张祥前统一场论(二版)

 目录:

前言

一,诡秘的万有引力

二,以太存在吗?

三,场的本质问题给我们的困惑。

四,宇宙的构成和统一场论基本原理。

五,物理概念是怎么产生的?

六,时间的本质和物理定义。

七,宇宙中物质点为什么要运动?

八,螺旋式运动规律。

九,空间为什么是三维的?

十,三维螺旋时空方程。

十一,平行原理。

十二,几何对称性等价于物理守恒性。

十三,空间可以无限存储信息。

十四,物理学中运动的描述不能够脱离观察者。

十五,光速的本质。

十六,对洛伦茨变换和光速不变的解释。

十七,空间的运动具有波动性。

十八,场的定义。

十九,质量、重力场、电荷、电场的本质

二十,随时间变化的重力场可以产生电场。

二十一,解释库仑定律。

二十二,解释万有引力定律。

二十三,统一场论的动量的公式。

二十四,统一场论动力学方程。

二十五,电场力其实就是质量随时间变化的力。

二十六,统一场论对动量和能量的重新认识

二十七,能量的本质。

二十八,随时间变化的磁场产生重力场。

二十九,加速运动电荷的电场和重力场之间的关系。

三十,解释麦克斯韦位移电流假设。

三十一,光子模型。

三十二,基本物理概念和导出物理概念。

三十三,统一场论的主要应用。

三十四,解释外星人飞碟的飞行原理

前言

统一场论最早是爱因斯坦提出的,他花了40多年时间,希望把电磁场和重力场统一起来,但是他没有成功。

人类目前发现了自然界有弱力、电磁场力、重力场力(也就是万有引力)、核力4种不同形式的力,其中电场力和磁场力人类已经统一了,核力目前人类对此认识很不完善。弱力也被统一在电磁场力中。

把电磁场力和重力场力统一起来,是现阶段最具有意义的事情。

电磁场力和重力场力的统一简单的讲,就是写出一个数学公式,里面包含了电磁场力和重力场力,以及用数学公式写出电磁场力和重力场力、电磁场和重力场之间的关系。

由于电磁场、重力场涉及到了时间、空间、运动、力、场、光速、质量、电荷、能量、动量——这些物理学的本质问题,所以统一场论的完成对人类具有重大意义,也具有极大的难度。

本文只描述最简单、最基本的物质点在真空中运动情况,不描述形状物体在介质中的运动情况。

文中出现的物质点概念,是我们为了描述物体的运动,不考虑物体的形状和线长度,把物质理想化,看成一个点,如果要讨论物质点的体积和几何长度是没有意义的,因为违反了我们的约定。

注意,本文粗字体字母表示的物理量为矢量。

 

 

一、诡秘的万有引力

 

牛顿去世时,法国文人伏尔泰参加了葬礼,感到很好奇:“这个牛顿是谁,葬礼搞得这样隆重?”

牛顿是英国的牛顿,在法国并不出名。亚当斯和勒威耶利用万有引力定律发现了海王星后,牛顿的名声才传遍欧洲。对于普通人来讲,一个地上的人能够预测天上的事情,你不就是神仙了吗,所以牛顿被人当神仙来崇拜。

我们小时候看书上说是苹果砸在牛顿的脑袋上,牛顿才想起万有引力的。那时候,我们对牛顿都很崇拜。

后来,我们又知道万有引力一词最早出自英国人胡克而不是牛顿,胡克还认为万有引力反比于距离的平方。牛顿还打击和压制胡克,这又使我们有一点鄙视牛顿。牛顿在万有引力定律中到底做了什么,使人们一提到万有引力,就提到牛顿?

