光子的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷慣性定律在物理學(xué)及宇宙學(xué)中的應(yīng)用3

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1、摘要： 邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，它的光速不變解釋在物理學(xué) 和天文學(xué)中具有決定性的意義。本文作者通過提出邁克爾遜 -莫雷實(shí) 驗(yàn)的另一種可能解釋，即光子在以太中的傳播方式滿足慣性定律，推 理出宇宙背景輻射等其他一些現(xiàn)象，并推理出光子是電、磁勢(shì)能在以 太中的相互轉(zhuǎn)換及以太的以太回歸能力，然后提出了世界上所有的物 質(zhì)都是電磁勢(shì)能的假設(shè)，最后結(jié)合宇宙的加速膨脹模型推理得出紅 移、藍(lán)移、白矮星、超新星、雙星、銀心等宇宙學(xué)現(xiàn)象，又一次驗(yàn)證 了這種解釋。 1 引言 邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)歷史上為了驗(yàn)證以太是否存在的一個(gè)重 要實(shí)驗(yàn)，洛倫茲先生根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)提出了著名的洛倫茲變換，之后愛 因斯坦先

2、生以光速不變?yōu)槌霭l(fā)點(diǎn)提出了更加著名的狹義相對(duì)論，使光 速不變深入人心。 事實(shí)上，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候還沒有提出光子說，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分 析只是參考聲波、水波等得出的實(shí)驗(yàn)分析，停留在光是波的層面上， 沒有體現(xiàn)出光子的粒子特性。 再后來隨著觀測(cè)技術(shù)的不斷提高，觀測(cè)到的宇宙中的一些現(xiàn)象得不到 解釋，愛因斯坦先生便對(duì)狹義相對(duì)論做出了調(diào)整，提出了更加符合觀 測(cè)結(jié)果的廣義相對(duì)論。從此之后廣義相對(duì)論和光速不變成為了宇宙學(xué) 的基礎(chǔ)理論。但是廣義相對(duì)論也并沒有完全符合宇宙觀測(cè)，為了滿足 光速不變和新的觀測(cè)結(jié)果我們不得不繼續(xù)提出新的理論，有些現(xiàn)象如 宇宙背景輻射還遲遲得不到明確的解釋，所有這一切都建立在光速不

3、變這一對(duì)邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的片面解釋上，如果這個(gè)解釋錯(cuò)誤將會(huì) 帶來顛覆性的后果。 而實(shí)際上邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)有以下兩種可能：一、不存在以太，二 存在以太，不同于聲波或水波，光子在以太中的運(yùn)動(dòng)滿足慣性定律。 2 討論 假設(shè)第二種成立，那么光子在兩個(gè)不同的慣性參考系中的速度可以滿 足伽利略變換。 根據(jù)電磁感應(yīng)定律及麥克斯韋方程組，可以得出光子是電勢(shì)能和磁勢(shì) 能的相互轉(zhuǎn)換，同時(shí)新產(chǎn)生的光子以光速c作為相對(duì)速度向外發(fā)射。 那么當(dāng)我們以光速 c 追上光子的時(shí)候會(huì)看到光子是電勢(shì)能和磁勢(shì)能 的周期互換，它有一個(gè)光子長(zhǎng)度L，和一個(gè)固有的歸零互換頻率F， 簡(jiǎn)稱固有頻率。這個(gè)固有頻率不隨參考系的改變而改變，

4、并且是電勢(shì) 能定期歸零的頻率，所以在相同固有頻率光子構(gòu)成的光波中可以被觀 測(cè)到，這就是宇宙背景輻射。 因?yàn)殡妱?shì)能或磁勢(shì)能在達(dá)到最高峰后沒有一直以電場(chǎng)或磁場(chǎng)的形式 存在下去，所以電磁波的傳播空間有讓電磁波的電勢(shì)能和磁勢(shì)能回歸 的能力，即以太有讓電磁勢(shì)能回歸的能力，簡(jiǎn)稱為以太回歸。 2.1 電磁勢(shì)能在微觀粒子中的價(jià)值體現(xiàn) 通過觀測(cè)發(fā)現(xiàn)宇宙背景輻射的頻率分布是連續(xù)的，可以得出不同的光 波有不同的固有頻率，即不同電磁波的頻率或光子長(zhǎng)度隨光子固有頻 率的變化而變化。 根據(jù)麥克斯韋方程組，得出電磁波的波長(zhǎng)入等于兩倍的光子長(zhǎng)度L。 以速度C運(yùn)動(dòng)的光波的頻率U二C/入二C/2L。 根據(jù)電子的雙縫干涉

