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《時(shí)空波動(dòng)論》 第二章:光和時(shí)間
作者:陳少華
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◎時(shí)間列車
光速不因觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)速度變化而改變。這是相對(duì)論的理論精髓之一。這是可以用數(shù)學(xué)方法精確證明并清楚解釋的。不過(guò),在證明它之前,先要明白一個(gè)重要觀點(diǎn)-----時(shí)間會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)速度變化而改變。
測(cè)量者的時(shí)間會(huì)隨著測(cè)量者運(yùn)動(dòng)速度增加而減少,所以測(cè)量者測(cè)出來(lái)的光速才能保持不變。這能導(dǎo)出一個(gè)非常重要的結(jié)論----時(shí)間是有速度的。
對(duì)于時(shí)間,我們太熟悉了----每時(shí)每刻都在感受著時(shí)間的流逝。但其實(shí)并就沒有真正地認(rèn)識(shí)過(guò)它。正是,不識(shí)廬山真面目,只緣身在此山中。對(duì)于最熟悉的事物,人們往往想當(dāng)然地認(rèn)為沒什么可以探索的秘密了。其實(shí),時(shí)間的本質(zhì),正是人類最值得認(rèn)識(shí)的奧秘。只有認(rèn)清了時(shí)間是什么,人類才能進(jìn)行時(shí)間旅行;不認(rèn)清時(shí)間的本質(zhì),想做到這一點(diǎn)是水里撈月,不可能。哪怕想象力再豐富,提出用黑洞、蟲洞當(dāng)時(shí)間隧道、或找出兩根宇宙弦、宇宙柱來(lái)旅行。這些設(shè)想都是不可能實(shí)現(xiàn)時(shí)間旅行夢(mèng)想的。
把時(shí)間想象為一列以均速V1每秒行駛的火車,就明白為什么隨著運(yùn)動(dòng)者速度的變化,時(shí)間會(huì)產(chǎn)生改變。如果你保持靜止,時(shí)間正常流逝,一秒后時(shí)間列車離你的距離是V1*1秒。一年后這個(gè)距離是V1*1年。所以,你可以通過(guò)測(cè)量時(shí)間列車到你的距離,來(lái)判斷你已度過(guò)了多長(zhǎng)時(shí)間。你會(huì)認(rèn)為,當(dāng)時(shí)間列車距離你的長(zhǎng)度增加(V1*1秒)這個(gè)距離時(shí),時(shí)間剛好過(guò)去一秒。
如果你開始以速度V2運(yùn)動(dòng),這時(shí),時(shí)間列車相對(duì)于你的速度減小了,這個(gè)相對(duì)速度為(V1-V2)。要使你和列車之間的距離增加(V1*1秒)的距離,需要的時(shí)間為V1*1/(V1-V2)。這個(gè)時(shí)間是靜止的正常時(shí)間。你是只管測(cè)兩者距離來(lái)確定時(shí)間的。所以,當(dāng)?shù)孛骒o止時(shí)間經(jīng)過(guò)了V1*1/(V1-V2)時(shí),你認(rèn)為自已只過(guò)去了一秒鐘。毫無(wú)疑問,V1*1/(V1-V2)大于1。這也是運(yùn)動(dòng)者時(shí)間會(huì)改變,會(huì)變慢的原因。當(dāng)你的速度達(dá)到了時(shí)間列車的速度時(shí),你的時(shí)間其實(shí)就停止了。因?yàn)闀r(shí)間列車相對(duì)于你的速度是0,再也不能相對(duì)于你產(chǎn)生更多的距離位移。這個(gè)時(shí)間流逝的相對(duì)速度Vst很重要(Vst表示特殊時(shí)間SPECIALTIME 的流動(dòng)速度),我把它命名為特異時(shí)間速度。表明時(shí)間相對(duì)于運(yùn)動(dòng)者的速度。如果運(yùn)動(dòng)者速度用V來(lái)表示,則
公式1:特異時(shí)間速度Vst=V時(shí)間-V
可以導(dǎo)出另一個(gè)重要公式。用Tn來(lái)表示靜止的正常時(shí)間,運(yùn)動(dòng)者的特異時(shí)間計(jì)數(shù)用Ts表示,運(yùn)動(dòng)者的特異時(shí)間計(jì)數(shù)Ts=時(shí)間列車在Tn時(shí)間內(nèi)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)者的位移/時(shí)間列車速度=Tn*Vst/V時(shí)間(如果你以接近光速飛行,Vst=V時(shí)間-Vs接近于0,那么需要過(guò)很多年,時(shí)間列車才能跑到你前方一定的距離如30萬(wàn)公里處。你用這個(gè)距離除以時(shí)間正常速度,就得出你測(cè)出的的時(shí)間是多少―――只有1秒。而此時(shí)地面靜止人員的正常時(shí)間其實(shí)已經(jīng)過(guò)去了很多年。)
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◎時(shí)間的速度
根據(jù)光速不變的結(jié)論,可以求出時(shí)間的速度V時(shí)間的值。
運(yùn)動(dòng)者在飛船中以V運(yùn)動(dòng),他是根據(jù)自測(cè)的一定時(shí)間Ts(如一秒鐘)后,光束距離他的距離,來(lái)算出光速的。
公式2:V光=(L光-L飛船)/Ts
Vst=V時(shí)間-V。
運(yùn)動(dòng)者的特異時(shí)間計(jì)數(shù)Ts=時(shí)間列車在Tn時(shí)間內(nèi)相對(duì)于運(yùn)動(dòng)者的位移/時(shí)間列車速度=Tn*Vst/V時(shí)間=Tn*(1-V/V時(shí)間)
V光=(L光-L飛船)/Ts=(Tn*C-Tn*V)/Tn*(1-V/V時(shí)間)=C
消去Tn,可以得出V時(shí)間=C
得出了非常關(guān)鍵的結(jié)論―――時(shí)間是有速度的,這個(gè)速度就是光速。
日常生活中,人們時(shí)刻在感受著時(shí)間,對(duì)時(shí)間的不息流動(dòng)真是太熟悉了。時(shí)間流動(dòng)的速度,我們都是用鐘表來(lái)計(jì)數(shù),鐘表滴答走了一秒,就表明時(shí)間過(guò)去了一秒,似乎時(shí)間也就是這個(gè)流動(dòng)速度。不快不慢,從來(lái)都是那么均勻。一旦真正揭開時(shí)間的神秘面紗,得知時(shí)間居然有一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度,而且這個(gè)運(yùn)動(dòng)速度不多不少,剛好是光速時(shí),相信沒人能不覺得驚訝和難以置信。
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◎時(shí)間旅行的可能性
認(rèn)清了時(shí)間的速度大小,我們才能開始探討時(shí)間旅行的可能性。
時(shí)間旅行是人類多年以來(lái)的夢(mèng)想。一旦可以回到過(guò)去,很多遺憾的事都可以改變,后悔藥也可以買到了。在有些野心家看來(lái),憑借自已掌握的尖端武器,回到幾千年前,將戰(zhàn)勝所有對(duì)手取得統(tǒng)治地位,極大地改變自已的命運(yùn);回到過(guò)去,憑著高科技,就能改變古代社會(huì)的落后局面,成為萬(wàn)眾俯伏敬仰的神氐。如果能夠去未來(lái)旅行,就能掌握所有在當(dāng)代無(wú)法掌握的科技,認(rèn)清歷史的發(fā)展路線。等回到現(xiàn)在時(shí),自已將會(huì)多么強(qiáng)大!