后来书念得多了,才知道牛顿关键是确立了质量的概念,牛顿力学三大定律中第二定律确 立了质量概念,我们一般称为惯性质量。牛顿认为两个物体的相互万有引力不但与他们的距离的平方成反比,还与他们的质量乘积成正比。这个地方引出的质量我们 一般称为引力质量,牛顿很可能一开始未加区分就把这两种质量等同起来。

质量的确立是物理学中最重要的事件之一,具有划时代意义。但是,这个概念的本质问题 自诞生至今几百年里,一直困惑着人们。质量的本质到底是什么?物体为什么会有质量?这些问题似乎使人的思维无法前进一步。在这本书的后面的电磁场和重力场 的统一中,我们将看到,破译质量的本质,解释质量是怎么一回事对于统一场论是何等的重要。

牛顿胜过胡克还有另外一个原因。

各个行星绕太阳旋转运动,如果都是匀速圆周运动,牛顿和胡克都能很容易计算出万有引 力于他们之间的距离的平方成反比。可实际情况是各个行星都以椭圆轨道绕太阳运行。胡克和牛顿都猜想距离的平方反比定理在椭圆轨道上仍然成立。但这样一来, 要考虑行星在椭圆轨道上的瞬时速度,这在数学上不好处理。

据说牛顿对此很不服气,苦干了二十年,仍然求不出来,后来在没有办法的情况下,牛顿发明了微积分,才解决了这个问题。

在现代人看来,牛顿真是个天才。很多人研究物理不会使用数学工具,可牛顿却会自己创造数学工具为自己研究物理所用。牛顿在不经意的情况下发明的微积分,成了现代数学中最重要的一部分,从某种角度来讲,它的作用要大于万有引力定律的作用,我们只能说牛顿太神了。

在物理学中,重要的、基础的定律,都充满着矛盾,你研究越深入,你就越糊涂。万有引力定律也不例外。万有引力定律引起人们困惑不解的有以下几个方面。

1.          万有引力是靠什么传递的?

一个物体对另外一个物体施加万有引力作用,是通过什么东西把作用力传给对方的。过去物理学家认为是以太,现在认为是场。但关于以太和场的本质,物理学家还是说不清楚。

2.          万有引力是如何产生的?

万有引力告诉我们物体具有质量就能够产生引力,也可以说,物体具有质量是产生万有引力的根源,那物体为什么有质量,质量又是什么呢?

3.          万有引力为什么与相互作用物体之间距离的平方成反比?

关于万有引力,人们知道物体产生的万有引力是呈辐射状的,但是无法做到更深入的了解。

4.惯性质量和引力质量是否完全等价。

5.万有引力定理和库伦定理的相似性是偶然的还是必然的?

 

 

二、以太存在吗?

 

月球受到了地球的万有引力作用围绕着地球旋转。但是,地球时如何隔着那么远的空间,把引力传给月球?

我们用一截绳子拴上一个小球,只要用一个适当的速率旋转手臂,小球就围绕着我们人旋 转,只要这根绳子一断,小球就会飞走,不再围绕我们人继续旋转,通过这个简单的类比,人们相信,地球也一定有一个绳子之类的东西和月球连到一起的,但是, 地球和月球之间显然空空如也,似乎看不到任何绳子之类的东西。

 历史上这个问题很多科学家和哲学家困惑不解,他们总认为,只有物体相互 “直接接触”才能相互作用。为了解释这个难点,人们提出了一种假设:整个空间都充满着看不见、摸不着的一种叫以太的物质,想象中的以太与透明冻胶相似。如 果你将手指压入冻胶,冻胶的扭曲会传递到它所有的部分,从而压力可传递到一定的距离外嵌在冻胶中的物体上,同样也可以设想地球使它周围的以太扭曲,扭曲作 用沿以太蔓延到月球上,将力传给月球。

人们提出了这种以太假设还有一个作用,就是来解释光的传播介质问题。我们知道,一切 波动都是物质振动的形式在介质中传播。但是,光该在什么介质中传播呢?光在空间中的传播显得如此轻易(与声音相比),以至使人们觉得空间好像真是完全空虚 的。这样人们提出的以太假设又有另一个作用,以太不仅是传播引力作用的介质也是传播光波的介质。

