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“三维空间”与“第四维度”

(2015-02-13 14:58:58)
标签:

第四维

球面

物质

奇点

光子

 

“三维空间”与“第四维度”

  

摘要:我们生活的“三维空间”,是一个被“第四维度”“封闭”的“三维球面”——“三维空间”。因为“奇点大爆炸”满足了“同点同时、同向同速”,所以产生了“哈勃常数效应”:“红移现象”。不过,这只是暂时的。由于宇宙是“有限无界”的“球柱体”,当宇宙年龄超过183亿光年的时候,就会越来越显现:“蓝移现象”。因此,不是宇宙“膨胀”或“收缩”,而是物质(天体)在这个“固定的空间”(“三维球面”)内的“扩散”或“聚集”。

关键词:空间封闭;三维球面;有限无界;宇宙膨胀;物质扩散

中图分类号:0411

文献标志码:A

 

"Three dimensional space" and "The fourth dimension"

  

Abstract: we live in the "three-dimensional space", is a "fourth dimension" "closed" "three-dimensional spherical" -- "three dimensional space". "Big Bang" is "the same point at the same time, with the same speed and direction", so produced "Harbert constant effect": "red shift". However, this is only temporary. Because the universe is "limited" unbounded "ball column", when the universe is more than 18300000000 light-years away, will appear more and more: "blue shift phenomenon". Therefore, the universe is not "expansion", is a celestial body in this "fixed space" ("three-dimensional spherical") within the "diffusion".

Keywords: space closed; three-dimensional spherical; finite unbounded; the expansion of the universe; diffusion

 

《论“哈勃常数”与“空间封闭”》[1]认为,我们生活的“空间”是一个“三维空间”——如果受到来自“第四维度”的引力影响,也可以被“第四维度”“封闭”,形成一个“四维空间”——“球柱体”。

因此,可以认为全部的“宇宙空间”就是一个“特殊的”“圆柱状空间”——以“三维球面”为边界——P0点的“视界”的“球柱体”:“底面半径为Rs、高为2πRs(π为圆周率、Rs为“第四维度中心质量的史瓦西半径)的‘圆柱状空间’”,不过,只是该“圆柱状空间”的两端是重合的。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 1

图1

1.“不见”“暗能量”

“高维度”可以对“低维空间”进行“封闭”。[1]但是,“低维空间”对于“高维度”来说,只能感觉到“高维度”的“影响”,却不能“看到”“高维度里的物质”。

比如,生活在“三维球面”上的人们来说,由于“高维度”——“第四维度”的“质量”“封闭”了这个“三维球面”,使得“三维球面”上的所有“物质”都具有了“同向同速”——都向同一个方向(沿“测地线”)、都以“光速”运动,因此就认为是一种“充溢空间的、增加宇宙膨胀速度”的“能量形式”,并且是“各向同性,密度非常小,不与通常物质发生任何除引力之外的已知的相互作用(即电磁、强、弱相互作用)”。但是,我们在这个“三维球面”里却无法看到、摸到、测到“第四维度里的物质”:谓之“暗能量”!

因此,“暗能量”只是“第四维度的引力效应”,并不是我们在“三维球面”内,可以“找到”的“实体物质”——是“不可见的”。

2.“有限无界”

我们的“宇宙空间”是“固定”的:“形状固定”,是一个“球柱体”;“体积固定”,为V=2π2Rs3。我们的“三维空间”又是一个“三维球面”,所以“有限无界”。

3. 不是“宇宙膨胀”,而是“物质扩散”

我们所在的“空间”——“三维空间”——“三维球面”,满足“同点同时、同向同速”的条件,所以天体之间的运动符合“哈勃定律”,产生了“哈勃常数效应”。

不过,这只是暂时的。由于宇宙是“有限无界”的“球柱体”:体积V=2π2R3、大小L=(2+2π)R(π为圆周率)。“宇宙的大小”L≈365.9亿光年[2],现在宇宙的年龄约为137亿光年,当宇宙年龄超过L/2≈183亿光年的时候,就会越来越显现:“蓝移现象”。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 2

图2

因此,不是宇宙“膨胀”或“收缩”,而是物质(天体)在这个“固定的空间”(“三维球面”)内的“扩散”或“聚集”。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 3

图3

需要指出的是,在这种“扩散”或“聚集”的过程中,随着时间的延续,由于从“一点出发”“物质”所“划过”的“空间”,一直都在“逐渐扩大”——所以这个“普通物质划过的空间”会“一直膨胀”。并且,由于“速度分量的大小不变”,随着时间的延续,参考点P与“极点”的距离r越来越大,那么“哈勃常数”H0=v/r将会“越来越小”,还将变为“负值”——发生“蓝移”。

4.“各向同性”

“三维球面”里,在大尺度上是“均匀”和“各向同性”的。由于“第四维度质量的史瓦西半径Rs的值足够大,致使P0的“视界”曲率很小几乎为0,所以“三维球面”还具有“高度平坦性”。

5.“互为‘视界’”

5.1.“能量奇点”

5.1.1.“湮灭”与“出现”

“湮灭”是指当物质和它的反物质相遇时,会发生完全的物质-能量转换,产生能量(如以光子的形式)的过程。一个正电子和一个电子碰撞后“湮灭”,通过光子的形式释放能量。即有:粒子+反粒子→“湮灭”→“光子”能量。

既然物质与其反物质相遇,发生“湮灭”成为“光子能量”,那么,“光子能量”也应该在一定条件下,可以成为“物质”和“反物质”:“出现”。于是,我们认为,“大爆炸”时,可能就是消耗了“光子能量”,而产生了“粒子”和“反粒子”,才有了我们今天五彩缤纷、生机勃勃的“宇宙”。所以可以说,在一定条件下,“湮灭”是“可逆的”。即有:光子能量→“大爆炸”:“出现”→粒子+反粒子(图8)。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 4

