解析相对论

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解析相对论

张赈立

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摘要：时空与引力子密度呈反比光是以引力子为介质的波，引力子密度不影响光速惯性运动和引力运动都是密度差的作用物质的质量是物质固有的，不随运动速度的增加而增大引力子总数增加的直接结果就是宇宙膨胀

关键词：引力子密度光速不变相对论宇宙膨胀距离量子化

现在很多人对相对论质疑。相对论没有错，却不能给人们一个满意的结论，这是因为相对论没有从更深层去解释。这里我提出了一些新的理论，解释了一些基本现象：光速不变原理，光行差的计算，狭义相对论，广义相对论，运动的本质，光波的粒子性，宇宙膨胀的因素。同时里面存在着一些漏洞需要改正。

1 概念问题和假设

按照现代引力场理论，万有引力是通过交换引力子来实现的，下面的整篇内容也是建立在引力子基础上的。因此，理解引力子是怎样分布的和万有引力是怎样通过引力子来实现的是问题的关键。万有引力作用在所有星体之间，可以说，引力子弥漫在整个宇宙空间的。如果用引力子密度来表示单位空间内引力子数目的多少，引力子分布应是不均匀的。

引力是怎样实现的呢？只要物质周围有引力子存在，该物质就要受到这些引力子的吸引，因为力是相互作用的，引力子会有向该物质靠近的趋势。而引力子之间既有引力，又有斥力，它们可以传递力和能量。这样物质的引力就可以传到很远，即万有引力。因此，物质在均匀的引力子空间中（这只是假使，因为物质一旦存在，就会吸引周围的引力子，引起引力子的不均匀，就象电子在均匀电场中一样），会受到来自各个方向大小相同的引力，且合力为零，该物质处于静止状态。当引力子不均匀时，来自各个方向的引力是不相等的，物质受到引力子密度大的一侧的力要比引力子密度小的一侧的力大，物质就会向密度大的一侧运动（这一点与传统理解不同，详细解释见下文）。按此理解，星体附近的引力子密度要比太空中的大，太阳表面的引力子密度要比地球表面的大。同在地球上，位置低的要比高的大；在地球上即使是同一点附近空间，下方的要比上方的大，在这一点上，我们可以用密度差来表示上下空间引力子密度的不均匀度。即处在引力子密度差中的质点都要受到密度差的作用力。

下面的几条即使我提出的假设，它们是全文的核心：

假设I：时间快慢、空间尺寸与引力子密度呈反比：如果我们周围的引力子密度增大了，那么，我们的空间会被压缩，时间变缓。

假设II：光是以引力子为介质的波，实际光速与引力子密度的平方呈反比，实际光频率不受引力子密度的影响。光波经过不均匀的引力子空间时，光的传播方向会弯向慢光程的一侧（引力子密度大的一侧）。

假设III：惯性运动和引力运动都是密度差的作用：处在均匀的引力子空间中，质点是静止的；物体的运动使得前方的引力子密度变大，后方的引力子密度变小（就像顶风运动一样，前方的气压大于后方的气压）。从而形成了密度差，密度差又使其运动，这既是惯性运动。（这一点的得出源自惯性质量等于引力质量）

假设IV：当物体不受其它力时，处在一定密度差中的物体以一定的速度向密度大的方向运动。其值等于前方与后方的密度差平方差比该处密度差平方。

假设V：物质的质量是物质固有的，不随运动速度的增加而增大，但随着运动速度的增加，该物质所在的引力子密度变大。且等于前方与后方的密度差之积。

2光速不变原理

假设II：实际光速与引力子密度的平方呈反比。但在任何空间中测量的光速是不变的，这是因为，同时，时间快慢、空间尺寸与引力子密度呈反比下面便证明了光速不变原理。

在引力子密度均匀的空间乙内存在空间甲，且甲的引力子密度是乙的x倍。在甲的两端有两点A、B，对AB两点距离的测量，甲测的为L₁，乙测的为L₂，因为空间尺寸与引力子密度呈反比，则有L₁=x L₂。若有两束相干光m、n分别穿过甲、乙空间，因为实际光速与引力子密度呈反比若n在乙空间的光速为c，则m在甲空间的光速为