现代有很多学者认为:以太在传播引力作用的速率和光速是一样的,所以认为以太既是引力传播的介质,也是光波传播的介质并无奇怪之处。

但是,当人们对以太仔细分析起来,以太假设又难以立足。我们知道,在液体和气体只能 传播纵波(也就是物体振动方向和波的传播方向一致的波),在固体中传播的只有横波(也就是物体振动的方向和波传播方向相垂直的波),而光是横波,这样说来 以太应该是固体,而且应该是极高度坚硬的固体,但是,对于速度只有光速几千分之一的恒星来说,他们毫不费力地穿梭于高度坚硬的以太中,在这种情况下,以太 又应该如同液体和空气那样很容易被恒星和行星推开。

这些高度矛盾的看法,明显就是我们自己人为的一种想象,实际情况可能根本就不是这么一回事。

现代物理学家很少有人再相信以太的存在,主要原因是观察地球相对于以太运动的各种尝试都失败了。

如果光是弥漫整个空间中的以太的一种振动,那么光一定以某个速率相对与以太运动。地 球是在以太中绕太阳运行的设想是合情合理的。那就是说,地球像一只船,有时逆着“以太风”运行,有时又顺着“以太风”运行。在这种情况下,地球和光在以太 中同向运行和反向运行时观察到的光速应该不同,(对于声波也可以观察到类似的效应,在地面上,顺风传播的声波要比逆风传播的声波速度快一些。)把光顺着和 逆着以太风往返一次所花的时间与没有以太风时光往返一次所花的时间相比较,发现预期的时差很小;往返3 0 米只差1 0-15秒,虽然这个时差很小,但人们还是想通过观察由合适的方法产生的干涉图案可以测出这个时差来。

1 8 8 7 年美国科学家阿尔伯特﹒迈克尔逊和爱德华﹒莫雷用一种很灵敏的干涉仪甚至能测出在以太理论基础上所预期的时差效应的百分之一,但是,实验结果却是是零。不仅这个实验而且以后许多其他类似的实验都没有显示出有以太风的存在。

现在,以太还有一定的市场,还有不少人在研究以太。原因是物体之间的相互作用力是靠什么传递的,这个问题太难了,一直到现在,人类在这个问题上还是没有取得实质性进展。在巨大的困难面前,有不少研究者重新拾起被扔掉的以太。

以太是真实存在的吗?相对论强力地驳斥了以太的存在,在后面,我们将看到,统一场论更加强力、彻底地否定了以太的存在。

以太是一种机械唯物主义思想的产物,典型的特点是把一切不了解的现象理解为一种特殊物质的存在造成的,在后面我们将看到物理学上很多现象都是物质运动所形成的

有人说,上帝创造了人是迷信,人创造了上帝是科学。以太就像上帝一样,是由人创造的,是我们强加给自然界的,不是真实存在的。以太这种机械唯物主义思想的产物,在破译自然界的核心秘密上,在现阶段它不但毫无作用,而且严重阻碍了人们的思想。

 

 

三、场的本质问题给我们的困惑

 

现代的物理学家已经不再相信以太假设,他们认为地球和月球之间甚至整个宇宙都充满着 一种叫“场”的物质,而且“场”有好几种,地球正是通过一种叫“重力场”的物质把作用力传递到月球上的,并且认为,只要有物体存在,它周围的空间就一定弥 漫这种“场”的物质,而且“场”能够对存在于其中的物体施加力的作用。

但是,这个“场”是什么物质呢?它在本质上和我们平常的物体有什么不同?会不会能够和平常物质相互转化。这些问题,现代的物理学还无法给出令人满意的答案。

对于地球如何把引力传给月球这个问题,显然不是一般的问题,这个问题应该讲牵涉到自然界中最本质、最核心的秘密,所以说它不是那么容易让人搞清楚的。

在这里,让我们把问题的范围缩小一下,我们列出两个答案让人们选择:

