时空互易与互易时空
内容简介:什么是时间?超光速后时间是否会倒流?(如果时间不会倒流虫洞说就是无稽之谈)为什么相对论与量子力学不相容?本文提出一个时空互易原理,使这三个问题成为同一问题的不同方面.
数字与时空
比较数字和时空它们有一个相似之处;什么是数?毕达哥拉斯学派认为:“万物皆数也”,数是万物之“本”.后来才把数字理解为抽象概念,而物体是数字的具体化.这与时空有什么相似之处呢?问题出在下面这个特性上:即离开物体不能说明任何数字的含意.例如:不涉及任何物体如何说明“2”的含意是什么?这是办不到的.或者说,离开了实体2就无法理解了.如果把这个特性叫抽象性,那么时空也有这种抽象性.
先看空间, 离开物体不能说明空间里的任何一个固定位置.一般理解北京前门城楼是个固定位置,这实际上参考了地球,况且在月球上看前门城楼不在固定位置,它不断移动.然而我们现在的要求是, 不涉及任何物体来确定空间里的一个固定位置.有谁能理解这个“固定位置”的含意呢?既然离开物体,空间位置无法理解,那么没有物体的空间就更无法理解了.参考我们对数的理解;把空间理解为抽象概念,而物体间的相对位置是空间的具体化.
再看时间,离开物体运动的变化无法确定任何时刻.我们谈起秒的含意时原来就从地球饶太阳运动说起,现在就从电子饶原子核运动说起.若是不涉及任何物体运动的变化就无法说出“秒”的含意.这与不涉及任何物体就无法说出2的含意,是一样的.因此我们把时间理解为抽象概念,而物体运动的变化是时间的具体化.
因为物体的位置变化就是运动,所以运动是时空的具体化.不同的运动对应不同的时空(把运动速度带入相对论公式可以求得不同时空)如同不同数量的物体对应不同数字一样.
我们目前对时空的认识是“万物皆在时空中”,如同毕达哥拉斯最初对数的认识“万物皆数也”一样.
超光速与时空
目前学术界都认为,谈论超光速的人都是不懂相对论的人,或者是不相信相对论正确性的人.因为相对论明确指出:物质只能接近光速,不能到达光速.光速时物质的质量无穷大是没有意义的.因此超光速是无稽之谈.
在这里我要冒天下之大不违,谈一下超光速问题,首先声明:我对物质在光速时质量无穷大无意义的论点深信不疑.既然如此为什么还考虑超光速呢?是下面的事实启发了我:一个分数的分母越小分数值越大,而分母只能接近零不能到达零.因为分母等于零是无穷大无意义,可是分母小于零时又有意义了.但数的性质发生了变化.已经不是我们生活中常用的数.而是数学中的负数了.这个事实告诉我们 1)在目前的时空中超光速是无意义的.(2)如果引进一个新的时空(如同扩大数域)超光速就有意义了.
新时空就是下面要说的互易时空(负时空),在这个时空中;光速是最小速度只能接近不能到达,两个速度的和小于原来每一个速度,物体质量和动量都随速度减小而增大.光速时质量无穷大(光速最小).新时空里的情况与狄拉克遇到的“负能态”相似.如果是真,新时空就是量子时空.可能有人要问:量子超光速?这不是奇谈怪论吗?其实大家知道,物质有波动性和粒子性,同时有两个速度,即相速度(超光速)和群速度.目前认为相速度是无意义的,时空扩大以后相速度就有意义了.并且用相速度求得的粒子动量质量与用群速度求得的同一粒子的动量质量在数值上相同.如果用U表我们时空中的速度,用W表新时空中的速度,比较两个时空中的洛伦兹变换,可以得到;
C2=UW
(形式上与德布罗意公式相同)利用这个关系,可以使我们的讨论在两个时空中自由转换.如同负号“－”可以使我们的计算在正负数间自由转换一样.
以下还有两个问题(1)时空互易原理,即假设一个新的时空.(2)互易时空,即新时空里的运动学动力学.
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时空
物理量
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在互易时空里
看到的原时空
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原时空
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互易时空
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在原时空里看
到的互易时空
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质量
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千克
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千克
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千克
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千克
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一维量
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1∕秒
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秒
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米
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1∕米
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三维量
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1∕米
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米
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秒
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1∕秒
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速度
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秒∕米
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米∕秒
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秒∕米
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米∕秒
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动量
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千克·秒∕米
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千克·米∕秒
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千克·秒∕米
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千克·米∕秒
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力
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千克·秒2∕米
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千克·米∕秒2
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千克·秒∕米2
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千克·米2∕秒
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能量
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千克·秒2∕米2
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千克·米2∕秒2
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千克·秒2∕米2
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千克·米2∕秒2
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关于量纲的几点说明:
(a)为什么互易时空的量纲与我们看到的互易时空量纲不一样?问题出在速度上,相对性原理要求速度是三维量比一维量,而我们又认定“米/秒”是互易时空里的速度(必须这样认定).这样实际上我们默认了三维量的单位是“1/秒”一维量的单位是“1/米”.因为“1/秒”比“1/米”是“米/秒”.前面的约定3是在互易时空里的约定.在我们时空中约定3变为约定3’ 在互易时空中,相互正交的三个方向用三维量t s r表示,单位是“1/秒”,一维量用x表示,单位是“1/米”
(b) 从量纲可以看出,波在两个时空里的频率,振幅功能互换.具体说如机械波振幅“米”是三维量决定能量.频率“1/秒”是一维量的倒数决定音调.超光速以后,振幅“米”是一维量的倒数决定音调.而频率“1/秒”是三维量决定能量。
(c) 爱因斯坦对自己提出的光量子不满意,总想给出一个新的解释.现在根据互易时空的量纲可以做到了;普朗克常数“千克·米2∕秒”是一个力.光的频率“1/秒”三维量,它们之积是力作的功.因此,他的光电效应方程是互易时空的动能定理.
互易时空
下面讨论互易时空中的物理学.(1) 坐标变换:在互易时空中,取正交的三个方向, 原点为 组成 系.再取正交的三个方向, 原点为 组成 系.考虑 系相对于 系,以速度 沿 轴正向匀速运动.在 系和 系两坐标原点重合瞬间( ),从原点发出一个光脉冲.在 系中测量,若一维量是 ,则光波的波前是以 为中心半径是 的球面:
(1)
在 系中测量因光速不变可得:
(2)
光速不变原理要求(1) (2)保持不变,如果 , .又考虑到 系的原点 在 系中坐标 ,在 系中的坐标 ,分别是:
可以得到互易时空的洛伦兹变换:
, , , (3)
可以看出只有速度 大于光速时,变换才有意义.与原洛伦兹变换比较:
, , , (4)
发现两个时空的坐标变换,可以通过下面的表达方式相互转换:
(5)
这个事实说明:两个时空的结构如同正负数结构,(5)式的作用如同负号“–”在正负数中的作用.其次由于(5)式在形式上与德布罗意公式相同,因此我们用群速度和相速度,分别在两个时空中讨论同一个粒子得到的结果是相同的.最后从中可以看出,我们假设的新时空适合目前科学要求. |