可以肯定地告訴大家,這一切,都已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了。
在后文中,將會(huì)詳述:質(zhì)量與速度的正比關(guān)系為何不正確,運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量為何隨著速度的增加而減小。了解這一點(diǎn)后,理論上就已經(jīng)可以使飛船的速度接近光速:只需要用一個(gè)特定不變的力,如100千克力,作用于飛船。產(chǎn)生加速度。隨著飛船速度的提高,質(zhì)量在減小,加速度將逐漸提高,最后就能達(dá)到非常接近光速。飛船以接近光速行駛時(shí),就可以進(jìn)行時(shí)間旅行了。
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◎時(shí)間變化因子
時(shí)間會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加而減少。究竟減少多大比例?我們可以通過(guò)實(shí)例推導(dǎo)出來(lái),過(guò)程并不復(fù)雜,也很好理解。
一列時(shí)間列車以光速呼嘯而去,我們一般是根據(jù)自已手表來(lái)觀察時(shí)間過(guò)去多少。但本質(zhì)上,手表是根據(jù)它距離我們的位移大小來(lái)確過(guò)了多少時(shí)間。
定義Ts為運(yùn)動(dòng)飛船內(nèi)自測(cè)的時(shí)間,由于運(yùn)動(dòng)中的飛船處于特異時(shí)間速度,故稱Ts為特異時(shí)間自計(jì)數(shù)。
定放Tn為正常時(shí)空的絕對(duì)時(shí)間。這是地面靜止的人所測(cè)出的正常時(shí)間。
時(shí)間列車離開我們多遠(yuǎn),我們就認(rèn)為自已經(jīng)歷了多少時(shí)間Ts(用距離除以光速得到時(shí)間)。如果我們保持靜止,時(shí)間列車在一秒鐘之后會(huì)位于我們前方30萬(wàn)公里處,我們認(rèn)為時(shí)間過(guò)去了1秒。如果我們乘坐光速飛船去追趕時(shí)間列車,時(shí)間列車再也不可能跑到我們前方,我們度過(guò)的時(shí)間就是0,時(shí)間相當(dāng)于停止了,我們此時(shí)不會(huì)感覺到時(shí)間在流逝,即使在飛船外面的人看來(lái),我們已經(jīng)飛行了幾十年上百年,我們都覺得只過(guò)去了一瞬間而已,手表都沒有轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)。
如果我們乘坐速度為V的飛船去追趕時(shí)間列車,時(shí)間列車相對(duì)于飛船的速度為C-V;在Tn時(shí)間后,它將位于飛船前方Tn*(C-V)的遠(yuǎn)處。用這段距離除去時(shí)間列車的速度,即光速,這個(gè)計(jì)算結(jié)果Tn*(C-V)/C 就是我們所測(cè)出的飛船已經(jīng)歷的時(shí)間值。
Ts=Tn*(C-V)/C=Tn*(1-V/C) 這就是―――時(shí)間變化因子。
公式3:Ts=Tn*(1-V/C)
這個(gè)公式很重要。
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在相對(duì)論里,時(shí)間變化因子是洛倫茲變換,Ts=Tn/√(1-V2/C2)。事實(shí)證明,洛倫茲變換對(duì)時(shí)間速度的變換并不適用。不僅如此,以后大家會(huì)發(fā)現(xiàn),質(zhì)量變化因子、長(zhǎng)度變化因子,使用洛倫茲變換都是不對(duì)的。
用洛倫茲變換,能否成功證明光速恒定呢?其實(shí)不能。這也是愛因斯坦在狹義相對(duì)論里并沒有對(duì)光速恒定進(jìn)行深入證明的原因。又是根號(hào)又是平方,結(jié)構(gòu)如此復(fù)雜的洛倫茲變換,看起來(lái)很有科學(xué)含量,但一旦用來(lái)證明光速恒定,則非常遺憾地?zé)o法行得通。
最省力實(shí)用原理表明,宇宙和世界以省力可靠的方式在運(yùn)轉(zhuǎn)。真理往往比我們想象得要簡(jiǎn)單。
下面將會(huì)看到,用Ts=Tn*(1-V/C)這個(gè)時(shí)間變化因子,將能完美地證明光速不隨著測(cè)量者運(yùn)動(dòng)速度變化而變化。
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◎光速不隨測(cè)量者運(yùn)動(dòng)速度而變化
光速不隨測(cè)量者運(yùn)動(dòng)速度而變化,是相對(duì)論的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。
在了解時(shí)間的流動(dòng)速度之后,我們推導(dǎo)出新的時(shí)間變化因子,就可以相當(dāng)準(zhǔn)確、完美地證明光速為什么恒定,無(wú)論測(cè)量者以多大速度運(yùn)動(dòng),所測(cè)出的光速都是恒定的約30萬(wàn)公里每秒。
首先明確,運(yùn)動(dòng)的測(cè)量者是怎么來(lái)測(cè)量光線的速度呢?運(yùn)動(dòng)者和靜止者測(cè)量光速,手里都拿著一塊精準(zhǔn)手表,在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,如一秒鐘,立刻記下光線已到達(dá)的位置,測(cè)量這個(gè)位置距離自已有多遠(yuǎn),就可以算出光速。如果這個(gè)位置距測(cè)量者是30萬(wàn)公里,測(cè)量者就會(huì)認(rèn)為光速是30萬(wàn)公里每秒。
關(guān)鍵點(diǎn)在于,測(cè)量者無(wú)論運(yùn)動(dòng)與否、運(yùn)動(dòng)速度多少,哪怕達(dá)到光速,他們都認(rèn)為自已是靜止的。原因在于,由于大部分時(shí)間身處飛船內(nèi)部,無(wú)法觀測(cè)到外面情況,缺少參照系。
所以測(cè)量者認(rèn)為,由于自身靜止,故無(wú)須用30萬(wàn)里每秒再加上自已的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)進(jìn)行伽利略變換。這也是無(wú)論測(cè)量者以多大速度運(yùn)動(dòng),所測(cè)出的光速都是恒定的約30萬(wàn)公里每秒的核心所在。
光線速度V光線=Ts時(shí)間后光線與測(cè)量者之間距離L/測(cè)量者自測(cè)時(shí)間Ts
公式4: V光線測(cè)=L/Ts
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◎邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)
相對(duì)論認(rèn)為,無(wú)論光源如何運(yùn)動(dòng),發(fā)出的光線速度都是光速。這是部分正確的。由于宇宙輻射場(chǎng)的存在,遍布著以光速運(yùn)動(dòng)的光子。光源無(wú)論怎么運(yùn)動(dòng),一旦發(fā)出光子,由于光子的質(zhì)量為0,在其它光速運(yùn)動(dòng)的光子的沖撞下,會(huì)立刻以光速開始運(yùn)動(dòng)。
邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)似乎證實(shí)了這一點(diǎn)。地球以高速V繞著太陽(yáng)在公轉(zhuǎn),一個(gè)光源發(fā)出一束光線,經(jīng)過(guò)分光鏡后,分成兩束光,一束光直接穿過(guò)分光鏡射在鏡子M1上,被反彈回分光鏡,折射到觀察屏。另一束光被分光鏡折射到鏡子M2上,被反彈回分光鏡,再穿過(guò)分光鏡,射到觀察屏。這兩束光線,一個(gè)與地球運(yùn)動(dòng)方向相同,一個(gè)與地球運(yùn)動(dòng)方向垂直。兩束光線會(huì)在觀測(cè)屏產(chǎn)生干涉條紋。然后將儀器轉(zhuǎn)九十度,使兩束光線的位置互換,原本與地球運(yùn)動(dòng)方向相同的光線改為垂直地球運(yùn)動(dòng)方向,原本垂直于地球運(yùn)動(dòng)方向的改為平向于地球運(yùn)動(dòng)方向。如果兩束光線速度不一樣,那么邁克爾遜和莫雷設(shè)想:如果讓儀器轉(zhuǎn)動(dòng)90°,光通過(guò)OM1、OM2的時(shí)間差應(yīng)改變,干涉條紋要發(fā)生移動(dòng),從實(shí)驗(yàn)中測(cè)出條紋移動(dòng)的距離,就可以求出地球相對(duì)以太的運(yùn)動(dòng)速度,從而證實(shí)以太的存在。
地球的運(yùn)動(dòng)速度為V,鏡子到分光鏡的距離為L(zhǎng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)里光線在一分為二后,需要走四條不同的線路,最后兩條光線匯聚到顯示屏。兩條水平線與地球運(yùn)動(dòng)方向平行,一條線與地球運(yùn)動(dòng)方向相同,光線的速度根據(jù)伽利略變換,將是C+V;一條線與地球運(yùn)動(dòng)方向相反,
光線的速度將是C-V。光線一個(gè)來(lái)回所需的時(shí)間為L(zhǎng)/(C+V)+L/(C-V)=2LC/(c2-V2)=。
兩條垂直線,其所走的距離將是一個(gè)直角三角形的斜邊,其長(zhǎng)度為√V2t2+L2 。光線來(lái)回速度都是C,單程所需的時(shí)間為t=(√V2t2+L2)/C。t=L/√(C2-V2),一個(gè)來(lái)回所需時(shí)間為2t=2L/√(C2-V2) =。
這就是在實(shí)驗(yàn)之前科學(xué)家所預(yù)計(jì)的兩條方向相互垂直的路線中,光線所需要的時(shí)間。明顯這兩個(gè)時(shí)間并不相同。所以最后兩束光線匯聚到顯示屏?xí)r,由于到達(dá)的時(shí)間有差異,兩束光線將不同相,會(huì)在顯示屏上出現(xiàn)干涉情況。根據(jù)干涉條紋,可以計(jì)算出光線速度上的差異,從而推斷出地球相對(duì)于以太的速度。
但實(shí)驗(yàn)結(jié)果是:未發(fā)現(xiàn)任何條紋移動(dòng)。在此之后的許多年,邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)又被重復(fù)了許多次,所得都是零結(jié)果。試驗(yàn)證明,這兩束光線的速度完全一樣。也就是說(shuō),地球的運(yùn)動(dòng)完全不能影響地球光源的運(yùn)動(dòng)速度。這個(gè)試驗(yàn)證明,在運(yùn)動(dòng)的地球上,無(wú)論逆著地球運(yùn)動(dòng)方向還是順著地球運(yùn)動(dòng)方向,或者垂直于地球運(yùn)動(dòng)方向,測(cè)量出來(lái)的光線的速度都完全一樣。