5、實(shí)驗(yàn)，假設(shè)電子也是電磁勢(shì)能的震蕩轉(zhuǎn)換空間， 那么薛定諤方程實(shí)質(zhì)上是描述電子的電磁勢(shì)能轉(zhuǎn)換的方程。 也就意味著熱輻射現(xiàn)象是電子的電磁勢(shì)能吸收和發(fā)射電磁勢(shì)能的過 程，并且由黑體輻射及普朗克輻射定律可知電子及光子的電磁勢(shì)能在 一定情況下可以疊加。疊加之后光子的能量變大，光子長(zhǎng)度變短。同 時(shí)，譜線變寬是光子相對(duì)速度變化的結(jié)果。 我猜測(cè)光子疊加的情況是兩個(gè)光子相遇的時(shí)刻兩個(gè)光子都處在和運(yùn) 動(dòng)面垂直方向上的勢(shì)能的最高峰位置。不管怎樣，存在可以疊加的情 況。那么存在以下實(shí)驗(yàn)：把一束激光用三菱鏡分成兩束，然后反射兩 束激光使之交接到一起，控制交接角度和運(yùn)動(dòng)距離，存在一種情況： 在兩束激光的前進(jìn)方向的角平分線

6、上出現(xiàn)新疊加之后的光子。 根據(jù)動(dòng)量守恒，新產(chǎn)生的光子的速度會(huì)小于光速，但是光子長(zhǎng)度也會(huì) 變短。E二Ek+Ev，根據(jù)角度不同產(chǎn)生的疊加后的光子的能量變化可以 知道電磁勢(shì)能和質(zhì)量的關(guān)系。 根據(jù)康普頓效應(yīng)，得知光子也有動(dòng)量，同時(shí)根設(shè)光子的傳播滿足慣性 定律，得出光子也有質(zhì)量，并且光子的質(zhì)量隨固有頻率的變化而變化。 假設(shè)光子的質(zhì)量和固有頻率成正比。那么質(zhì)子、中子等粒子就是電磁 勢(shì)能疊加到一定數(shù)量之后的穩(wěn)定存在形式。質(zhì)子和中子的雙縫干涉實(shí) 驗(yàn)體現(xiàn)了這一點(diǎn)。 2.2 無(wú)限膨脹的宇宙模型中的天文現(xiàn)象 假設(shè)宇宙是在加速膨脹的。同時(shí)假設(shè)宇宙是無(wú)限的。 現(xiàn)象 1，光速可變下的多普勒效應(yīng) 因?yàn)閁 =C/

7、2L, C為光波的相對(duì)速度，當(dāng)光子長(zhǎng)度L和固有頻率F —定 時(shí)，光波的頻率U隨相對(duì)速度C的變化而變化，也就是多普勒效應(yīng)。 而C/L實(shí)際表示的是單位時(shí)間內(nèi)通過的光子個(gè)數(shù)，記為n，貝lju =n/2+F 現(xiàn)象 2，同一個(gè)恒星看到的現(xiàn)象： 假設(shè)恒星1是在做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)，初速度為vO,初始時(shí) 恒星1向它的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)出的光子1的運(yùn)動(dòng)速度為vO+c (c是光速)， 假設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,恒星1在t時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離L1=1/2*at2+v0t，光 子1在t時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離L2= (vO+c) *t 當(dāng) L1=L2 時(shí)，1/2*at2 +vOt= (vO+c) *t， t=2c/a，即 2c/a