 A :地球是通过一种特殊的物质把作用力传递给月球的。

 B :地球是通过空间把作用力传递给月球的。

这两个答案哪个是正确的呢?现在可能绝大多数人会选择答案A,只有在法拉第时代以前 的学者会选择答案B 。在法拉第以前的学者认为引力、电力、磁力都是超距作用(也就是物体相互作用是相隔着空间直接进行)。但在法拉第看来,不经过任何介质而发生相互作用是不 可能的,他认为电荷磁体或电流的周围弥漫着一种物质,它传递电或磁的作用,他称这种物质为电场和磁场。与其相类似,人们认为地球和月球周围都会弥漫着一种 物质,人们称之为“重力场”, 地球正是通过它把引力传递给月球的。

在日常生活中,我们用手推车,车子前进,用脚踢球,球向前滚动。如果手和车子之间隔 着一小段距离,脚和球隔着一小段距离,无论我们是怎样的用力,车子和球都纹丝不动。这就使人们形成一种根深蒂固的观点:只有相互直接接触才能相互作用,一 旦看到磁铁隔着一定的空间距离能够吸引小铁块就感到疑惑不解。但是,现代物理学家发现以上的直接接触也只是表面现象而已,车子和手之间看似直接接触,但仍 然隔着很微小的肉眼看不到的距离。

认为地球是通过一种特殊物质把作用力传递给月球,这种看法表面看起来使问题简单化,但仔细分析起来,有更多困难令人难以解释。

这种特殊的物质和我们平常遇到的物质有什么不同?

1.平常遇到的物质都是可以分为原子、分子这些微观粒子,这些微观粒子之间还间隔着 一定量的空间距离。这种特殊的物质如果和普通的物质一样也是由一些微观粒子组成,并且微观粒子之间显然也隔着空间,那么地球把引力传给这些特殊的物质中靠 近地球的微观粒子,这些微观粒子又是如何克服微观粒子之间的微小空间障碍把作用力传给另一些微观粒子?我们总不能再去假定这些微观粒子之间又存在着另一类 特殊的物质来传递作用力吧!

如果这种特殊“场”物质与我们平常遇到的物质不一样,它没有内部结构,是连续不断的,它的内部不包括空间,如果确实是这样的话,我们可以由此得出两个结论:

第一,对于场这种物质,我们即使将它放大一百亿倍,甚至更大,你也不可能观测到它们 任何的内部构造,换言之,你无论如何也不会看到场这种物质任何内部特征。事实上我们知道,一般物质的所有性质都可以追溯到构成物质的微观粒子之间的作用 力。例如:橡胶的弹性是由于它的分子很容易变形,金刚石的坚硬是由于构成金刚石晶体的碳原子按空间点阵的方式被紧紧地束缚在刚性结构上,水的良好流动性, 是由于水分子之间做几乎没有摩擦的滑动。但对于场来说,它内部没有微粒,更谈不上彼此的作用力,那么,它所表现出的性质(比如它对存在场中的物体施加作用 力)是怎么出现的呢?

第二、由于场没有内部构造,物质的分布是连续不断的,这样以来,有场的空间区域必然全部被场这种物质填满。地球上肯定有重力场,我们在地球上做电磁实验,一个问题是:电磁场是如何和重力场相互包容对方的,要知道它们都是填满空间并且内部都毫无空隙、不留一点空间的!

2.地球如果真是通过场这种特殊的物质来传递作用力给月球,可以推断:地球首先把引力传给靠地球附近的场物质,然后场物质再把引力一步一步地传递到月球上。这样以来,月球向着地球这一面以及内部受到的作用力应该有所差异。但实际上人们观测不到这种差异。

还有一种解释就是场这种物质有着惊人的本领,它能够轻而易举地穿越月球中每一个原子,把作用力分摊在每个原子上。很显然,只有在场物质不会和月球中每个原子发生相互作用的情况下,才可能轻而易举地穿越月球中每一个原子。

但是,这个场物质又是如何把作用力施加给月球上每个原子的,既然不会发生相互作用,却又能施加作用力,这岂不矛盾吗?