。在乙空间测得的n完成L₂ 的时间为t，m完成L₁ 的时间为 t。因为时间快慢与引力子密度呈反比，在甲空间测得m完成L₁的时间

。乙空间n的光速，在甲空间计算m的光速。即，在甲、乙空间测量的光速相等。这就是光速不变原理。

但在不同的是，甲计算的光频率比乙计算的光频率高；如果光是从甲空间发出的，在乙空间计算的光频率要比在甲空间计算的高，这即是我们所说的引力红移。这是因为光的频率不变，而甲的时间比乙的时间慢的结果。

按广义相对论，震荡器的固有频率依赖于震荡器所在处引力势的大小。引力场愈强，即引力势愈小，则震荡器的固有频率愈低。详言之，一个位于强引力场处的震荡器的频率比处于自由空间或处于弱引力场处的全同震荡器的频率要低一些，这种因引力场的作用而产生的频率向光谱红端移动的现象就称为光谱线引力红移（引自《理论物理词典》P1—31）。这是因为强引力场处的引力子密度要比弱引力场处的引力子密度大。

认识了这一点，根据假设III，就可以解释为什么在不同的惯性系中光速不变原理仍然成立。惯性运动和引力运动都是密度差作用的结果，物体的运动使得前方的引力子密度变大，后方的引力子密度变小，从而形成了密度差。运动的惯性系的空间由于处在引力子密度差中而发生变化，如右图：

图1为静止时的空间结构，OC、OA、OD、OB分别为前后左右的四个方向，且OA=OB=OC=OD=R，其中R为大圆半径。图2表示O＇以速度v运动的惯性系的空间结构，与光的多普勒效应正好重合。外界的观察者看到O＇D、O＇B与O＇C、O＇A不垂直，OA、OB、OC均不相等。但随着运动的观察者不会发现这些变化，他观察的方向依然如图1。在方向角上，。在距离上，O＇A=O＇B=O＇C=O＇D=R。且在大圆上的任意两点M、N，都有∠MO＇N等于静止时的∠MON，O＇M=O＇N等于静止时的OM=ON。

外界沿EO＇方向上的光进入O＇空间时，因密度差的作用，光实际沿平行于DO＇的方向EF传播。由于O＇的运动，O＇上的观察者观察到，光是沿EO＇传来的。因为DO＇才是O＇空间的垂直方向，∠DO＇E为光行差倾斜角，因为∠DO＇C等于静止是的观察角∠DOC，∠DOC即为我们观察到的光行差倾斜角。在图1中可知，最大的圆的半径OD=ct，OO＇=vt，设光行差倾斜角为α，∠α=∠DOE=∠ODO＇。

，其结果与实际完全相符。（关于光行差参见《理论物理词典》P1—4）

同样，这个原理也可用于求与OB不相垂直光的光行差。光沿G的方向进入O＇空间如图：∠GO＇B为光源与运动方向的夹角，同时由于引力子密度差和运动的作用，O＇G仍为望远镜筒能观察到光线的方向，∠GOB才为O＇上的观察者观察到的角度。为光行差偏转角。

沿O＇D方向射出的光，由于密度差的作用向前偏转，即沿O＇D＇方向传播，由于O＇的运动，当光传到D＇时，D也运动到了D＇处。O＇上的观察者会认为光是沿着O＇D传播。因此，在迈克尔孙—莫雷试验中就不会观察到任何变化。

在O＇空间中，若O＇的速度为v，按照光速不变原理，光沿O＇C、O＇A方向的速度分别为。因为实际光速与引力子密度的平方呈反比，若用

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3、相对论的不完美

爱恩斯坦的相对论不能解释时间佯谬和双子佯僇。与其说是相对论的局限＇性，不如说相对论只是对现象说明，而非本质。下面是一个与时间佯谬类似的例子。

若地球赤道有两列同速反向的火车，从同一地点沿赤道出发，有三人A、B、C分别在向西的火车、出发地点和向东的火车上。如果两列火车的速度为v，那么，B、C相对于A的的速度分别为2v、v，根据狭义相对论，A会观察到B和C的时间慢了，且C的时间比B的时间要慢。A、B相对于C的速度都为V，C会发现A、B的时间慢了。B的情况和A的相同。当两列火车各绕地球一周后，又在出发点停了下来，A、B、C再去观察他们的时间，会发现A和C的时间要比B的慢了，由于地球的自转，A和C的时间变化差异不大。这是人类的飞机已经实验过的。