8、時(shí)間之后恒星 1會(huì)追上自己發(fā)出的光，這時(shí)光子1和恒星1的相對(duì)速度為-c，假設(shè) 恒星 1已經(jīng)運(yùn)行了足夠長(zhǎng)的時(shí)間，那么在恒星1的前進(jìn)方向會(huì)一直有 一個(gè)自己的假象，光譜類型和恒星1的相同，亮度偏暗。 這是白矮星。 現(xiàn)象 3，相鄰星系同一加速方向發(fā)生的事情： 假設(shè)恒星 1 和恒星 2 初速度 vO 相同，加速度 a 也相同，恒星 1 在恒 星 2 的運(yùn)動(dòng)方向上，恒星 1 和恒星 2 之間的距離為 L ，那么從恒星 2 向恒星1發(fā)出的光子2的速度為vO+c，恒星1向恒星2發(fā)出的光子 2'的速度為vO-c，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t, 當(dāng)光子 2 第一次到達(dá)恒星 1 時(shí) C2= vO+c-(at+vO)

9、=c-at. s2=L+s (vO+c) *t =L+1/2*at2 + vO*t 1/2*at2 - c*t+L=O c 土 Vc2 — 2aL a :二=二一云：=?.二：一 2 .;!c 會(huì)發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象。并且恒星 2 也會(huì)看到恒星 1 的假象 通過u 2=C2/2dW^,隨著

10、相對(duì)距離L的變長(zhǎng)，光子2到達(dá)恒星1時(shí) 光線觀測(cè)到的頻率將會(huì)不斷降低，變成紅光、紅外線、微波、無(wú)線電 波。直到光子 2 永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)恒星 1. 通過u 2'乂2'/20二巨，隨著相對(duì)距離L的變長(zhǎng)，光子2'到達(dá)恒星2時(shí) 光線觀測(cè)到的頻率將會(huì)不斷升高變成紫外線、X射線乃至丫射線。 現(xiàn)象 4 不同誕生時(shí)間同一運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的現(xiàn)象 假設(shè)恒星1和恒星3是兩顆從同一地點(diǎn)出發(fā)、加速度a相同、誕生間 隔為T的恒星，恒星1早于恒星3出發(fā)。光子1是恒星1誕生時(shí)向運(yùn) 動(dòng)方向發(fā)射的光子，速度為c,設(shè)恒星3運(yùn)行t1時(shí)間之后追上光子1, 則此時(shí)光子 1 和恒星 3 的運(yùn)動(dòng)距離為 c (T+t1) =1/2*a*

11、t12, T>0 且 t1>0。 即：cT= (1/2*a*t1-c) *t1 因?yàn)門>0,所以t1>2c/a,同時(shí)由公式可知t1>2c/a時(shí)，T隨t1增大而 增大，也是 t1 隨 T 增大而增大。 此時(shí)光子1和恒星3的相對(duì)速度C=c-at1，可知C隨T增大而增大。 當(dāng)T足夠大時(shí)，C足夠大，根據(jù)U二C/2L+F,光波的頻率會(huì)足夠大，即 光波會(huì)變成紫外線、X射線乃至丫射線。 即恒星2追上初次追上比它誕生早足夠長(zhǎng)時(shí)間的恒星1向運(yùn)動(dòng)方向發(fā) 射的光子時(shí)，會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā)現(xiàn)象。種爆發(fā)是沒有預(yù)兆的突然爆發(fā)。 這是一種超新星現(xiàn)象。 另外由于恒星 1 是在做加速運(yùn)動(dòng)，后發(fā)射的光子的速度會(huì)大于前發(fā)

12、射 的光子的速度，光子之間的距離會(huì)隨光子的運(yùn)動(dòng)不斷縮短直到后面的 光子超越前面的光子。在超越之前會(huì)有一個(gè)富集的過程，如果這時(shí)有另一恒星3從這里經(jīng)過，根據(jù)u =n/2+F，也會(huì)發(fā)生伽馬風(fēng)暴現(xiàn)象。 假設(shè)恒星1和恒星4是兩顆從同一地點(diǎn)出發(fā)、加速度a相同、誕生間 隔為T的恒星，恒星1早于恒星4出發(fā)。 存在一點(diǎn)恒星 1 的絕對(duì)速度達(dá)到光速，這樣恒星 1 向運(yùn)動(dòng)反方向發(fā)射 的光子的運(yùn)動(dòng)軌跡將繼續(xù)沿運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。如果間隔足夠長(zhǎng)的時(shí)間， 恒星 4追上這些光子時(shí)也會(huì)發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象。并且頻率會(huì)隨時(shí)間的變化 而變化。 現(xiàn)象 5 遙遠(yuǎn)恒星同一加速方向發(fā)生的事情 假設(shè)恒星 1 和恒星 2 是運(yùn)動(dòng)軌跡平行、運(yùn)動(dòng)方向