那么光線的具體速度是如何測(cè)量的呢?邁克爾遜在美國(guó)海拔5500米、相距35千米的威爾孫山和圣安東尼奧山進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)八棱鏡旋轉(zhuǎn)法,精確地測(cè)得光速:c=299796±4千米/秒。非常接近1975年第15屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決議采用的光速值c=299792.458±0.001千米/秒。
邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)證實(shí),在運(yùn)動(dòng)的地球上,光源無(wú)論是順著運(yùn)動(dòng)方向,還是逆著運(yùn)動(dòng)方向,或者垂直于運(yùn)動(dòng)方向,射出來(lái)的光線,地球的測(cè)量人員都會(huì)在測(cè)速后認(rèn)為這些光線速度完全一樣。
這是一個(gè)非常關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這將使光線的運(yùn)動(dòng)方式具有非常重要的特點(diǎn)。地球既然是以V高速運(yùn)動(dòng)的,在地球上測(cè)量光速,各向同速,那么可以想象,在一艘以V高速飛行的宇宙飛船里,飛行員測(cè)量出來(lái)的光速,將是同樣的,各向同速。測(cè)出來(lái)的結(jié)果都將是常數(shù)C。飛行員會(huì)發(fā)現(xiàn),飛船中心的光源,向各個(gè)方向發(fā)出的光線,其速度完全一樣。到達(dá)四壁的時(shí)間相同。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),我們將會(huì)在后文推導(dǎo)出一系列光線的運(yùn)動(dòng)模式。
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◎洛倫茲變換錯(cuò)誤的根源
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洛倫茲變換√(1-V2/C2) 是怎么來(lái)的呢?就是為了解釋洛倫茲從邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)里而得來(lái)的。
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為了解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果,洛倫茲提出尺度在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)縮小,新的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0=L√(1-V2/C2) 。這樣就能解釋為何實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)無(wú)論順逆運(yùn)動(dòng)方向光線通過(guò)一段距離所需的時(shí)間都相同。可以發(fā)現(xiàn),如果尺度真的縮小,那么水平方向的
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的時(shí)間將變成√(1-V2/C2)*=。將與垂直方向所需的時(shí)間相等。
我們已經(jīng)證明了洛倫茲是錯(cuò)誤的。正象費(fèi)曼所言,這是專門為了解釋所遇到的困難而發(fā)明的東西,是十分牽強(qiáng)的。
洛倫茲變換之所以是錯(cuò)誤的,是因?yàn)樯厦嬗?jì)算垂直方向與水平方向的光線所需要的時(shí)間的方式都是不對(duì)的。
光線在水平方向,無(wú)論是順著地球運(yùn)動(dòng)方向,還是逆著地球運(yùn)動(dòng)方向,在地球觀測(cè)人員看來(lái),都將是以C在飛行。所以水平方向一個(gè)來(lái)回所需時(shí)間為2L/C。
光線在垂直方向,貌似光線飛過(guò)的路徑變成了一個(gè)直角三角形的斜邊,所以需要以這個(gè)斜邊的長(zhǎng)度作為光線飛行的距離。但其實(shí)并非如此。光線的運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能同普通物體的運(yùn)動(dòng)相提并論。對(duì)于普通飛行器,確實(shí)可以用這種疊加來(lái)確定其飛行路線,但光線不同于普通飛行物,其運(yùn)動(dòng)有著自身完全不同的特點(diǎn)。使用這種疊加是行不通的。事實(shí)上,在邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)中,垂直于地球運(yùn)動(dòng)方向發(fā)射的光線,其運(yùn)動(dòng)距離只能是反射鏡到分光鏡之間的垂直方向的距離L。與此類似的,在一列以光速高速運(yùn)行的火車上,乘客向窗外垂直于火車運(yùn)動(dòng)的方向用手電筒射出一道光線,這道光線在一秒內(nèi)將飛行到垂直方向距離火車30萬(wàn)公里的地方,此時(shí)如果將光線的終點(diǎn)與起點(diǎn)作一連線,會(huì)發(fā)現(xiàn)這段距離是一個(gè)直角三角形的斜邊,一個(gè)直角邊長(zhǎng)30萬(wàn)公里,一個(gè)直角邊長(zhǎng)30萬(wàn)公里,斜邊將是43.2萬(wàn)公里。
洛倫茲變換首先是建立在錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上,作出的牽強(qiáng)的推論。它忽視了光線運(yùn)動(dòng)所具有的與普通運(yùn)動(dòng)完全不同的特性。
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◎先來(lái)看光線與光源同向運(yùn)動(dòng)的情況
一艘飛船以V向右運(yùn)動(dòng),后艙內(nèi)探照燈,向前方發(fā)出一束光線。宇宙輻射場(chǎng)迅速將這束光線加速為光速。
光線與飛船同向運(yùn)動(dòng)。地面靜止的人來(lái)測(cè)量這束光的速度。他可以這么來(lái)測(cè)量。密切觀察飛船內(nèi)光線的情況,當(dāng)光線到達(dá)飛船前端時(shí),立刻計(jì)下手中手表的時(shí)間Tn。再來(lái)測(cè)量這一刻光線的位移L光線。兩者相除即得光線速度。分析位移圖可以看出,這個(gè)位移等于飛船的位移加飛光線在飛船內(nèi)的位移L之和。光線在飛船內(nèi)的位移L不是很好確定。可以假定飛船的長(zhǎng)度剛好為L(zhǎng)。當(dāng)光線從后艙到達(dá)前艙,就可以確定它在飛船內(nèi)的位移是L。
這是飛船的初始位置 |○----------------| ○代表后艙的光源
這是Tn時(shí)間后飛船的位置 |○------------→| “→”代表Tn時(shí)間后光線的位置
兩條豎黑線標(biāo)明了光線在Tn時(shí)間里的位移L光線 |○------------------------→| ;
可以看出,光線的位移大小L光線=飛船的位移+光線在飛船內(nèi)的位移=V*Tn+L 。
地面靜止人員測(cè)量光線的速度V地測(cè)=L光線/Tn=(V*Tn+L)/Tn=V+L/Tn。由于宇宙輻射場(chǎng)的恒定加速,這個(gè)值必然等于C。
公式5:V+L/Tn=C
它是不需要證明的。是根據(jù)宇宙輻射場(chǎng)加速原理得出來(lái)的。也是一個(gè)真實(shí)的結(jié)果。為什么要將它當(dāng)作一個(gè)公式?因?yàn)樗鼘⒃谙旅娴淖C明光源所發(fā)逆向光線速度大小時(shí)取到輔助作用。
如果將Tn定為1秒,飛船的長(zhǎng)度為L(zhǎng)(這個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)長(zhǎng))。地面靜止人員只要確定V+L的值,就能得出光速大小。
■飛船內(nèi)對(duì)光線速度的測(cè)量結(jié)果
由公式5還可得Tn=L/(C-V)。
由此可得出飛船內(nèi)飛行員所測(cè)的光速大小V內(nèi)測(cè)=L/Ts=L/(Tn*(1-V/C))=C 。
當(dāng)探照燈的速度V=C時(shí),在地面靜止的人看來(lái),這束光與探照燈同速前進(jìn),似乎粘在探照燈表面無(wú)法發(fā)出。這是因?yàn)榇藭r(shí)光線相對(duì)于探照燈的速度為0。如果有一個(gè)觀察者站在探照燈的上面,他會(huì)發(fā)現(xiàn),光線仍然在向前飛行,測(cè)出來(lái)的光線速度仍然是C。因?yàn)樗S探照燈以光速前進(jìn)時(shí),測(cè)量光速所使用的時(shí)間Ts已經(jīng)大大改變。后面的實(shí)例會(huì)讓大家理解這一點(diǎn)。
◎再來(lái)看光線與光源逆向運(yùn)動(dòng)的情況
一艘飛船以V向右運(yùn)動(dòng),前艙內(nèi)探照燈,向后方發(fā)出一束光線。設(shè)飛船長(zhǎng)度為L(zhǎng)。地面靜止人員測(cè)量這束光的速度是多少?
地面靜止人員測(cè)量這束光的速度V地測(cè)=L光/Tn=C。這是不需要證明的。因?yàn)闊o(wú)論光源怎么運(yùn)動(dòng),它所發(fā)出的光線速度都是光速。L光=C*Tn 。
分析飛船光線位移圖。由于是光線是逆飛船運(yùn)動(dòng),光源又隨著飛船運(yùn)動(dòng)。Tn時(shí)間后,這個(gè)光線的具體位移同上例相比,發(fā)生了很大的不同。
這是飛船前艙發(fā)出光線時(shí)的初始位置 |----------------○| ○代表光源
這是Tn時(shí)間后飛船位置 |←------------○| “←”代表Tn時(shí)間后光線到達(dá)的位置
光線位移 |←------○| ;
上面這兩條黑線,是光線在Tn時(shí)間后的位移L光。地面靜止人員將根據(jù)這個(gè)位移大小來(lái)計(jì)算光線的速度。
看得出這段長(zhǎng)度L光線比上例中光線位移要明顯短不少。短的原因,是因?yàn)楣饩€與光源逆向飛行的緣故??梢?,逆向時(shí)測(cè)量情況會(huì)發(fā)生變化。
地面靜止測(cè)量人員無(wú)論測(cè)光源同向或逆向光線的速度,都是根據(jù)光線位移除以時(shí)間計(jì)數(shù)。他會(huì)將時(shí)間計(jì)數(shù)定為一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)。如1秒鐘。這樣,只要確定了光線位移,就立刻得出光線測(cè)速。
兩例中,飛船的速度,或光源的速度都是相同的V。Tn也都是相同的1秒。Tn時(shí)間后飛船的位置當(dāng)然都是相同的。顯而易見,兩段光線的位移卻是一長(zhǎng)一短。它們具體相差多少呢?
