传递的动量。
所以你推导的基础没有了。
 [41楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2005/08/20 01:13 

平面波能量密度的标淮表达式就是mcc,其中的m为波动介质的质量密度


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相对论一派胡言 物理界黑白颠倒 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
 [42楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2005/08/20 09:43 

当新理论与实验不相容时,我们应该在新理论的最初公设上找原因,而不是反说实验不精确

首先,既然相对论认为运动没有绝对性,为什么要坚持认为地球上的时钟是运动的而不是静止的?为什么要认为向东飞行的飞机比向西飞行的飞机速度高?在地球上的观察者看来,向东飞行的飞机与向西飞行的飞机并没什么区别,两者的速度相对于地面上的观察者应是相同的。即使有相对论所预言的时间膨胀效应,不管飞机是向东飞行还是向西飞行,上面的时钟读数都应该比地面上的时钟读数慢才对。认为向东飞行的飞机比向西飞行的飞机速度快,那是绝对时空的观点。如果真的是向东飞行的飞机上的时钟比地面上的时钟慢,而向西飞行的飞机上的时钟比地面上的时钟快,说明时钟的速率与其绝对运动速度有关,这种结果肯定的是时间的绝对膨胀效应而非相对膨胀效应。

//吴:相对性原理排除了存在特殊优越的静止判据的可能性。但在广义相对论中,这种判据在宇宙中到处存在着,它们基本上由星系的局部集合所决定。——广义相对性。也就是说,环球飞行实验结果满足相对论。当然,对此实验相对论也不是唯一的解释方法。

其次,前面我们已经指出过,原子钟环球航行实验结果与爱因斯坦对“孪生子佯谬”的解释是不一致的。那么究竟是爱因斯坦预言的错,还是该实验的结果不可信呢?从我们前面的分析可以看出,实际上两者都经不起推敲。

另外,值得一提的是,后来也曾有人对原子钟环球航行实验的精度提出过质疑。他指出,该实验所用的铯原子钟的误差比理论预言的时间膨胀效应值还大,该实验根本不能证明时间膨胀效应存在。

///吴:当新理论与实验不相容时,我们应该在新理论的最初公设上找原因,而不是反说实验不精确。我认为环球飞行实验结果是客观的事实,这个实验三十多年来物理界也反复讨论过,正是这个实验,争论了半个多世纪的“孪生子佯谬”得以逐渐平息。所谓“环球航行实验的精度”问题应该不是我们担心的,因为三十多年来的大物理学家们并不是吃干饭的。

总之,我可以用这类实验来否定你的多普勒公式。



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有所突破——《隐参量在物理学中的作用和地位》,诚请指点。http://wang.sellcn.com/com/wyg/ns_detail.php?id=28976&nowmenuid=83686&cpath=&catid=0
 [43楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2005/08/20 09:52 

读帖时,帖子不存在
 [44楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2005/08/20 09:55 

同意正和的观点。


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 [45楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2005/08/20 10:06 

读帖时,帖子不存在

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