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质能场时空理论简介

(2006-11-09 21:07:48)

 

    二十世纪初叶,爱因斯坦发表了相对论,指出自然界中的时间和空间不是绝对不变的,在高速运动的参考系中或引力场内,时空将发生相对性效应。那么,为什么高速运动的参考系或引力场内会发生时空变换效应呢?这是爱因斯坦也没有回答的问题。实际上,这一问题涉及到了时间的本质,时间并不是一个抽象的概念,它拥有着具体的物理内涵。

    在相对论中,为了阐述自然界物质的运动规律,采用了参考系,参考系是一个与物质质量无关的假想时空坐标。在这一坐标系中,爱因斯坦根据光速不变原理和洛仑兹变换,推导出了时空的相对性效应。然而,自然界中的参考系是不能脱离物质而存在的,因此我们有必要把物质的质量代人时空坐标系中,用物质质量场的作用代替光的传播,对时空效应进行探讨。

   物质质量场的传播特点是:以各自物体为核心,场与场之间彼此以光速 c 进行能量交换,发生作用。自然界除质量场外,荷电粒子的电场也具有相同传播特性,在此把质量场和电场统称为质能场。为了区别于相对论中的参考系,我们把以质能场的形式相互联系的参考系称之为系统。

    如果用质能场的作用形式代替光的传播,可以推导出运动系统的时空效应。研究结果表明,时空变换效应不仅与系统的运动速度有关,而且还与其方向和系统本身的质量有关。当两系统发生相近运动时,将发生时间加快、空间收缩、质量变大效应;当两系统发生相离运动时,将发生时间变慢、空间膨胀、质量变小效应;当一系统围绕另一系统进行圆周运动时,将不发生时空变换效应。

    为什么在不同运动状态下,系统内会发生不同性质的时空效应呢?物体质量的增减,难道不违反质能守恒定律吗?

通过分析质量效应公式可以发现,之所以发生质量增加效应,是因为物质系统在运动过程中,将对方的动能通过质能场交换,转化为本系统内物体静能的结果。同理,相离运动状态下,物体质量的减少,是由于运动系统将自身的一部分静质量在质能场的交换中,以动能形式转化出去的结果。所以说,质能守恒定律在质能场时空理论中仍然成立,并没有因为系统内物体质量的增减而发生变化,理论本身是自恰的。

    在相离运动状态下,如果令分离速度等于光速,还可以得到一种有趣的结果,即 m=0, 同时 t=0 。它说明若两系统彼此以光速 c 相分离,在没有质能场交换的前提下,物体质量归零,系统时间停止。这意味着什么呢?

    这实际上涉及到的就是时空质的本质问题。质能场时空理论认为:所谓时间,就是自然界物质之间,进行质能场交换频率大小的尺度,时间值与质能场的交换频率成正比,它决定着物质系统内诸事物发展变化的节律。而物质质量则是指该物体在单位时间内与周围其他物体进行质能场交换量的多少,交换量越多,质量越大,反之亦然。当一物质系统与外界不发生任何形式的质能场交换时,该系统内的时间也就停止了,系统内的物质质量对外界也表现为零。而空间则是这种交换范围,它以时间为单位,质能场的传播速度(光速 c )为尺度,衡量自然界的范畴,它决定了物体几何长度的收缩或舒张。三者之间密不可分,缺一不可,共同统一于质能场的交换之中。

    在质能场时空论中强调,质量的转化来源于对方的动能,当两个物质系统间不能进行完全的、充分的质能场交换时,应由参量系数 f 进行相应调整。

    如宇宙射线粒子和地球之间,对于宇宙射线粒子这个系统来说,它只能与地球极小的一部分质能场发生作用,来自地球的有效参考质量近似地相当于粒子的质量。因此,宇宙射线粒子系统将要发生的是相近运动状态下的时空质效应,即宇宙射线粒子的质量增大、寿命缩短。请注意,这一结论与狭义相对论所推测的时间延缓、粒子的寿命延长的时间效应正好相反。

    然而,反过来对地球来说,宇宙射线粒子质量与地球质量相比相差简直太悬殊了,宇宙射线粒子使地球发生的时空变换效应简直太微乎其微了;即使宇宙射线以光速进入大气层,地球人也无法感受到来自宇宙射线所引发的时空效应。

    质能场时空理论区别于狭义相对论的关键是,它强调发生时空效应的物质系统之间必须存在着质能场的联系,是彼此间质能场交换量的变化,导致了时空效应的发生。如果离开这一前提,那么无论两系统间发生怎样的相对运动,都不能使物质系统发生时空变换效应。

    宇宙中有许多相对于太阳系高速运动的天体,根据多普勒效应计算,有些天体的运动已接近光速。如果按着狭义相对论的观点,在这些天体上观测地球,一定会得出这样结论:地球上的时间节律是缓慢的、物体质量无限增大。而实际情况又是怎样的呢?难道说仅仅因为它们的运动,地球上的时钟就变慢了吗?