也許,把兩例的位移圖放在一起比較一下,就真相大白了。
這是上例中光源同向時(shí)飛船的初始位置 |○----------------| ○代表后艙的光源
這是上例中Tn時(shí)間后飛船的位置 |○------------→| “→”代表Tn時(shí)間后光線的位置
上例中光線在Tn時(shí)間里的位移L光線 |○----------------------→| ;
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這是本例中光源逆向時(shí)飛船的初始位置 |-----------------○| ○代表前艙的光源
這是本例中Tn時(shí)間后飛船位置 |←------------○| “←”代表Tn時(shí)間后光線到達(dá)的位置
本例中的光線位移 |←----○| ;
一目了然了。兩段位移的確差了不是一點(diǎn)。上一段的位移比下一段的位移在頭部和尾部各多出了一部分,每一部分都是飛船的位移V*Tn
所以,下一段光線位移比上一段光線位移整整少了2V*Tn。上一例中光線位移是L+V*Tn。(L是上一例中光線在飛船內(nèi)的位移,可以設(shè)定飛船長(zhǎng)度是L使測(cè)量變得容易。)所以此例中光線位移是L+V*Tn-2V*Tn
V光測(cè)=L光線/Tn=(L+V*Tn-2V*Tn)/Tn=V+L/Tn-2V
根據(jù)公式5:V+L/Tn=C
V光測(cè)=V+L/Tn-2V=C-2V
個(gè)值只有在V=0時(shí)才等于C。隨著V增加,地面靜止人員測(cè)量出的光線速度跟著減小。當(dāng)V增加到光速一半時(shí),測(cè)量者會(huì)發(fā)現(xiàn),光線一動(dòng)不動(dòng),停在原地,速度為0。當(dāng)V大于一半光速時(shí),這個(gè)測(cè)速將為負(fù)值,測(cè)量者看到光線居然向后退。當(dāng)V等于光速時(shí),測(cè)量者會(huì)發(fā)現(xiàn)光線已經(jīng)不再?gòu)奶秸諢衾锇l(fā)出來(lái),殘留在燈表面的一點(diǎn)光子跟隨著探照燈一起向前作光速飛行,光線速度是負(fù)C(這不太好理解。因?yàn)檫@束光仍然是以光速在飛行。只是正常的光線運(yùn)動(dòng)方向是同其發(fā)射方向相同,這束光的運(yùn)動(dòng)方向則同其發(fā)射方向相反,所以才產(chǎn)生了負(fù)光速)。
結(jié)論:以V運(yùn)動(dòng)的光源,逆向發(fā)出一束光,這束光的速度等于C-2V。事實(shí)上,邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)證實(shí)順著地球運(yùn)動(dòng)方向的光線速度等于逆著地球運(yùn)動(dòng)方向的光線速度,這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論就決定了一個(gè)事實(shí),光源逆著運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出的光線,就不可能還是光速C。
地球上的一個(gè)光源,發(fā)出的光線,順著地球運(yùn)動(dòng)方向的自然是C,逆著地球運(yùn)動(dòng)方向的,地球人員測(cè)量出來(lái)還是C,那么假設(shè)地球上空有一個(gè)絕對(duì)靜止的地方,上面有一個(gè)絕對(duì)靜止的測(cè)量人員,他來(lái)測(cè)量這束光線的速度,如果他測(cè)量出來(lái)的速度也是C,那絕對(duì)是相互矛盾的。地球人員假設(shè)一秒內(nèi)看到光線飛行了30萬(wàn)公里,Ts=Tn(1-V/C),絕對(duì)靜止人員的時(shí)間Tn=Ts*C/(C-V),Ts=1,光線在地球人員的眼中,走了30萬(wàn)公里,由于地球是在以V運(yùn)動(dòng)的,光線是逆著地球運(yùn)動(dòng)方向的,就象是在一列火車?yán)?,逆著火車運(yùn)動(dòng)方向的光線從車頭到達(dá)車尾,由于此時(shí)火車已經(jīng)向前行駛了一段路程,光線的真正飛行位移其實(shí)減少了很多。雖然在火車內(nèi)人員的眼里,光線仍然是從車頭飛到了車尾,位移是火車的長(zhǎng)度。但在地面靜止人員看來(lái),這束光線的位移的確比火車的長(zhǎng)度要少,少多少呢?就是少了火車在這段時(shí)間前進(jìn)的距離。假如火車人員計(jì)時(shí)為Ts,火車的速度為10米每秒,火車的長(zhǎng)度為30萬(wàn)公里,那么根據(jù)邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,火車人員會(huì)測(cè)量出光線的速度是30萬(wàn)公里每秒,也就是說(shuō),他發(fā)現(xiàn),1秒鐘后,光線到達(dá)車尾。此時(shí)車外地面人員的測(cè)量結(jié)果是這樣的,時(shí)間上,Tn=Ts*C/(C-V)=C/(C-V)。光線位移上,光線現(xiàn)在位于車尾,此時(shí)車尾由于火車的運(yùn)動(dòng)已經(jīng)向前移動(dòng)了一段距離,距離為Tn*V=Tn*10,所以光線的真實(shí)位移為300000-10Tn。地面人員測(cè)量出的光速為(300000-10Tn)/Tn=300000/Tn-10=300000(C-10)/C -10=300000-20。其實(shí)就是C-2V。
■還可以用另一種方式來(lái)得出這個(gè)結(jié)果
飛行員所測(cè)光線速度V光內(nèi)測(cè) 將為C(后面很快將會(huì)證明這一點(diǎn)。這也是相對(duì)論的一個(gè)核心結(jié)論:飛船內(nèi)觀測(cè)者測(cè)到的飛船內(nèi)光源發(fā)出的光線速度都是C。)
V光內(nèi)測(cè)=光在飛船內(nèi)的相對(duì)位移L/飛行員自測(cè)時(shí)間Ts=C
已知Ts=Tn*(1-V/C)
可得Tn=L/(C-V)
分析飛船和光的位移圖。由于兩者逆向飛行,可得光線的絕對(duì)位移L光=飛船長(zhǎng)度-飛船位移=L-V*Tn
地面靜止人員測(cè)量出的光線速度為:V光地測(cè)=L光/Tn=(L-V*Tn)/Tn=(L/Tn)-V=(C-V)-V=C-2V
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◎?qū)ο鄬?duì)論相關(guān)觀念的修正
通過(guò)上面兩例,可以得出,當(dāng)光源發(fā)出的光線與光源運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí),光線速度不隨著光源速度而變化。當(dāng)光源發(fā)出的光線與光源運(yùn)動(dòng)方向相逆時(shí),光線速度等于C-2V,隨著光源速度增加而減小。當(dāng)V達(dá)到光速時(shí),光線速度是負(fù)C。
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◎光源逆向發(fā)出光線時(shí),飛船內(nèi)對(duì)光線速度的測(cè)量結(jié)果
實(shí)例:在速度為V向右飛行的飛船內(nèi)的前艙,向后艙發(fā)出一束光,請(qǐng)問飛行員測(cè)出這束光的速度會(huì)是多少?
這束光是向左飛行,與飛船的運(yùn)動(dòng)方向相逆,也與光源的運(yùn)動(dòng)方向相逆。
前文已證明,地面人員測(cè)量這束光線的速度,結(jié)果將為C-2V。飛船內(nèi)乘員測(cè)量這束光線的速度,其結(jié)果將大為不同。
這束光的光源是以速度V向右飛行。光線則與之逆向。
Ts時(shí)間后光線距離飛船的位移為L(zhǎng)=(C-2V)*Tn+V*Tn=(C-V)*Tn
飛行員測(cè)量出的光線速度為:V測(cè)光=L/飛行員自測(cè)時(shí)間Ts=L/Ts=((C-V)*Tn)/(Tn*(1-V/C))=(C-V)*C/(C-V)=C
綜合前面的結(jié)果,也就是說(shuō),在運(yùn)動(dòng)的飛船內(nèi),無(wú)論從前艙發(fā)向后艙還是從后艙發(fā)向前艙,飛行員看到的光線都是一個(gè)速度―――光速。這是一個(gè)相當(dāng)重要的結(jié)論。
如果飛船中央有一個(gè)點(diǎn)光源,距離飛船四周都為30萬(wàn)公里。飛行員會(huì)看到,光線到達(dá)四周任一點(diǎn)都是同時(shí)性的,此時(shí)手上手表剛好過(guò)去1秒鐘。他從而測(cè)出這束光的速度正是30萬(wàn)公里每秒。
從以上實(shí)例,可以總結(jié)得出一些重要現(xiàn)象:
一個(gè)以V向右運(yùn)動(dòng)的探照燈,向左方逆向發(fā)出一束光線。當(dāng)V增加時(shí),一個(gè)站在探照燈上的觀察者不會(huì)發(fā)現(xiàn)這束光線的速度有任何變化。當(dāng)V=C時(shí),他測(cè)出的這束光線速度仍是光速C。此時(shí),地面靜止?fàn)顟B(tài)的觀測(cè)者會(huì)發(fā)現(xiàn),探照燈上的光似乎粘結(jié)在燈表面,無(wú)法向外發(fā)出。因?yàn)榇藭r(shí)光線相對(duì)于探照燈的速度為0。
一個(gè)以V運(yùn)動(dòng)的光源,向四面發(fā)出光線。當(dāng)V=C時(shí),站在光源上的觀察者測(cè)量的光速無(wú)論從哪個(gè)方向都是C。而在地面靜止人士看來(lái),這個(gè)光源發(fā)出的光線都粘在光源表面無(wú)法發(fā)出。
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◎運(yùn)動(dòng)者與光源運(yùn)動(dòng)同向同速時(shí)的測(cè)量
一艘以V向右運(yùn)動(dòng)的飛船,向前追趕一個(gè)以V向右飛行的光源。光源發(fā)向飛船的光線,是與光源的運(yùn)動(dòng)方向逆行的。所以這個(gè)光線速度將是C-2V。那么飛行員測(cè)量的這束光線的速度會(huì)是多少?
