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关于时空效应的讨论(下)

(2007-01-20 21:17:43)

光速的测量

 

1.     双星现象

在离我们地球遥远的星际空间里,存在着一种被称为双星的天体系统。它由两个恒星AB组成,相互绕着它们的质心O转动,对其中每一颗星来说,都在做近似圆周运动,恒星的轨道平面倾斜着朝向地球。

现在观察A星,当它位于轨道长轴半径a点时,是朝我们地球而来;位于轨道短轴半径b点时,离我们而去。如果A星的轨道速度为V,并且假设光传播时带有光源的速度,那么,在地球上测到的A星在a点发出的光相对于地球的速度为C+V,而A星在b点发出的光相对于地球的速度为C-V

可见,在a点发出的光将比在b点发出的光跑得快。就算V不太大(比C小得多),但因A星离我们很远,因此,总可以假定A星在b点发出的光到达我们的眼睛时,它从b点经过一段时间(半周期)运动到a点时所发出的光也赶到了,我们将同时在ab位置上看到有两颗A星。

假如在某一时刻在两个不同的地方看到同一颗星,这就是所谓魅星

一般情况下不一定同一颗A星在轨道两端出现,但只要光速依赖于光源速度,则我们预期总能看到魅星出现,并且会观察到双星轨道有明显的畸变。

   在天文观察中,人们所看到的双星系统都很正常,从未看到过“魅星”,这表明A星在ab点发出的光相对地球的速度是一样的,因此人们断定光速与光源的速度无关。

但是,上述推测是否忽略了这样一种情形,如果我们观测的双星系统是由一颗正常发光的恒星和一颗白矮星组成,当发光恒星产生了“魅星”现象时,我们却以为看到了由两颗发光恒星组成的双星系统。这样由一颗发光恒星和一颗魅星组成双星系统,自然不会继续发生“魅星”现象了。如果这种可能性存在并得以证实,那么就可以断定光速与光源的运动速度有关。

 

2.     速度迭加原理

假设在地球上向4光年以外的比邻星发射一艘光子火箭,火箭以光速运行。在火箭离开地球的那一刻起,在火箭上向比邻星发射一束光信号。试问:在地球上计算,这束光信号需要多长时间到达比邻星?

按照经典理论计算,在光子火箭上发射的光信号相对于地球的速度为2C;因此这束光信号需要2年的时间到达比邻星。而在相对论中,无论是根据光速不变原理还是速度迭加原理计算,在火箭上发射的这束光信号相对于地球的速度都是C;因此得出的结论是,这束光信号需要4年的时间到达比邻星,即与火箭同时到达。

显然,根据光速不变原理或速度迭加原理得出的结论是不能接受的;因为在火箭上观察,当火箭运行到旅程一半时,光信号就已经到达了比邻星。如果地球人认定,光与火箭同时到达比邻星,那只能是一种假象或观测效应,而不是真实结果。

 

时间相对性效应——蜡烛问题

 

如果把有两只完全相同的蜡烛,分别放置在两列相向而行的火车上。在两列火车相遇时同时点燃它们,两列火车的燃烧环境完全相同。试问:两只蜡烛是否同时燃尽?

如果说同时燃尽,那么其中一列火车上的观察者(甲方),如何判定相对另一列火车(乙方)的运动行为呢?或者说两者相对运动产生的时间变慢效应如何体现呢?

 

这要看你问谁?如果问地面上的观测者,(两列车相对地面的速率相等)答案应该是同时燃尽;如果问车上的乘客,根据相对论的时间变慢效应,回答是对方的蜡烛后烧完。

 

那么,如果双方通过无线电通讯确认对方蜡烛的燃烧情况,情形又会怎样呢?甲方会告诉乙方,我看到你的蜡烛仍然在燃烧;而乙方会说,我的蜡烛已经燃烧完毕。难道甲方所看到的乙方列车上的蜡烛燃烧是一种假象,还是时间变慢效应根本没有发生?

 

蜡烛问题实际上是双生子佯谬问题的翻版,在两个完全平权的参考系中,是无法确认时间变慢效应的,它是狭义相对论的一个症结。

 

质能场时空理论关于“蜡烛问题”的解答

 

按照质能场时空论的观点,在两个完全平权的参考系中如甲、乙两列火车,无论发生怎样的相对运动,甲、乙两列火车上的时间节律都是相同的,即两只蜡烛将同时燃尽。具体的说就是,当两列火车对开的时候,火车上蜡烛的燃烧时间要比两列火车处在相对静止时的时间短(时间节律加快);当两列火车相遇后背离而行,火车上蜡烛的燃烧时间要比两列火车处在相对静止时的时间长(时间节律变慢)。因为标准时间定义在相对静止的参考系之中。

特别需要强调的是,引起时间变换效应的本质是物质系统质能场交换量发生变化。因此如若两列火车之间发生时间变化效应,只有运动速度是不够的,还必须具备质量条件,即火车的质量必须足够大。如果火车质量较小,其中一列火车的运动不足以引起另一列火车质能场交换频率发生变化,那么火车内的时间节律将保持不变。

 

宇宙飞船上的时间变化问题

 

假设在地球上向太空发射一艘宇宙飞船,在环绕地球飞行数周之后返回地球。试问:宇宙飞船上的时间将如何发生变化?

按照狭义相对论的观点,由于飞船从起飞到返回地球一直处在高速运动状态,因此在宇宙飞船上将发生时间变慢效应。当然,如果以飞船为静止观察系,相对地来说地球则处在高速运动状态;那么,在飞船上也可以得出同样结论:地球上的时间要比飞船内的时间慢。这一时间效应悖论被称为双生子佯谬问题。

而根据质能场时空理论,飞船从起飞到返回地球将经历三个时间变化阶段。第一阶段,飞船起飞到即将进入环绕地球轨道,在这一时期飞船远离地球飞行,与地球间质能场交换量减弱,因此在飞船内部将发生时间变慢效应。第二阶段,飞船进入环绕地球轨道,在这一时期飞船绕地球做圆周运动飞行,与地球间质能场交换量保持不变,因此飞船内部的时间节律不发生变化。第三阶段,飞船脱离空间轨道返回地球,在这一时期飞船朝向地球飞行,与地球间质能场交换量增大,因此在飞船内部将发生时间加快效应。

那么,质能场时空理论是如何解答双生子佯谬问题的呢?,质能场时空理论强调:时间的变换依赖于质能场交换量的变化。在飞船与地球之间,由于飞船相对于地球的质量较小,飞船的运动不足以引起地球质能场交换量的变化,因此地球上将保持固有的时间节律不变,只有飞船上的时间发生了变化。

质能场时空理论区别狭义相对论之处在于,发生时间变化效应的参考系是确定的,而不是在运动中得出的观测效应,地球上的时间节律不会因为飞船的运动而改变,因此不存在时间效应悖论问题。

 

文章引用自:http://xskwl.tougao.com/

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