物理科学探疑-网友天空-相对论-时空弯曲论

时空弯曲论

(南宁市亚蓝特科技有限公司 谭强)

关键词: 时空弯曲\相对论\大爆炸\黑洞\白洞\静止质量\惯性质量\引力质量\核能\光子的能量

《时空弯曲论》简介

假定变换因子k=1+4π(u/c)² , “时空变换”为：
x’=x-ut, y’= y,z’= z，t=kt’, k=1+4π(u/c) ² [还可以选择 x’=(x-ut)/k或x’=k(x-ut)……]
牛顿第二定律的正确表达式为：F=d（mu）/dt,
牛顿万有引力的正确表达式为：F=GMmd/r²
速度发生变化，意味着我们研究的问题已经超出惯性系范围，许多事情都因此而改变。
当u<<c时, m≈mo≈md, 物体惯性质量m等于引力质量md,
动能E≈mdc²≈mc²≈m₀c²，Em≈mc²，ΔE≈mc²-m₀c²；
当物体的运动速度接远远超过光速（u>>c）时，物体惯性质量m大于引力质量md,即 m>md,
物体的“总能量”Em≈m₀[(9.42u4/c²)]≈物体的动能Ed
按照爱因斯坦的观点：光子的动能为:Ed=mc²/2, 光子的总能量为: E=mc²,那么,还有一半(mc²/2)是什么能量?难道是光子的核能吗？
光子的静止质量不等于零！微观粒子不具有“核能”，光子的总能量为：E=0.73mc²，
假设: 变速运动的物体，产生性质类似于磁场的“虚假引力场”，“虚假引力” F’的方向与牛顿万有引力F的方向垂直（F’⊥F），“虚假引力”的大小为：F’=ξm(V²/a)=ξmGM/a²,其中，ξ称为“时空弯曲系数”。
“附加进动”角速度（弧度/秒）为：

ω=πV³/ac²

我们为了便于描述真实的“弯曲空间”而虚构了“虚假引力”，这是人们描述客观世界的重要手段。虽然，“虚假引力”是不存在的，但“弯曲的空间”却存在，并且，我们将会看到，“弯曲空间”产生的客观效果一定被人们所观测到。
用“时空弯曲论”计算,太阳光谱红移与实际观测基本相符;恒星X的光线到达太阳的“偏角”,水星、金星、地球的“附加进动角” 与实际观测相符。
最重要的是, 用“时空弯曲论”计算,“DI海格立斯双星”84年的“附加进动角” 为0.66（度）,实际观测结果为0.64度，理论与实际观测基本相符！
“爱因斯坦广义相对论”的理论值为2.34度，其理论与实际观测结果相去甚远！

(完)

    近几年，许多科学家相继报告了有关超光速实验及其结果，例如，美国伯克利加州大学，以 R.Chiao为首小组所作的“光子赛跑”实验，得到光子速度1.7c；德国科隆大学G.Nimtz教授，在微波测到的结果是速度为4.7c和4.34c。

    即使还没有发现超光速现象，也不能保证它是不存在的。

    我们假定：惯性坐标系S'相对于固定在地球上静止的坐标系S，以速度u(u>c)沿x轴方向运动，x'与x在同一轴上， 且当t=0时，O'与O重合(如下图)：

   以μ介子的半衰期实验数据为依据，我们假定k=1+4π(u/c)² （π为圆周率）。

    “时空变换”为：x’=x-ut, y’= y,z’= z，t=kt’,

    [还可以选择 x’=(x-ut)/k或x’=k(x-ut) 而得到相应的“速度变换式”,但我们假设“质量变换式”相同，故“能量变换式”也相同]

    只要我们肯定“运动是绝对的”，就无法根据“动量守恒定律”求出物体的“运动质量m”与 “静止质量m₀”的关系。假设，它们的关系为：

m=kmo=mo[1+4π（u/c）²]

    物体的“运动质量m”大于它的 “静止质量m₀”

  一、物体的能量

    牛顿第二定律的正确表达式修改为：

F=d（mu）/dt=m0d（ku）/dt

    当外力对物体做功时，物体的能量E发生变化，运动质量m发生变化，运动速度u也发生变化。

    速度发生变化，意味着我们研究的问题已经超出惯性系范围，许多事情都因此而改变。

1、微观粒子的能量

    原子核由中子和质子构成，对于没有核结构、远离“介子场”、不受到“强相互作用力”作用的微观粒子,能量变化为：

ΔE=∫dE=Fdx=∫F.udt=m₀∫u[kdu+udk]
E={m₀[(u²/2)+(9.42u⁴/c²)]………(1)