根據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn),飛船與光源都是以V同向飛行,所以兩者之間并沒有位移運(yùn)動(dòng),可以看作相對(duì)靜止,處于同一個(gè)慣性系。那么飛行員測(cè)量的這束光線速度肯定會(huì)是光速C。
事實(shí)也正是如此??梢园堰@個(gè)題目等同為一艘向右飛行的飛船內(nèi)部,飛船頭部光源發(fā)射的光線,射向尾部。飛行員測(cè)量這束光線的速度當(dāng)然會(huì)是光速C。這已經(jīng)被證明過(guò)。
如果用我們事先就知道的這束光線的絕對(duì)速度會(huì)是C-2V來(lái)運(yùn)算,會(huì)得出什么結(jié)論呢?這也是對(duì)這束光線的速度會(huì)是C-2V的一個(gè)驗(yàn)證。因?yàn)楣饩€的速度在相對(duì)論看來(lái)永遠(yuǎn)是C,保持不變。要對(duì)這個(gè)觀念進(jìn)行革命,必須有更多的驗(yàn)證。
假設(shè)飛船的長(zhǎng)度為30萬(wàn)公里,飛船靜止時(shí)船頭的光源一秒鐘后將到達(dá)車尾。飛船速度為V開始向右飛行,車頭的光源開始放光,以速度C-2V飛向車尾。站在車尾的飛行員拿著計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí),將發(fā)現(xiàn)計(jì)時(shí)正好1秒整時(shí)光線將到達(dá)船尾。這樣測(cè)量出來(lái)的光線速度正好是光速C。我們來(lái)驗(yàn)證一下這個(gè)結(jié)論,看一看光線在飛行員看到的計(jì)時(shí)器正好1秒時(shí)間時(shí)是不是正好到達(dá)船尾。如果能驗(yàn)證這一點(diǎn),就說(shuō)明光源逆運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出的光線速度確實(shí)不是C,而是C-2V。
飛船的原位置 |…………………………○|
Tn后飛船的位置 |…………………………○|
光線的位移 | |
光線的速度是C-2V,經(jīng)過(guò)Ts=Tn(1-V/C)=1秒,Tn時(shí)間后,光線的位移L為(C-2V)*Tn=(C-2V)*C/(C-V)=(C-V-V)*C/(C-V)=[(C-V)*C-V*C]/(C-V)=C-VC/(C-V),由于Tn=Ts/(1-V/C),而Ts=1,所以Tn=C/(C-V)。故光線的位移L=C-VC/(C-V)=C-V*Tn。
由于飛船在Tn的時(shí)間里正好向前行駛了V*Tn的距離,此時(shí)飛船頭部與尾部的位置均向前推進(jìn)了V*Tn,飛船現(xiàn)在的尾部距離光源最初的距離是飛船的長(zhǎng)度減去飛船的位移,30-V*Tn。由于飛船的長(zhǎng)度是30萬(wàn)公里,正好等于C*1 。所以飛船現(xiàn)在的尾部正好前進(jìn)到距離光源最初位置的C*1-V*Tn 這個(gè)地方。此時(shí)光線的位移也正好在這個(gè)地方。也就是說(shuō),光線正好在飛行員計(jì)時(shí)器為1秒時(shí)到達(dá)飛船尾部位置。
運(yùn)動(dòng)中的飛船逆向發(fā)出的光線,速度將是C-2V得到了又一次驗(yàn)證。這再次證明,運(yùn)動(dòng)中的光源逆運(yùn)動(dòng)方向的發(fā)出的光線,速度將比光速小,為C-2V。 在嚴(yán)格的各種驗(yàn)證后,我有充分的信心,這一結(jié)果是完全無(wú)誤的。只要邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確無(wú)誤,那么絕對(duì)逆光源運(yùn)動(dòng)方向的光速將減為C-2V。否則邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)里發(fā)生的光速各向同性同速的情況就不會(huì)發(fā)生。狹義相對(duì)論的理論基礎(chǔ)——光速不變是不牢靠的,事實(shí)證明是不可能成立的。
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◎?qū)Α肮馑倥c測(cè)量者運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)”結(jié)論的驗(yàn)證
相對(duì)論認(rèn)為,光速跟測(cè)量者運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。對(duì)光速的測(cè)量值不隨著測(cè)量者的運(yùn)動(dòng)速度變化而改變。光速的測(cè)量值恒定為C。任何運(yùn)動(dòng)者,都會(huì)認(rèn)為他看到的光線速度是C。
下面通過(guò)多個(gè)實(shí)例運(yùn)算,來(lái)驗(yàn)證一下這個(gè)著名結(jié)論。來(lái)彌補(bǔ)相對(duì)論中沒有對(duì)此結(jié)論進(jìn)行理論證明的遺憾。
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◎1、先來(lái)證明當(dāng)飛船與光線同向運(yùn)動(dòng)時(shí),飛行員所測(cè)出的光速為C。
在一艘以V飛行的飛船外面,地面靜止人員發(fā)出一束與飛船同向的光線。飛行員開始測(cè)量這束光線的速度。
飛船速度為V。Tn表明地面靜止人員測(cè)量出的時(shí)間。Ts為飛船內(nèi)測(cè)量出的時(shí)間。
光線在Tn時(shí)間內(nèi)所走的路程L光=Tn*C
飛船在Tn時(shí)間內(nèi)所走的路程L飛船=Tn*V
L兩者距離=L光-L飛船=Tn*(C-V)
V光線=L兩者距離/運(yùn)動(dòng)者自測(cè)時(shí)間Ts=(L光-L飛船)/Ts=Tn*(C-V)/Ts
因?yàn)門s=Tn*(1-V/C)
代入,消去Tn。
可得出V光線=(C-V)/(1-V/C)=C
成功證明了當(dāng)光線與飛船同向運(yùn)動(dòng)時(shí),飛船無(wú)論以多大速度運(yùn)動(dòng),所測(cè)出的光速都是恒定的C。
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◎2、在速度為V的飛船內(nèi),飛行員從后艙向前艙發(fā)出一束光。飛行員測(cè)量光速的結(jié)果是多少?
此例中,光源在飛船內(nèi),光源的運(yùn)動(dòng)速度為V。運(yùn)動(dòng)方向與飛船相同。
在宇宙輻射的加速下,光線永遠(yuǎn)只以C的絕對(duì)速度運(yùn)行。所以此束光相對(duì)于飛船的運(yùn)動(dòng)速度為C-V
飛行員用相對(duì)位移除以自測(cè)時(shí)間來(lái)測(cè)量光束。Tn時(shí)間后光線距離飛船的位移L=光線所走路程-飛船所走路程=C*Tn-V*Tn
V測(cè)光=L/飛行員自測(cè)時(shí)間Ts=(C*Tn-V*Tn)/Ts=(C*Tn-V*Tn)/Tn*(1-V/C)=C
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◎3、在速度為V向右飛行的飛船內(nèi)的前艙,向后艙發(fā)出一束光,請(qǐng)問飛行員測(cè)出這束光的速度會(huì)是多少?
這束光是向左飛行,與飛船的運(yùn)動(dòng)方向相逆。
這束光的光源是以速度V向右飛行。光線則與之逆向。由上面的例子,可知,對(duì)地面人員測(cè)出的光線速度是C-2V
Ts時(shí)間后光線距離飛船的位移為L(zhǎng)=(C-2V)*Tn+V*Tn=(C-V)*Tn
V測(cè)光=L/飛行員自測(cè)時(shí)間Ts=L/Ts=[(C-V)*Tn]/[Tn*(1-V/C)]=(C-V)*C/(C-V)=C
也就是說(shuō),在運(yùn)動(dòng)的飛船內(nèi),無(wú)論從前艙發(fā)向后艙還是從后艙發(fā)向前艙,飛行員看到的光線都是一個(gè)速度---光速。這是一個(gè)相當(dāng)重要的結(jié)論。如果飛船長(zhǎng)度為30萬(wàn)公里,飛行員會(huì)看到,當(dāng)光線從前艙到達(dá)后艙時(shí),手上手表剛好過(guò)去1秒鐘。他從而測(cè)出這束光的速度正是30萬(wàn)公里每秒。
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◎4、在速度為V的向右飛行的飛船中間發(fā)射的光線
在速度為V的向右飛行的飛船中間,發(fā)出一束光,光線將向飛船左右兩側(cè)同時(shí)運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)問,這兩束光會(huì)同時(shí)到達(dá)嗎?