图4

5.1.2.“光变物质”

环球科学2014年5月21日报道,物理学家发现了一种相当直接的把光转化为物质的方法:通过使一束高强度伽马射线轰击一个微型金线圆柱中的光子云,让伽马射线轰击黑体真空腔中的X射线光子云,以产生正电子与电子。

5.1.3.“奇点物质”

第一,从“大爆炸”的“产品”来看。“物质”可以“湮灭”为“光”:“物质变光”,“光”也可以“出现”为“物质”:“光变物质”,“湮灭”与“出现”是“可逆的”。而我们的宇宙:所有的“宇宙物质(粒子)”又都是由“一个点”(“奇点”)通过“大爆炸”产生。所以,我们有理由认为,“奇点”内有“光子能量”,或者说,“光子能量”是“奇点物质”。

第二,从“奇点”的“特性“来看。由于“奇点”的体积无限小,而在已知的“物质”中,只有“光子” 可以“波长缩短”,比如发生“蓝移”,能够被“无限压缩”。因此,“奇点物质” 可能是“光子能量”。“奇点”应该称为“能量奇点”。

因此,“奇点”可以以光速运动。

5.2“互为‘视界’”

运动是相对的。如果组成第四维度的“质量中心”P0的“物质”是“光子能量”(根据“质能公式”呈现相应“质量”),绕“三维球面”内的所有物质都是以光速运动的,那么也会产生“三维球面”在“P0视界”中的效果。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 5

图5

如果把“三维球面”看成“一个点O1”,那么“点O1”与“点P0”的“相对速度就是光速C”。“点O1”与“点P0”,可以说是“互为‘能量奇点’”、“互为‘视界’”。因此,“我们在‘视界’之中”,才有了“理论上的说法和意义”。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 6

图6

 “点O1”与“点P0”的“运动轨迹”,在平面上的投影就是“一个圆”——互为“圆心”与“圆周”。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 7

图7

所以,我们是可以在“视界”(“相对的”)之中的。

这样一来,所谓的“第四维的P0点”就具有了“量子化”的特点:“P0点”每时每刻都与我们所在的“三维空间里”的“每一个点”——任何一个“普通物质(天体)”保持“同距”——“P0点的史瓦西半径RS”。

在“第四维度”上有“固定的物理量”——“第四维度物理量”:速度为光速c,质量为P0点的质量m,能量为mc2,动量为mc。是否可以说,“相对论”就是“‘视界’上的牛顿经典物理”——必须考虑纳入“第四维度物理量的影响”。

有的理论则是用了另外的方法,认为是物质周围的“空间”以光速运动,因此,“物质”本身相对于“空间”也是以“光速运动的”:“任何物体(包括我们观察者人)周围空间都以光速辐射式的离开运动。”[3]

6.“状态方程”

“三维球面”是“P0点”的“视界”,而在“视界”上可以有“状态方程”W=-1。[4]

7.“相对论因子”

在“三维球面”上,产生“相对论因子”。由于光速c是最大速度,而“大爆炸”中产生“物质”的“同向同速”的“速度分量”就是“光速”,因此“视向速度”v1应该是光速c的一个分量,同时在“横向”(与“视向”垂直)上也有一个“分量”,其大小为v0=√c2-v12。这一点可能是相对论因子1/√1-(v1/c)  

产生的“根源”。

 

“三维空间”与“第四维度”
Figure 8

图8

8.“静止能量”

在“三维球面”上,有“静止能量”。“静止质量”为m的物体具有“静止能量”E=mc2。可以解释“质能公式”。因为我们在“视界”上,所以质量为m的物体总能量E=mgh+mc2/2。又有h为中心质量M的史瓦西半径R即h=R,c为光速,R=2GM/c2,g=GM/R2,因此有:E=mgh+mc2/2=mc2即E=mc2

9.“静止动量”

在“三维球面”上有“静止动量”。“静止质量”为m的质点,拥有“静止动量”mc(c为光速)。动量是矢量。

在“视向”v1上,动量为p1=mv1,其对时间t的一阶导数为dp1/dt=d(mv1)/dt=mdv1/dt+v1dm/dt,由于在非相对论情形下,dm/dt近乎零,所以,常将动量对时间t的一阶导数简写作:dp1/dt=mdv1/dt,这正是“牛顿第二定律”的微分形式:F=dp/dt=mdv1/dt=ma,其中a=dv1/dt为加速度。[5]

在“横向”上v0=√c2-v12。动量为p0=mv0,其对时间t的一阶导数为dp0/dt=d(mv0)/dt=mdv0/dt+v0dm/dt=md(√c2-v12)/dt+(√c2-v12)dm/dt。若记F0=md(√c2-v12)/dt,则有F0=-m(dv1/dt)/(√(c/ v12-1)。由F=mdv1/dt=ma,可得F0=-F/(√(c/ v12-1)。可见,在“切线”方向上存在“力”的作用。并且,随着速度v1的增大,这种“切线”方向上存在“力”的作用就会越“明显”,这也贡献了一部分“暗物质效应”。

 

致谢

本文作者感谢中国科技大学天体物理中心向守平教授。

 

 

参考文献(References)

[1]论“哈勃常数”与“空间封闭” .(作者的另一篇文章,未发表).

[2]“宇宙的形状、大小、体积”再讨论.(作者的另一篇文章,未发表).

[3]解释万有引力的本质.张祥前.中科院科学智慧火花.

[4]“状态方程(宇宙学)”讨论.(作者的另一篇文章,未发表).

[5]动量 .维基百科 [引用日期2015-02-12] .

 

 

 

 

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