    这就是动能的精确表达式。
    当u<<c时ΔE=m₀u²/2, 这就是我们熟悉的动能近似表达式。
    对于速度为c的光子，
    动能为E={m₀[(u²/2)+(9.42u⁴/c²)]=9.92 m₀c²
    光子的“运动质量m=kmo=13.56 m₀
    对于速度为c的光子，E/c²=9.92m₀=md ,m≠md, md=0.732m, m>md,我们称md为光子的“准运动质量”或“引力质量”。
    光子的动能E=mdc²=0.732mc²=9.92m₀c²
    对于高速运动的物体,
    牛顿第二定律的正确表达式为：F=d（mu）/dt
    牛顿万有引力的正确表达式为：F=GMmd/r²
    物体的“惯性质量”m（或运动质量）大于“引力质量”md,即 m>md,
    当u<<c时, m≈mo≈md, 物体惯性质量m等于引力质量md,
    动能E≈mdc²≈mc²≈m₀c²
    光是非常特殊的，既是“粒子”又是“波”，但作为电磁波的光，却只有电场分量，而无磁场分量。
    按照爱因斯坦的观点：光子的动能为:Ed=mc²/2, 光子的总能量为: E=mc²,
    那么,还有一半(mc²/2)是什么能量?难道是光子的核能吗？
    对于速度为c的光子，如果其运动质量为m＝6.87×10^-37（kg）
    实验预期：md=E/c²=9.92m₀=5.03x10^-37（kg）；
    光子的静止质量不为0，而是m₀=m/k=5.07x10-38（kg），
    光波能量和频率的关系为：E=hν,
    从“粒子”的角度看，一个光子的能量为:
    E=9.92m₀c²=0.732mc²=mdc²
    所以,光子的“准运动质量为md=hν/c²,

2、宏观物体的能量

    对于具有核结构的宏观物体，中子和质子在介子场的作用下，受到“强相互作用力”而紧密结合，本身具有巨大的核能。

    自从有了麦克斯韦电磁理论，人们已经认识到，能量E的辐射所携带的动量等于E/C，辐射的速度是C，动量是p=mc, 所以核能E=mc², 静止物体的核能E₀=m₀c²

    在一般情况下，当外力对物体做功时，静止物体的核能E₀=m₀c²不改变，
    宏观物体总能量的改变为：

    ΔE={m₀[(u²/2)+(9.42u⁴/c²)]+m₀c²}-m₀c²
      ={m[(u²/2)+(9.42u⁴/c²)+c²]/k}-m₀c²
      =Em-E₀……………… (2)            

    其中，E₀=m₀c²,E₀称为物体的“静止能量”，
    Em={m[(u²/2)+(9.42u⁴/c²)+c²]/k }，Em称为物体的“总能量”。
    当物体的运动速度远小于光速（u<<c）时，Em≈mc²，ΔE≈mc²-m₀c²；
    当物体的运动速度接近并超过光速时，动能Ed={m[(u²/2)+(9.42u⁴/c²)]/k}起到最重要的作用；原来处于关键位置的核能Em=m₀c²退居二线。
    当物体的运动速度接远远超过光速（u>>c）时，
    物体的“总能量”Em≈m₀[(9.42u⁴/c²)]≈物体的动能Ed
    从外部给微观粒子施加能量时，有一个能量的传递速度问题。我们知道，“电磁能量”的传递速度是光速c，而当粒子的运动速度达到光速c时，在粒子的运动方向上，“电磁能量”根本传递不到粒子身上，电磁场失去作用。
    那么，如果有比光速还快的粒子，它是怎么来的呢？这只能有一种解释：粒子受到了超光速能量的作用！除了已知的4种“规范场”外，也许还有未知的“快子场”。从外部施加能量, 物体只有受到“快子场”的作用，它的运动速度才能超过光速！

3、关于“白洞”