 3.地球在给月球施加万有引力时,地球是如何把引力发射出去的,月球又是如何接收的?

如果引力确实是由场物质来传递的,地球上是每个原子都能独立发射还是一部份原子在发射场物质。地球中心的原子发射这些场物质会不会被表层原子所接收?

按照万有引力定律。任何两个具有质量的物体都具有相互吸引力,因而一定是每个原子 (甚至包括每个电子)都具有独立发射引力的能力,当然也会发射着场物质,对于地球和月球中心的原子和表层原子应当相互吸引,这样一来,不光是地球和月球之 间在发射场物质和接受场物质,而且在地球内部、月球的内部的每个原子之间甚至每个电子之间相互发射和接受场物质来传递着引力。这样一来,地球和月球的相互 作用的情形可就复杂多了。

4.将来人们如果通过某种实验,确实找到月球和地球之间传递引力的一种特殊物质,人 们肯定会欢欣鼓舞,这肯定是人类历史上非常重要的科学发现之一。人们此时可以宣布:对于引力场的本质人类已经清楚了。但是且慢,地球和月球之间的作用力为 什么与它们之间的距离平方成反比,与他们之间的质量成正比?物体为什么会有质量,质量到底是什么?既然了解它们本质却不能回答这些问题你能相信和接受这一 切吗?

 虽然对地球为什么会隔着那么遥远的空间对月球施加作用力这样的问题人们 难以理解,但是引力、质量、时间、空间这些概念一定是紧密地联系在一起的,它们之间一定有一个数学方程式相互联系着的,这一点,绝大多数物理学家都会坚信 不疑的。但如果承认地球是通过一种特殊的物质对月球施加作用力的,这就意味着引力和时间、空间、质量未必有什么紧密的关系。

地球在释放场物质时,肯定是向四周辐射。为什么不会对月球产生阻碍作用,哪怕是微小的阻碍,几十亿年的效应累积下来,肯定是惊人的数字,为什么月球的运动不受其丝毫的影响?

 5.现代物理学家告诉人们,物体的直接接触作用只是表面现象,本质上物 体的相互作用都是隔着一定的空间进行的。现在如果承认了地球是通过一种特殊的物质把作用力传递到月球上去,那么,现代物理学家又得严肃地告诉人们:物体隔 着一定的空间距离相互作用只是表面现象,本质上一切相互作用都是直接接触。这样一来,到底哪一种是现象,哪一种是本质?把人们弄糊涂了,不是现代物理学家 搞错了,就是他们的思路不清。

 如果我们不相信地球和月球之间是通过场物质相互作用,那就得认为地球和月球之间是直接通过空间相互作用。后面这句话说起来容易,分析起来可就难了,空间是如何传递月球和地球之间的引力的?有没有除了A 、B 两答案之外的第三种可能性呢?

现在还有一种抛小球理论,即地球和月球抛出或接受一些小球而相互吸引。仔细分析起 来,这种理论也是困难重重。首先,这种小球是否是由更小的小球构成?如果是由更小的小球构成,它的内部肯定具有空间,那么,这些小球在传递作用力时是如何 克服内部空间的?如果不是由更小的小球构成,换言之,它内部不具有空间,那这些小球又是如何轻易地穿越地球和月球中的每个原子并且把作用力分摊到每个原子 甚至每个电子上。

还有,地球和月球是如何发射这些小球的,又是如何接受这些小球的,这些问题难以给人满意的解释。

从以上的分析来看,认为地球是通过一种叫场的物质把作用力传给月球,实际上和以前的以太理论没有什么实质区别,换汤不换药而已。总之,认为地球是通过一种特殊的物质把作用力传递给了月球这种看法,人们应当怀疑它的正确性,这实际上是一种很平庸的思想。