本例是相對(duì)論里一個(gè)著名的例子。相對(duì)論認(rèn)為,兩束光會(huì)同時(shí)到達(dá)飛船兩端。
現(xiàn)在來(lái)證明這一點(diǎn)。證明其實(shí)非常簡(jiǎn)單。只要將參照系定為飛船自身,再根據(jù)地球表面人員測(cè)的光速不隨光源運(yùn)動(dòng)而變化的原理,就可得出這個(gè)結(jié)果。地球相當(dāng)于一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的飛船,根據(jù)邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn),向著地球運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出的光線,與逆著地球運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出的光線,測(cè)出其速度是完全一樣的。
設(shè)飛船長(zhǎng)度為2L。則從中間到左端距離是L。從中間到右端距離也是L。
從例3結(jié)論可知,在運(yùn)動(dòng)的飛船內(nèi),無(wú)論從前艙發(fā)向后艙還是從后艙發(fā)向前艙,飛行員測(cè)到的光線都是以一個(gè)速度---光速C飛行。由于光源隨同飛船一起運(yùn)動(dòng),當(dāng)光線到達(dá)左端時(shí),其相對(duì)于飛船中間點(diǎn)的絕對(duì)位移是L。由于無(wú)論光源運(yùn)動(dòng)速度V有多大,光在飛船內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度都是C。所以飛行員測(cè)出光線到達(dá)左端的時(shí)間Ts將是L/C。假如L=30萬(wàn)公里,則飛行員會(huì)發(fā)現(xiàn),恰恰一秒鐘時(shí)間,光線從中間到達(dá)左端。
同理,飛行員測(cè)出光線到達(dá)左端的時(shí)間Ts將是L/C。假如L=30萬(wàn)公里,則飛行員會(huì)發(fā)現(xiàn),恰恰一秒鐘時(shí)間,光線從中間到達(dá)左端。
兩個(gè)時(shí)間是相等的。
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◎5、光線相對(duì)于飛船的速度
在上例中,光線相對(duì)于飛船左端有一個(gè)相對(duì)速度V左相對(duì),相對(duì)于飛船右端有一個(gè)相對(duì)速度V右相對(duì)。這兩個(gè)速度是否相等?
先弄清這個(gè)相對(duì)速度的含義。
在飛行員看來(lái),飛船內(nèi)發(fā)出光線的速度都沒有差別,無(wú)論向前向后,向左向右,都是光速。
在地面靜止人員用望遠(yuǎn)鏡觀察飛船內(nèi)光線的運(yùn)行情況,發(fā)現(xiàn)光線在飛船內(nèi)運(yùn)行的速度相當(dāng)慢。當(dāng)飛船接近光速時(shí),他發(fā)現(xiàn)光線凝聚在光源周圍,基本不動(dòng)了,就象是小蟲爬行一樣的緩慢,要花去很久才能爬到飛船兩端。在他看來(lái),光線相對(duì)于飛船的運(yùn)動(dòng)速度簡(jiǎn)直太慢了。為什么他會(huì)覺得慢?因?yàn)樗幸粔K手表,可以計(jì)算時(shí)間Tn。如果光線花了很長(zhǎng)的時(shí)間Tn才在飛船內(nèi)爬了L長(zhǎng),他就會(huì)認(rèn)為這束光線非常緩慢,因?yàn)長(zhǎng)/Tn,這個(gè)值非常的小。
現(xiàn)在要計(jì)算的,就是這個(gè)相對(duì)速度。
要算出光線相對(duì)于飛船的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,先測(cè)Ts時(shí)間內(nèi)光線相對(duì)飛船移動(dòng)了多少距離L。再除以絕對(duì)時(shí)間Tn,就得出結(jié)果。對(duì)左端而言,光線在飛船內(nèi)的相對(duì)位移是L,V相對(duì)左=L/Tn
因Tn=Ts/(1-V/C),V相對(duì)左=L*(C-V)/C*Ts
根據(jù)上例結(jié)果,因L/C即飛船中間向左發(fā)射的光線到達(dá)左端的時(shí)間,即L/C=Ts
代入得,V相對(duì)左=C-V
同理 V相對(duì)右=L*(C-V)/C*Ts=C-V
可見,兩個(gè)相對(duì)速度是相同的。即,飛船無(wú)論以多大速度運(yùn)動(dòng),飛船中間的這束光相對(duì)于飛船左右兩端的速度都一樣。飛行員認(rèn)為這個(gè)速度是C,不隨飛船速度改變。地面人員則認(rèn)為這個(gè)速度是C-V,隨著飛船速度改變而改變,但左右方向的相對(duì)速度必然相等。當(dāng)飛船接近光速時(shí),地面人員發(fā)現(xiàn)飛船內(nèi)的光線就向蝸牛一樣在飛船內(nèi)緩慢爬行。當(dāng)然,對(duì)于他而言,光仍是以高速的30萬(wàn)公里每秒離他而去。
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◎6、光線與飛船運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)的情況
讀者會(huì)提出,我只證明了光線與飛船運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)的測(cè)量情況。當(dāng)兩者運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí),是怎樣的結(jié)果呢?
相對(duì)論認(rèn)為,兩者反向運(yùn)動(dòng)也不影響飛行員測(cè)的結(jié)果,在飛船外發(fā)出一束反向光線,飛行員測(cè)出的光線速度仍將是光速C。
這個(gè)結(jié)論是正確的嗎?只能用計(jì)算結(jié)果來(lái)驗(yàn)證了。
根據(jù)運(yùn)算,可以證實(shí)這個(gè)結(jié)論只是部分正確。測(cè)量者測(cè)出的光速其實(shí)是跟測(cè)量者的運(yùn)者方向是有關(guān)系的。
如果測(cè)量者運(yùn)動(dòng)方向與光線運(yùn)動(dòng)方向相同,則無(wú)論測(cè)量者運(yùn)動(dòng)多快,他測(cè)出的光速都是恒定為C。
但如果測(cè)量者運(yùn)動(dòng)方向跟光線運(yùn)動(dòng)方向相反,則他測(cè)出的光速將會(huì)大于C。
請(qǐng)看下面實(shí)例:
在一艘高速運(yùn)動(dòng)的飛船外面,太空靜止人員同時(shí)發(fā)出兩束光線,一束與飛船運(yùn)行方向相同,另一束與飛船運(yùn)行方向相反。飛行員測(cè)量這兩束光的速度,
對(duì)于同向的光線,前面已經(jīng)證明,飛船人員將測(cè)量得到這束光線速度為C。
對(duì)于逆向的光線,因?yàn)閮烧呤欠聪蜻\(yùn)動(dòng),Tn時(shí)間后,兩者的距離將是L光+L飛船=Tn*(C+V)
V光線=L兩者距離/運(yùn)動(dòng)者自測(cè)時(shí)間Ts=(L光+L飛船)/Ts=Tn*(C+V)/Ts
因?yàn)門s=Tn*(1-V/C)
代入,消去Tn
得出V光線=[C*(C+V)]/(C-V)。這就是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的飛船內(nèi)的人員,測(cè)量一束逆向運(yùn)動(dòng)的光線速度結(jié)果。地球可以看作是運(yùn)動(dòng)的飛船,對(duì)于與地球公轉(zhuǎn)方向相反的光線,地球人員測(cè)量其速度就會(huì)是這個(gè)結(jié)果。
明顯,這個(gè)結(jié)果并不等于光速C,而是要大于C。
例如,當(dāng)飛船以光速一半運(yùn)動(dòng)時(shí),所測(cè)的反向光速度是3C。也就是三倍的光速。
當(dāng)然,當(dāng)飛船靜止時(shí),V=0,測(cè)出的光速仍是C。
可見,相對(duì)論認(rèn)為測(cè)量出的光速同測(cè)量者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān),只對(duì)了一半。測(cè)量者的運(yùn)動(dòng)方向是絕對(duì)不能忽略的。
那么,有沒有可以解決的辦法,使兩者反向運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)量者的測(cè)得光速仍是C呢?
有。
速度逆光時(shí),飛船內(nèi)的時(shí)間是不會(huì)變的。兩者Tn時(shí)間后相互間真實(shí)的距離也不會(huì)變。但這個(gè)距離可以用公式來(lái)人為調(diào)整??梢约僭O(shè)飛船速度是有正負(fù)之分的。速度與光線同向時(shí),速度為正,速度與光線反向時(shí),速度為負(fù)。這樣,L兩者距離=L光+L飛船=Tn*(C+負(fù)V)=Tn*(C-V)
兩者的距離就用公式人為調(diào)整了。使得實(shí)際上原本大增的距離立刻大減。測(cè)得光速V光=Tn*(C-V)/Ts=Tn*(C-V)/(Tn*(1-V/C))=C。由于是使用了公式進(jìn)了調(diào)整后才得到的結(jié)果。實(shí)際測(cè)量中,在知道這個(gè)新的時(shí)間變化因子之前,測(cè)得的光速必然大于C。
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如果是使用洛倫茲變換1/√(1-V2/C2),當(dāng)然就更不可能得到正確結(jié)果。
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◎光源靜止,觀測(cè)者以速度V向光源前進(jìn)
光源靜止時(shí),觀測(cè)者以速度V向光源前進(jìn),他測(cè)出的光線速度是多少?