    如果“白洞”存在，当光子朝着“白洞”的方向正对着它的核心运动时，由于光子受到“白洞”的“万有斥力” F=GMmd/r²作用, 光子的能量E=mdc²逐步减小，光子的运动质量 m=m₀[1+4π( u/c)²]逐步减小，光子的运动速度u也逐步减小，最终，光子的运动速度u减小到0（静止）。此时，由于光子的静止质量 m₀≠0，它仍然受到“白洞”“万有斥力”的作用，必将原路返回。

    而按照爱因斯坦的观点，光子的静止质量 m₀=0，光子静止时，它不再受到“白洞”“万有斥力”的作用，必将永远静止下去。

    因此，如果“白洞”存在，光子的静止质量必定不等于零！

4、介子的半衰期

    μ子、π介子等的寿命,随运动速度的增大而增大，当u=0.995c时，“爱因斯坦狭义相对论”的理论值为K=10，“狭义时间相对论”的实验预期如下：

二、“时空弯曲论”
1、几个假定

    考虑“引力场”和“变速运动”之后，我们依然沿用“爱因斯坦广义相对论”的两条基本原理：

    1、广义相对性原理——自然定律在任何参照系中都可以表示为相同的数学形式。
    2、等效原理——在一个小体积范围内，万有引力和某一加速系统中的惯性力等效。
    库仑定律公式F=kQq/r²,与牛顿万有引力定律公式F=GMm/r²极相似。我们知道，运动的电荷除了产生电场外, 还产生磁场。
    为此，我们假设: 变速运动的物体，产生性质类似于磁场的“虚假引力场”，“虚假引力” F’的方向与牛顿万有引力F的方向垂直（F’⊥F）。
    “虚假引力” F’的引入,使得我们在观察上觉得，“自由粒子”在引力场作用下作椭圆运动的角动量(L)不再守恒,ΔL≠0,

    向心加速度(V²/R)是由万有引力(mGM/R²)引起的;
    参照行星作圆周运动受到的向心力F=mV²/R=mGM/R²,
    我们假设，“虚假引力”的大小为：

    F’=ξm(V²/a)=ξmGM/a²,

    以下，设法求出ξ。
    “时间变换因子为:k=1+4π(u/c)²，其物理意义是：
    “4”表示“4维空间”——“3维空间坐标”+“1维时间坐标”（是由物体的运动速度u引起的）
“π” 表示“时间坐标”引起的“空间偏转程度”——在斥力场作用下，当自由粒子的运动方向反转，速度达到光速（u=c）时，“空间偏转”达到最大（π=180度），即“空间反转”；
    当物体的运动速度超过光速（u>c）时，“空间偏转” 超过π（180度），但是，此时可看成是从相反的方向“偏转”：“空间偏转” 仍不超过π
    在这里，只考虑增加的“1维时间坐标”，故将4π(u/c)² 的“4”改为“1”；
    设v为行星的“附加进动”线速度，V为行星沿轨道运动的平均速度，故将4π(u/c)² 的物体运动速度的平方u²改为v与V的乘积“vV”，保留其中的“π”和“c²”，并且，将行星作圆周运动的半径R, 改为行星作椭圆运动的半长径a。
    即，ξ=(πvV/c²)，ξ称为“时空弯曲系数”。
    当光子受到“白洞”的“万有斥力”作用，光子的运动速度u减小到0（静止）时，原路返回,“有回无去”,然后速度迅速达到V=c, “附加进动”线速度v=c, ξ=π, “空间偏转”达到最大（π=180度）;
在“黑洞”附近，由于受到“黑洞”强大引力F的作用，“检验粒子”以及光子 在“黑洞”表面作圆周运动,速度为V=c, 而F=mc²/R=mdGM/R²
    “黑洞”的质量和半径之比为:

M/R=mc²/mdG=1.37c²/G

    V 、a和v这3个物理量反映了引力场的大小，即空间“弯曲”的程度。
    “附加进动”加速度为：

(dv/dt)=ξV²/a=πV³/ac²(dr/dt),

    “附加进动”线速度为：v=rπV³/ac²,
    “附加进动”角速度（弧度/秒）为：

ω=πV³/ac²……(3)