如果不相信地球是通过一种特殊的物质把作用力传递给月球,那么余下的唯一答案就是地球是通过空间把作用力传递给月球。

笔者对这个问题的观点是:也许将来会发现地球和月球之间存在我们现在还不知道的物质,但是地球决不是通过什么特殊的物质对月球施加吸引力,而只是通过空间把引力传递给月球的。如果一定要保留场的概念,那么场的本质只是空间而已,而决非什么特殊的物质。

人们应当把目光从地球和月球之间转移到他们之间的空间上来。笔者认为电场、磁场、引力场的本质只是物质运动所表现出的一种性质,相对于不同的观察者有着不同的运动形式而已,而决不是什么特殊的物质。

场的本质就是空间,空间能够传播引力,人们应当搞清楚什么是空间。空间就是这么空空如也吗?它应当有些什么样的物理特征?人类应当在这个看似简单的空间上打开缺口,去探寻隐藏在空间里的无穷奥秘。

与空间相联系的还有时间,人们只有从分析时间、空间的本质和运动之间的关心入手,才能搞清楚引力的本质,才能够将引力场和电磁场统一起来。

现在全世界有许许多多的业余爱好者和专业研究人员试图完成统一场论,可以断言,任何绕过时间、空间的本质问题去完成统一场论, 解释引力本质的企图最终都是徒劳的。

在本书的后面我们将分析时间、空间、引力场、电磁场的本质。但这些问题并非一般问题,要想搞清楚,必须抱着大吃一惊的心里准备,因为其涉及到的基本原理与我们的常识甚至是我们的思维基础都格格不入、严重对立!

 

 

四、宇宙的构成和统一场论基本原理

 

要想搞清楚空间具有什么样的物理性质,让我们先从讨论“事”和“物”开始。

 对于我们生存所在的这个自然界,我们所观察到的各种东西、各种现象,可 谓是形形色色、丰富多彩,复杂到了极点。但是仔细一分析,可以把他们分为两大类,一类为物、一类为事。像我们眼前的一座山、一棵树、一个人、一条河等,这 些都是物。树的生长,人的思想,河水的流动等,这些都是事。物是产生事的根源,事是物的表现,通过事我们可以认识物,事是依据物而存在的。没有物就不会有 事,反过来未必是正确的,没有事,物却照样可以存在。

我们在认识自然界时,应该要严格区分什么是物,什么是事。遗憾的是,我们有很多物理 学家(不单单是普通人)常犯这方面的错误,他们常常把某些事说成是物,或者对某些事不了解,简单地认为是一种特殊的物所起的作用。比如,历史上人们对热的 认识就是很好的例子。十七世纪,人们认为热是物体里所含的一种特殊的物质,称之为“热质”。甚至有的学者认为“热质”是守恒的,物体所得到的“热质”总是 另一些物体所失去的而不是凭空产生的,现代人们很清楚“热质”说是错误的。热现象只不过是物体内分子无规则运动的结果,热只是一种现象而已,它属于“事” 的范畴,把它看则是物,这就是典型的“事”和“物”不分的思想。

这个有关“事”和“物”的讨论有助于我们搞清楚物理概念是如何产生的。物理学是借助物理概念而展开的。物理学刚开始处于萌芽时也好,发展到今天也好,所有的物理概念无非是人们对自己所处的物质世界的认识结果。

我们是怎么认识这个物质世界的呢?首先是通过感觉,感觉到这个我们所处的物质世界的各种现象,然后我们大脑把这些感觉加以分析、概括,最后再形成物理概念。

 比如,人们用眼睛看到花草的红红绿绿,天空的湛蓝,人们再用头脑一加工,便有了颜色的概念,颜色就是不同波长电磁波刺激我们眼睛的结果。

人们用皮肤去感觉冰的冷、开水的烫,大脑再一加工,便有了温度的概念,热是无规则运动的分子猛烈撞击我们的皮肤,我们才有了热的感觉。

某处有物体振动,引发周围的空气发生振动,我们用耳朵去感觉到这种空气的振动,我们再用大脑一分析,这样就有了声音的概念。声音是空气中出现的纵波击到我们的耳膜,我们才有了声音的感觉。