設(shè)光源距觀測(cè)者為30萬(wàn)公里,觀測(cè)者如果靜止,光線1秒后到達(dá)觀測(cè)者,他測(cè)出Ts時(shí)間后光線與他的距離為0,這個(gè)距離0加上30萬(wàn)公里,他可以認(rèn)為這就是光線在這段時(shí)間內(nèi)的行程。所以觀察者認(rèn)為光速為30/1=30萬(wàn)公里每秒。
現(xiàn)在觀測(cè)者以V前進(jìn),Tn后,他的時(shí)間計(jì)數(shù)Ts=Tn*(1-V/C),向光源前進(jìn)了V*Tn,此時(shí)光線前進(jìn)了C*Tn公里。位于光源前方C*Tn處。如果Ts=1秒,Tn=C/(C-V)>1秒。C*Tn>30萬(wàn)公里。故觀測(cè)者在Ts=1秒鐘后將發(fā)現(xiàn),光線已經(jīng)前進(jìn)到他的后面。
光源○——————————————△觀測(cè)者 (兩者原距30萬(wàn)公里。)
光源○——————————△——————————☆ (Tn后,光線到達(dá)☆處,觀測(cè)者到達(dá)△處。)
光線行程從○到☆:C*Tn=C*C/(C-V),觀測(cè)者距離光源距離為30-V*Tn。所以光線距離他的距離為:C*Tn-(30-V*Tn)。
觀察者認(rèn)為自已是靜止,他測(cè)出Ts時(shí)間后光線與他的距離(△到☆),再加上兩者原距30萬(wàn)公里,認(rèn)為就是光線在Ts時(shí)間內(nèi)的行程。故測(cè)出光線速度為:
V測(cè)=[C*Tn-(30-V*Tn)+30]/Ts=Tn*(C+V)/Ts=[C*(C+V)]/(C-V)。
這個(gè)結(jié)果與“光線與觀測(cè)者逆向飛行時(shí)觀測(cè)者測(cè)得的光線速度”完全相同。其實(shí),觀測(cè)者以V向靜止光源運(yùn)動(dòng)測(cè)量光線速度,其意義跟“觀測(cè)者以V運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)量一束逆向光線的速度”是一樣的,只是不同的表述而已。
這個(gè)速度明顯要大于光速C。
這也證明了“多普勒效應(yīng)”產(chǎn)生的真正原因。一直以來(lái),人們都認(rèn)為,向光源靠攏,看到光線變強(qiáng),是因?yàn)楣獠úㄩL(zhǎng)變短,產(chǎn)生藍(lán)移,使頻率增加。計(jì)算表明,變化的其實(shí)是光線速度。觀測(cè)者接收到的這束光線,速度已經(jīng)大于光速,所以單位時(shí)間內(nèi)接收到的整數(shù)波個(gè)數(shù)增加,意味著頻率在增加。光線的波長(zhǎng)并未改變。這就是產(chǎn)生“多普勒效應(yīng)”的實(shí)質(zhì)原因。運(yùn)用到天文學(xué)上,紅移、藍(lán)移,均需相應(yīng)地改變處理方法。
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◎ 如果觀測(cè)者靜止,光源以V向觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)
如果觀測(cè)者靜止,光源以V向觀測(cè)者運(yùn)動(dòng),觀測(cè)者會(huì)測(cè)量出什么結(jié)果?
由于在這種情況下光線的速度是不變的光速C,而光線的波長(zhǎng)并沒有改變的理由,所以,在單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收到的整波個(gè)數(shù)不變,他不會(huì)發(fā)現(xiàn)光線的頻率有變化,光線不會(huì)發(fā)生藍(lán)移。
這就是為什么天文學(xué)家們極少發(fā)現(xiàn)宇宙出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象的原因。宇宙如此浩翰飄渺,肯定會(huì)有一些星系是向著銀河系飛過(guò)來(lái),兩者越來(lái)越近。天文學(xué)家觀測(cè)到,銀河系正高速向室女星座方向飛馳,而另一個(gè)星系:仙女星系,正在接近著銀河系。在百億年后,兩個(gè)星系將會(huì)發(fā)生碰撞,合并為一個(gè)新的星系。既然星系遠(yuǎn)離銀河時(shí),天文學(xué)家會(huì)觀測(cè)到紅移;那么有星系是向著銀河系飛來(lái),天文學(xué)家就應(yīng)觀測(cè)到藍(lán)移。為何天文學(xué)家們觀測(cè)不到藍(lán)移呢?原因就在于此―――光線的速度恒定為光速,不因光源速度而變化。
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◎相對(duì)速度
光線相對(duì)于觀測(cè)者的速度并不同于觀測(cè)者測(cè)出的光線速度。如,飛船內(nèi)光源發(fā)出一束光線,飛行員測(cè)出此光線的速度為C。但在地面靜止者看來(lái),光線相對(duì)于飛行員的飛行速度很慢,為C-V。
本例中,在地面靜止者看來(lái),光線相對(duì)于觀測(cè)者的速度是多少?地面靜止者到到光線原本在觀察者前方30萬(wàn)公里處,Tn時(shí)間后,光線到達(dá)觀察者后方C*Tn-(30-V*Tn)處。他算出的這個(gè)相對(duì)速度為:[C*Tn-(30-V*Tn)+30]/Tn=C+V。
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◎總結(jié)
結(jié)論:當(dāng)光線與觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí),觀測(cè)者測(cè)量出的光線速度是{C*(C+V)}/(C-V)。大于C。只有利用公式讓速度取負(fù)值,使本來(lái)較長(zhǎng)的距離得到縮短,才能得出光線速度為C的結(jié)果。
◆◆總結(jié):
光源的運(yùn)動(dòng)同光線速度的關(guān)系:1、光源發(fā)出同向光,光線速度為光速,不受光源運(yùn)動(dòng)影響。
2、光源發(fā)出逆向光,光線速度為C-2V,受光源運(yùn)動(dòng)速度影響。
測(cè)量者運(yùn)動(dòng)同光線速度的關(guān)系:1、測(cè)量者同光線運(yùn)動(dòng)同向,測(cè)出光線速度為C,不受測(cè)量者運(yùn)動(dòng)影響。
2、測(cè)量者同光線運(yùn)動(dòng)逆向,測(cè)出光線速度為{C*(C+V)}/(C-V),受測(cè)量者運(yùn)動(dòng)速度影響。但可以通過(guò)讓V為負(fù)值來(lái)人為減小位移,糾正結(jié)果,因?yàn)闇y(cè)量者的速度可以看作是-V。
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◎地球人員測(cè)量全宇宙恒星的光線速度
全宇宙的恒星,分為河外星系與銀河系。
1)首先來(lái)看河外星系。要注意,由于宇宙處于加速膨脹狀態(tài),銀河系之外的大部分恒星,都在遠(yuǎn)離地球,設(shè)其遠(yuǎn)離地球的速度為V。其向地球方向發(fā)出的光線速度是C-2V 。
會(huì)有兩種情況。
a、一種是地球與恒星光線運(yùn)動(dòng)方向相同,地球人員測(cè)量出恒星光線速度為C-2V1。
b、一種是地球與恒星光線運(yùn)動(dòng)方向相反。地球的公轉(zhuǎn)速度為V1,地球人員測(cè)量出恒星光線速度為 {(C-2V)*(C-2V+V1)}/(C-2V-V1) 即:
2)對(duì)于銀河系的恒星,分4種情況:
a、恒星向著地球運(yùn)動(dòng),恒星發(fā)向地球的光線是順著恒星的運(yùn)動(dòng)方向,速度為C。如果地球運(yùn)動(dòng)方向與光線相同,那么地球測(cè)量人員會(huì)測(cè)量出恒星光線速度為C。
b、恒星向著地球運(yùn)動(dòng),恒星發(fā)向地球的光線是順著恒星的運(yùn)動(dòng)方向,速度為C。如果地球運(yùn)動(dòng)方向與光線相反,那么地球測(cè)量人員會(huì)測(cè)量出恒星光線速度為{C*(C+V)}/(C-V)。
c、銀河恒星遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng),恒星的速度是V,地球的速度是V1。恒星發(fā)向地球的光線是逆著恒星運(yùn)動(dòng)方向,其光線速度為C-2V。如果地球運(yùn)動(dòng)方向與光線相同,那么地球測(cè)量人員會(huì)測(cè)量出恒星光線速度為C-2V。
d、銀河恒星遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng),恒星的速度是V,地球的速度是V1。恒星發(fā)向地球的光線是逆著恒星運(yùn)動(dòng)方向,其光線速度為C-2V。如果地球運(yùn)動(dòng)方向與光線相反,這相當(dāng)于在一艘飛船外面逆向發(fā)射出一道速度為C-2V的光線。那么地球人員測(cè)量出恒星光線速度為 {(C-2V)*(C-2V+V1)}/(C-2V-V1) 即:
“光速不變?cè)怼笔仟M義相對(duì)論的理論基礎(chǔ)。愛因斯坦認(rèn)為光在真空中總是以確定的速度c傳播,速度的大小同光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。在真空中的各個(gè)方向上,光信號(hào)傳播速度(即單向光速)的大小均相同(即光速各向同性);光速同光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和觀察者所處的慣性系無(wú)關(guān)。
事實(shí)證明,“光速不變?cè)怼备旧蟻?lái)說(shuō)是錯(cuò)誤的。光線的絕對(duì)速度指光線由完全靜止的人員測(cè)量出的速度,與光源的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。而光線的測(cè)量速度指光線由運(yùn)動(dòng)人員測(cè)量出的速度,分為很多種情況,不僅與光源的運(yùn)動(dòng)有關(guān),也與測(cè)量人員的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。每種情況測(cè)出的光線速度,都可能不同。
真空里的光線絕對(duì)速度,會(huì)有兩種情況,一種是等于光速,一種是低于光速。當(dāng)運(yùn)動(dòng)中的光源順著運(yùn)動(dòng)方向發(fā)射出一道光線,那么光線的速度是光速。運(yùn)動(dòng)中的光源逆著運(yùn)動(dòng)方向發(fā)射出一道光線,那么光線的速度小于光速。光源發(fā)出的所有方向的光線,除了順著運(yùn)動(dòng)方向的光線,其余方向的光線都會(huì)低于光速。如果有一個(gè)人跟著光源一起運(yùn)動(dòng),他通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)這些光線全部都是光速。而一個(gè)絕對(duì)靜止的人測(cè)量出的光線速度,就會(huì)大不一樣。因?yàn)楣饩€的絕對(duì)位移在兩者看來(lái)就不同,兩者記載的時(shí)間流逝多少也不一樣。只要邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)是準(zhǔn)確無(wú)誤的,光線在跟著光源一起運(yùn)動(dòng)的人員看來(lái)各向同性同速,那么,運(yùn)動(dòng)中的光源發(fā)出的各個(gè)方向的光線,其絕對(duì)速度就會(huì)完全不一樣。
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◎逆光源運(yùn)動(dòng)的光線不會(huì)被宇宙輻射場(chǎng)加速為光速
宇宙輻射電磁場(chǎng)能夠?qū)⑺械墓饩€、電磁波都加速為光速C。這是本文開文就提出的觀點(diǎn)。宇宙輻射電磁場(chǎng)為何無(wú)法將逆光源運(yùn)動(dòng)方向而發(fā)射的光線加速為光速呢?