    “引力场”的存在，相当于“变换因子k”增大了，故“运动时钟延缓”，并造成了“空间的弯曲”。真、假引力场造成了“空间的弯曲”，而“弯曲的空间” 造成了行星的“附加进动”，对此作贡献的正是“虚假引力”F。
    “空间的弯曲”使物体的形状改变了，但它的长度和体积不变。
    “附加进动”加速度[(dv/dt)=ξV²/a]是由“虚假万有引力”(F’=ξmGM/a²)引起的;我们为了便于描述真实的“弯曲空间”而虚构了“虚假引力”，这是人们描述客观世界的重要手段。虽然，“虚假引力”是不存在的，但“弯曲的空间”却存在，并且，我们将会看到，“弯曲空间”产生的客观效果一定被人们所观测到，只有如此，我们虚构的“虚假引力”才有意义。

2、 太阳光谱线“红移”

    对于速度为C的光子, 牛顿万有引力F引起光子的动能变化为：
    ΔE=∫Fdr=GMmd∫(1/r²)dr
       =GMmd[(1/r)-(1/r₀)] …………(4)
    光波能量和频率的关系为：E=hν,
    从“粒子”的角度看，一个光子的动能为E=mdc²
    所以,光子的运动质量为 md=hν/c²,
    (4)式可以写为：
    (ν-ν₀)/ν₀=Δν/ν₀=GM[(1/r)-(1/r₀)]/c²
    当光子从太阳(r=R)运动到地球(r=∞)时,
    Δν/ν₀=-GM/0.732Rc²=-2.12x10^-6
    这就是光的“红移”值，实际观测结果为 -2.12x10^-6

3、光速不变?

    光(波)的能量E和频率ν的关系为： E=hν…………(5)
    ( h为普朗克常量——恒量)
    根据爱因斯坦质能公式, 光(子)的能量为: E=mdc² ……(6)
    (c为光在真空中的速度——恒量)
    假设，“在真空中”光子从太阳运动到地球,
    我们知道，由于光子受到太阳引力的作用，光(子)的能量必将发生变化。
    根据(5)式, 光(子)的能量变化为：ΔE=hΔν, 显然，Δν≠0
    根据(6)式, 光(子)的能量变化为：ΔE=Δmdc²……(7)
    从(7)式看, 光(子)的能量变化有3种可能原因:
    1、光(子)的运动质量变化引起其能量变化：ΔE=c²Δmd,
    2、光(子)的速度变化引起其能量变化：ΔE=md（Δc）²
    3、光(子)的运动质量和速度同时变化引起其能量变化：

    ΔE=Δmd（Δc）²,

    物体的运动质量与其速度有关，如果光(子)的速度不变，它的运动质量是不会变的。所以，第一种情况ΔE=c²Δmd不可能，余下的不管是哪一种情况，都说明光(子)的速度变化了，即Δc≠0，光“在真空中” 的速度是变化的。

4、太阳光线的偏角

    设α为太阳光线的“偏角”。我们考察“检验粒子”在太阳表面的运动情况。
    “检验粒子”受牛顿万有引力作圆周运动:F=mV²/R=mdGM/R²,

    因为V<<c,所以m≈md
    由此可得：V³/R=GM/R²（GM/R）^1/2,
    “检验粒子”作椭圆运动的半长径为a=R(太阳半径)
    “检验粒子”的“附加进动”角速度为：

ω=πV³/Rc²
                =（π/c²）GM/R²（GM/R）^1/2
             =4.1628x10-9（弧度/秒）
           =8.583x10-4（角"/秒）

    光子从太阳表面运动到地球所用的时间为：t=500(秒)
    光子从太阳表面到地球的“附加偏转角”为:

Δδ=tπV³/Rc²=0.429"

    用“牛顿引力理论”计算的结果为β=0.4375",故太阳光线的“总偏角”为：

α=β+Δδ≈0.8665"

    由于太阳光线的偏角α极小，且观测十分困难，因此,我们需要借助日全食来观测其它恒星的光线偏角。
在这里，需要注意的是：光速c是矢量，它的变化Δc包括方向和大小的改变，sinα=Δc/c，
    而光的频率ν是标量，如果光的频率ν改变之后，只是导致光速c的大小变化，而方向不变的话，则sinα=0，但此时Δν/ν₀≠0，
    反之，当Δν/ν₀=0时，未必sinα=0，例如，当“检验粒子”受到恒定的向心力作圆周运动时，线速度V的大小不变，频率ν不变，但线速度V的方向变了，sinα≠0
    所以，矢量之比Δc/c与标量之比Δν/ν₀并不是同一回事！