13、相同的兩顆恒星，初 速度為vO，加速度為a，運(yùn)動(dòng)軌跡之間的垂直距離為L(zhǎng)，L足夠長(zhǎng)。 那么恒星 1初始時(shí)刻發(fā)射的光子1到達(dá)恒星 2 時(shí)，恒星 2 向前移動(dòng)了 一段距離s,光子1偏離運(yùn)動(dòng)軌跡的發(fā)射角度為a , a <90 °,運(yùn)動(dòng) 速度為一+-，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=L/(c*sina )，此時(shí)恒星2的運(yùn)動(dòng)速度為一+- vO c vO at 光子1相對(duì)于恒星2的移動(dòng)速度為 ， 之間的夾角為a， c at c at 可知T — T < c at T，會(huì)發(fā)生紅移現(xiàn)象。 同時(shí)現(xiàn)象1、 2、 3 也會(huì)發(fā)生。 事實(shí)上，當(dāng)恒星 1 在某一時(shí)刻釋放光子的時(shí)候，是以由無(wú)數(shù)光子組成 的以光速c擴(kuò)張的

14、“球”的形式釋放的，并且這擴(kuò)張的“球”還有一 個(gè)向前運(yùn)動(dòng)的初速度V。因?yàn)楹阈鞘窃谧黾铀龠\(yùn)動(dòng),所以后釋放的“球” 的向前的運(yùn)動(dòng)速度 v 會(huì)大于之前釋放的“球”，也就意味著后來釋放 的“球”會(huì)追上之前釋放的“球”。追上之后兩個(gè)“球”會(huì)有一個(gè)交 錯(cuò)的邊界,也就是說如果在這個(gè)點(diǎn)看恒星1的話會(huì)有兩個(gè)恒星1的圖 像,并且這兩個(gè)圖像會(huì)隨著時(shí)間變化。這是雙星現(xiàn)象。 現(xiàn)象 6 銀心 不同恒星的運(yùn)動(dòng)方向之間存在著一個(gè)角度。隨著恒星1的加速向前, 那些可以被看到的恒星的軌道角度會(huì)逐漸變小,例如180°的就會(huì)最 先消失。同樣那些誕生在恒星 1 很久之前的恒星或者在它的前方很遠(yuǎn) 很遠(yuǎn)的恒星也會(huì)聚集到恒星1的前方的一

15、個(gè)“圓形區(qū)域”內(nèi),這主要 取決于他們的誕生間隔。這樣看來這個(gè)“圓形區(qū)域”應(yīng)該是銀心。 2.3 天文現(xiàn)象總結(jié) 事實(shí)上,其他恒星對(duì)于恒星 1 的圖像取決于他們之間的誕生時(shí)間、加 速度、運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系,通過不同的誕生時(shí)間、加速度、運(yùn)動(dòng)角度可 以推出各種各樣的景象。 至于恒星為什么會(huì)在宇宙中做加速運(yùn)動(dòng),就像在原子看來重力是不存 在的一樣,或許也存在著一種作用在恒星上的力,只是那范圍太大了, 受觀測(cè)條件的限制,對(duì)于我們來說是觀測(cè)不到的。 3 總結(jié) 本文通過結(jié)合光子的粒子特性，提出邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的另一種可 能解釋，得到了一個(gè)和之前的解釋完全對(duì)立的假設(shè)，即光子在以太中 的運(yùn)動(dòng)滿足慣性定律。然后對(duì)這一假設(shè)能夠產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行推導(dǎo)，部 分推導(dǎo)結(jié)果和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果相吻合。并且根據(jù)推測(cè)，存在一個(gè)基礎(chǔ)公 式可以解釋大部分的天文現(xiàn)象。這個(gè)解釋和現(xiàn)有的部分理論有極大的 沖突，但也具有極其廣泛深遠(yuǎn)的影響，所以需要更多的實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象來 驗(yàn)證。 END 關(guān)鍵詞： 光子 背景輻射 超新星 銀心 03.50.De 03.65.-w 95.10.-a