这个结果为什么与在火车运动过程中B的观察相同呢？为什么不是A的观察或者C的观察？若用运动状态的不对称性来解释，我们就不得不重新引入绝对参照系了，即静止的B系为绝对参照系，这又与相对论的最根本性——相对性相矛盾。

这是相对论不能解释的，但是根据假设V：物质的质量是物质固有的，不随运动速度的增加而增大，但随着运动速度的增加，该物质所在的引力子密度变大。由于地球以一定的速度运动，地球所在处的引力子密度可作是一定的、不变的，而A、B、C都在地球的运动空间中。相对地球静止的B的引力子密度不变，A和C由于自身运动，他们处在的空间引力子密度变大了，按假设I；A和C的时间就会变慢。若A、C在地球的运动空间外，A、C的引力子密度就不受地球的影响，它们的时间决定于它们的速度和所在处空间的引力子密度。

4 光的本质

照假设II，正可以解释光的波粒二重性。若某一黑体辐射出一个光子，按传统的观点，这个光子以光速运动。但，如果光是以引力子为介质的波，因为介质是不随波运动，波的能量通过介质向前传播。这个光子的能量传递给了前方的引力子，这个引力子又把能量传给了下一个引力子。光波其实就是一种孤子波。这个孤子就是我们所说的光子，而孤子又是引力子。所以我们所说的光子就是引力子。

而黑体辐射出的那一个真正光子也许一直就在黑体的附近。如果这个光子也是引力子的话，那么，黑体副射就是引力子辐射。在近代量子理论中，认为光子是质量为的粒子，我们知道引力场中发出时，光谱向红端移动，同样，光进入引力场时光谱向蓝端偏移，光的频率变大了。但仍按照光速不变原理，实际光速应变慢了。若光子具有质量，当光子进入引力场，由于自身质量，光速应变快。这显然是不正确的。

我们知道，恒星辐射出的能量远比它们接收的能量多得多，也就是引力子总数地曾加。而引力子总数增加的直接结果就是宇宙膨胀。

5宇宙膨胀

在说明这个问题之前，先打一个比方，在一个密闭的容器内充满空气，里面放一些充气的气球，用气球的直径作单位长去测量气球之间的距离时，无论是压缩还是拉伸容器。其值只有一个。因为在容器变化时，气球的体积也在变化。但，如果固定容器不变，往容器内充气，由于气压的增大，气球体积变小，再用直径去测量时，明显其值变大。

而我们的宇宙与此类似，如果引力子总数不变，无论宇宙是收缩还是膨胀的，宇宙内部的人都不会察觉任何变化。因为我们的空间与尺寸也随之收缩或膨胀。

但，当引力子总数增加时，我们宇宙内部的人会察觉到宇宙的膨胀。

如果把时间倒回来，这是一个引力子不断减少的过程，我们内部的人感觉到宇宙在收缩，当引力子减少到无时，物质充满了整个宇宙，没有时间和空间的概念，没有引力，没有运动。这一点很好地解释了广义相对论存在着的奇性困难。

，这时的宇宙是什么样谁也无法知道，除非跳出我们的宇宙，在宇宙外观察。

6引力、距离、速度量子化

根据假设IV，处在一定密度差中物体以一定的速度向引力子密度大的方向运动。在地球引力场中的质点就在密度差中，静止释放一重物，该重物即刻就具有一个一定的速度，而非我们所说的从0开始作加速运动。这个速度我们需要计算一下。

重力加速度是一个密度差累积的过程，g为重力加速度，当重物下落h高度时，速度为。我们可以把h平分开，当下落时，速度为。这样可以无限地分下去吗？显然不可以，当下落高度小于引力子间距时，在如此短的距离内，因为没有引力子的存在，空间尺寸无限的大，用这个尺寸去测量一个有限的距离，其值为零。也就是说物体运动的最短距离为引力子间距。

这个值即是与该处密度差相应的速度。

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