5、恒星光线的偏角

    恒星同太阳一样能发光，情况应该彼此相似。假设，我们所观察的恒星X属于稳定型恒星，它的的质量Mx和它的半径Rx的比例，同太阳情况相类似（Mx/Rx≈Ms/Rs）, 在恒星表面的光线,也会发生同太阳表面情况相类似的偏转，恒星光线的“总附加偏角”为：

Δδ=2αs≈2αx≈2x0.429"≈0.858"

    用“牛顿引力理论”计算的结果为α = 0.875",
    故恒星光线的“总偏角”为：

ψ=0.875"+Δδ≈1.73"

    实际观测到, X恒星光线到达地球的“总偏角”为：ψ=1.75"
    这个偏角ψ为太阳与X恒星对光线造成的两次偏转角。
    若恒星X为白矮星一类的恒星，则M/R更大，白矮星的光线到达地球的“总偏角” Δδ将大于1.75″

6、行星近日点进动
(A)水星

    对于水星：V=4.79x10⁴(m/s),a=5.79x10¹⁰(m)，t=100年
    水星100年的近日点“附加进动角”为: ΔΦ=tπV³/ac²=43"
    实际观测结果为：ΔΦ=43.11" ,
    “爱因斯坦广义相对论”的理论值为43.03"

(B)金星

    对于金星：V=3.5x10⁴(m/s),a=1.082x10¹¹(m)，t=100年
    金星100年的“附加进动角”为: ΔΦ=tπV³/ac²=8.98"
    实际观测结果为：ΔΦ= 8.4"；
    “爱因斯坦广义相对论”的理论值为8.64"

(C)地球

    对于地球：V=2.98x10⁴(m/s),a=1.5x10¹¹(m)，t=100年
    地球100年的“附加进动角”为: ΔΦ=tπV³/ac²=4"
    实际观测结果为：ΔΦ= 5"；
    “爱因斯坦广义相对论”的理论值为3.84"

(D)“DI海格立斯双星”

    对于“DI海格立斯双星”，V=1.6X10⁵(m/s),a=3.27X10¹⁰（m），t=84年
    “DI海格立斯双星”84年的“附加进动角” 为：
    ΔΦ=tπV³/ac²=0.66（度）
    实际观测结果为：ΔΦ=0.64度；理论与实际观测相符！
    “爱因斯坦广义相对论”的理论值为2.34度，其理论与实际观测结果相去甚远！

7、关于“黑洞”

    “黑洞”与“白洞”是矛盾的双方，如果“黑洞”存在（半径为R），在“黑洞”附近，由于受到“黑洞”强大引力F的作用，“检验粒子” 在“黑洞”表面作圆周运动:

F=mc²/R=mdGM/R²,

    “检验粒子”的线速度V=c很大，
    “附加进动”角速度ω=πc/R也很大。
    “附加进动”线速度v=πc (超光速)也很大。
    “时空弯曲系数” ξ=(πvV/c²)=π²=4π-0.86π, “空间偏转” 0.86π, 其“偏转”程度小于“白洞”(π)。

    由此可见，宇宙中的单个“白洞”与单个“黑洞”并不是完全对称的。如果宇宙中的“白洞”与“黑洞”数量一样多，则“白洞”的“斥力”比“黑洞”的引力大，宇宙的综合表现是“膨胀”。

    由于“黑洞”吸引的物质越来越多，质量变得越来越大，体积变得越来越小，能量变得越来越大，最终发生“大爆炸”，“爆炸”后的物质迅速向周围扩散，当物质靠近“白洞”附近时，遭到“斥力”的强烈抵抗，总有一刻，物质的能量平衡，物体的运动速度为0，这个参考系就是“绝对静止的参考系”，相对这个参考系的运动就是“绝对运动”，相对这个参考系的静止就是“绝对静止”……

（完）

2005年1月2日 于南宁

标题：Theory on space-time curved
关键词: 时空弯曲space-time is curved\相对论the relativitic \大爆炸The Big Bang\黑洞black hole \白洞\静止质量static mass\惯性质量inertia mass \引力质量gravitation mass \核能\光子的能量energy of light
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