    至此,让我们重新回顾一下“双生子佯谬问题”。何谓双生子佯谬问题呢?这是爱因斯坦建立相对论以来,争论最久的一个时间效应问题。设想有两个同时诞生的孪生兄弟甲和乙,让他们分别处于相对高速运动的两个参考系中;试问:过一阶段后,甲乙两兄弟谁比较年青些呢?

    按照狭义相对论的观点,在高速运动的参考系内,将发生时间变慢的相对性效应。对兄弟乙来说,甲在做高速运动,所以甲所在的参考系要相对于乙所在的参考系发生相对性效应,即甲参考系内的时钟要慢于乙所在参考系内的时钟。因而,乙必然得出这样的结论:甲要比自己年青。但是,反过来在甲的眼光中,甲也可以认为自己静止不动,相对地来说,乙相对于自己同样也是在做高速运动,那么,甲也可以得出结论:乙要比自己年青。显然上述两种结论是相互矛盾的,哪一种结论正确呢?这就是所谓的“双生子佯谬问题”。

    为了解决这一问题,法国物理学家郎之万引用了广义相对论。他首先假设兄弟甲处在一个高速运动的宇宙飞船之中,而乙则处在地球这样的物质参考系中。由于宇宙飞船从地球出发,在宇空遨游到返回地球,是一个变速运动的过程,因而甲本身实际上是处在一个相对于地球加速的非惯性系中。那么,按照等效原理,其结果必然是兄弟甲要比兄弟乙年青。问题至此,矛盾似乎得以解决,然而一经分析就会发现,用广义相对论解决双生子佯谬问题,实际上是避开了矛盾的实质。如果让甲乙两人分别处在两个完全平权的参考系中,其结果又会怎样呢?

在两个完全平权的参考系中,相对做高速运动的甲乙两人,既不能说甲比乙年青,也不能说乙比甲年青,难道说甲乙两人将同样年青,这岂不又回到经典理论中去了吗?又有何相对性效应而言呢?

    因此上说,在相对论体系内,双生子佯谬问题无论如何是无法自圆其说的,它反映出狭义相对论理论的不自恰性。

按照质能场时空论的观点,在两个完全平权的参考系中,即两个质量相等的物质系统之中,无论发生怎样的相对高速运动,甲、乙两兄弟都将同样年青。但不同的是,在相近运动状态下,甲、乙两人都将相对于二系统相对静止时的两人显得衰老;相反,在相离运动状态下,甲、乙两人又都将相对于二系统相对静止时的两人显得年青;因为标准时间定义在相对静止时的物质系统之中。

    十九世纪,人们为了寻找以太做了大量实验,其中最著名的莫过于迈克尔逊—莫雷实验,该实验证明了地球上不存在以太风。

人们为什么要寻找以太风呢?那是因为当时的人们认为,光媒质像声波的媒介质——空气一样,是一种弥漫于整个宇宙的流体,为此,要确定一个相对于以太静止的参考系。在天文观测中,光行差现象似乎告诉我们,太阳系就是这样一个特殊的参考系;而实验证明,地球上又没有以太风。在如此矛盾的前提下,人们被迫放弃了以太的概念。也正是基于此,爱因斯坦提出了光速不变原理,通过洛仑兹变换,推导出了一组相对性时空效应,这就是狭义相对论。但是,由于相对论建立的基础抛开了“物质”这一基本前提,所以必然导致其理论的局限性,对时空变换效应知其然,而不知其所以然,这也是“光测效应”的必然结果。

质能场时空论则是在物质系统与场的结合基础上,阐述了质能波的传播特性,剖析了质能场的交换规律,进而推导出了一组新的时空效应。这一时空理论不仅合理地解决了过去理论与实验中的矛盾,而且还进一步阐明时空的本质,解释了自然界中的各种超时空现象。同时,对光速在时空变换中所起的作用,予以了重新评价。

http://xskwl.tougao.com/

文章引用自:http://xskwl.tougao.com/

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