宇宙輻射場(chǎng)會(huì)對(duì)任何光子沿著電磁振動(dòng)發(fā)射發(fā)向進(jìn)行加速,使它的速度達(dá)到光速。但有一種情況例外:這個(gè)光子的發(fā)射光源在運(yùn)動(dòng)中逆向發(fā)出光子時(shí)。
宇宙輻射風(fēng)是處處平衡的。一個(gè)光子要想得到宇宙輻射風(fēng)的加速,它就必須要具有能量。靜止光源,發(fā)出的光子具有一個(gè)振動(dòng)能量ε,ε=hC/波長(zhǎng)λ。h為普朗克常數(shù)。正是這個(gè)能量,使光子被宇宙輻射風(fēng)加速為光速C。
光源以V運(yùn)動(dòng)時(shí),逆向發(fā)出的光子,具有一個(gè)逆振動(dòng)方向的初速度V,而且由于光源在發(fā)射光子時(shí),處于逆向運(yùn)動(dòng)中。光子的振動(dòng)能量將大為下降,為h(C-V)/波長(zhǎng)λ,由于能量減小,而且能量減小原因是由于光源退行遠(yuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生,宇宙輻射風(fēng)就無(wú)法使這種低能量光子產(chǎn)生光速C的加速,而只能讓光子得到C-V的加速。
這個(gè)光子具有逆向的初速V,又只能得到宇宙輻射風(fēng)C-V的加速,所以,這個(gè)光子只能以C-2V的速度飛行。
當(dāng)光源以一半光速退行時(shí),逆向發(fā)出的光子,具有一半光速的逆向速度。能量降為hC/2*波長(zhǎng)λ,只獲得一半光速的加速。這兩個(gè)速度剛好抵消。其結(jié)果是,這個(gè)光子保持靜止?fàn)顟B(tài),既不前進(jìn),也不后退。將一直停留在發(fā)射的原來(lái)位置不動(dòng)。
隨后光源發(fā)出的光子停在光源即時(shí)所在位置,光子不向前運(yùn)動(dòng),也不向后運(yùn)動(dòng)。從發(fā)射點(diǎn)到光源的運(yùn)動(dòng)位置形成一段特殊的靜止光束。
這種靜止光束,沒有被觀察到過(guò)。原因在于沒有光源能以一半光速退行。一旦光源以一半光速退行,就必然會(huì)形成靜止光束。
當(dāng)光源熄滅時(shí),這段靜止光束并不會(huì)消失,而是一直靜止地存在于原位置,形成一個(gè)奇觀。直到由于宇宙輻射壓力、分子散射等原因損失了能量,慢慢地墜向地面、或消失掉。
當(dāng)光源退行速度大于一半光速時(shí),光子的逆向初速度為V,由于能量下降而獲得的宇宙輻射場(chǎng)加速為C-V,V>C-V,光子將不僅不沿著發(fā)射方向前進(jìn),反而產(chǎn)生退行,由于退行速度小于光源,它將跟隨著光源,在光源后面前進(jìn)。當(dāng)光源退行速度達(dá)到光速時(shí),光子就不會(huì)再離開光源,粘在光源表面,跟隨光源以光速退行。
對(duì)于那些高速退行的恒星,包括類星體,只要精確測(cè)量它們的光線速度,就會(huì)發(fā)現(xiàn),這些光線速度必然小于光速C。
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◎光帆偏側(cè)率
怎么可能會(huì)有速度低于光速的光線?宇宙輻射風(fēng)的速度,不是30萬(wàn)公里每秒嗎?光子以低于輻射風(fēng)的速度飛行,應(yīng)該遲早會(huì)被輻射風(fēng)加速到光速吧?
光線在宇宙中飛行,有的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)上百億光年。這么漫長(zhǎng)的時(shí)間,光子在不停的被引力彎曲、被星云散射。其能量是不斷減小的。對(duì)于光子來(lái)說(shuō),無(wú)論它能量多么小,它都會(huì)以宇宙輻射風(fēng)的速度---光速前進(jìn)。能量減小只會(huì)讓光線的頻率減小,導(dǎo)致波長(zhǎng)增加,產(chǎn)生紅移。
但對(duì)于恒星逆運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出的光線,其情況就不同了。對(duì)于這些光子,它們所處的宇宙輻射電磁場(chǎng),其輻射風(fēng)的速度就不再是光速C,而是C-2V。光子在今后的飛行中,只能以C-2V的速度前進(jìn),再也無(wú)法達(dá)到光速。
難道竟有著不同的宇宙輻射電磁場(chǎng)?
本來(lái),宇宙輻射電磁場(chǎng)只有一個(gè)。但光子可以通過(guò)改變內(nèi)在屬性,使自已處于的宇宙輻射場(chǎng)的速度變化,使輻射風(fēng)的速度變化。這樣,就有如進(jìn)入了不同的宇宙輻射電磁場(chǎng)。
光子的這個(gè)特殊屬性,名為“光帆偏側(cè)率”。
帆船在大海中,靠揚(yáng)起的船帆被海風(fēng)加速。如果帆船想獲得最大的加速,就讓帆同海風(fēng)吹動(dòng)方向垂直為90度。當(dāng)海風(fēng)以速度V吹拂時(shí),只要帆船質(zhì)量適當(dāng),不是太重,帆船就能達(dá)到V的速度。如果只想獲得部分加速,就讓帆相對(duì)于風(fēng)向有一個(gè)偏轉(zhuǎn)角,帆船就不會(huì)以風(fēng)速V,而是小于這個(gè)速度前進(jìn)。
光子在輻射場(chǎng)中,靠光帆來(lái)被宇宙輻射風(fēng)加速。光子能量屬性決定光子能量,光子的光帆偏側(cè)率屬性決定光帆同宇宙輻射風(fēng)的夾角值。當(dāng)光子正常發(fā)射出去時(shí),光帆同沿著運(yùn)動(dòng)方向的宇宙輻射風(fēng)垂直,所以能獲得輻射風(fēng)的全部加速力,達(dá)到光速。當(dāng)光源退行時(shí),逆向發(fā)射出的光子,光帆偏側(cè)率屬性發(fā)生改變,光帆開始偏側(cè),同沿著運(yùn)動(dòng)方向的宇宙輻射風(fēng)夾角小于90角,不能獲得輻射風(fēng)的全部加速力,無(wú)法達(dá)到光速。
光帆偏側(cè)率是光子的內(nèi)在屬性,只要光子發(fā)射出去,就不會(huì)再改變。光子的光帆,將始終同運(yùn)動(dòng)方向上的輻射風(fēng)有一個(gè)小于九十角的夾角。這個(gè)光子,將一直以低于光速的速度前進(jìn)。當(dāng)光子飛行中能量下降,會(huì)產(chǎn)生紅移,光子速度仍不變,為C-2V。
光帆偏側(cè)率是決定光子能接收運(yùn)動(dòng)電磁場(chǎng)的輻射風(fēng)加速力的程度。
光源靜止,或以V運(yùn)動(dòng)時(shí),同向發(fā)出光線時(shí),光子光帆偏側(cè)率為0。夾角為90度。光子場(chǎng)速為光速。逆向發(fā)出光線,光子的光帆具有偏側(cè)度,夾角小于90度,光子場(chǎng)速為C-2V。
可以得出結(jié)論:
1、當(dāng)光源以V運(yùn)動(dòng),順向發(fā)出光線時(shí),光線速度為光速C,此后,飛行過(guò)程中如果光子能量下降,不會(huì)影響光線飛行速度,保持在C不變。但受使光線頻率下降,波長(zhǎng)變長(zhǎng),產(chǎn)生紅移現(xiàn)象。
2、當(dāng)光源以V運(yùn)動(dòng),逆向發(fā)出光線時(shí),光線速度為C-2V。此后,飛行過(guò)程中如果光子能量下降,不會(huì)影響光線飛行速度,保持在C-2V不變。但受使光線頻率下降,波長(zhǎng)變長(zhǎng),產(chǎn)生紅移現(xiàn)象。
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