还有我们躺在床上,闭上眼睛、不去看、不去听,但却老是觉得一个东西在流逝,这样人们又有了时间的概念。

通过以上所列举的例子,可以得出这样的观点,我们所处的物质世界给了我们某些刺激,使我们产生了某些感觉,我们大脑对这些感觉加以分析、概括便产生了各种物理概念。因此可以断言,物理概念就来自于我们对自己的某种感觉的描述。

 总结以上的分析,物质世界以不同的方式运动引起我们的各种感觉,我们人 对这些不同的感觉加以分析,概括便形成了不同的物理概念。所以物理概念不能脱离我们人而独立的存在着,说得更明白一些就是,物理概念只是人对自己感觉的一 种描述(当然我们的这些感觉并不是凭空产生的,而是客观存在的东西刺激了我们的结果)。 

很多人可能对以上观点会反感,或者转不过弯儿,下面通过几个例子使读者比较容易理解以上观点。

设想在一个房间里,正放着优美的C D 唱片,人们会常不加思索地认为,只要C D 唱机开着,而不管人在不在这个房间里,这个声音总是客观存在着。仔细地分析一下,房间里有声音时,房间里的空气便出现从声源向四周传播的纵波,没有声音便没有纵波,可见有声音和没有声音的区别只是房间里空气的振动不一样。没有人在房间里去感受,哪里会有声音的概念。

声音的概念是不能脱离我们人而独立地存在的,有声音比起没有声音并没有多出一件什么东西,所以你不能把声音看则是一个像物体那样具体存在的东西,声音只是一个现象而已。在前面讨论的“事”和“物”中,声音明显属于“事”的范畴。

颜色也是类似的,我们看到眼前的花草的红红绿绿是电磁波经花草反射到我们眼球的结果,这个颜色的概念同样不能脱离我们人而独立地存在着。物体颜色的不同只是物体反射不同波长电磁波的原因造成的。

颜色不是物体自身的性质,而是由物体照射到它的各种波长的光的反射和吸收决定的。这 个原理是牛顿最早发现的,历史上甚至现代有很多人固执地认为物体所呈现的颜色是物体固有的属性、与外界无关。比如德国诗人歌德就曾写文章以非常激情的语言 叫人们不要相信牛顿的理论,但牛顿在光学中有关颜色理论的正确性已经得到了实验证明。

温度的概念起源于外界分子无规则地撞击我们皮肤的程度,当然脱离了人也是不能独立存在的。

时间的概念与我们人的感觉也有关系,但时间的概念,比较抽象,在后面我们要单独详细地加以分析。

既然物理概念来自于人的一种感觉,脱离我们人而不能独立地存在,在前面有关“事”和“物”的讨论中,物理概念明显属于“事”的范畴,因而它不能像“物”那样客观地存在着,它的存在有它的虚假性的一面,说它虚假性是因为来自于我们人的描述。

但是,并非所有的东西,其存在都是虚假的,比如空间、各式各样的物体,它们总是客观地存在着,脱离我们人它们照样存在,它们不管我们人能否感觉到它们,它们总是客观地存在着。

然而,空间、物体(也可称为物质点)这些可以看作是几何概念,在前面讨论的“事”和“物”中,它们明显属于“物”的范畴,它们不依赖于我们人的感觉而客观独立地存在着。

至此我们明白,物理概念来自于我们人的感觉,脱离我们人而不能独立地存在,而某些几何概念,比如空间、物质点不依赖于我们人的感觉而客观、独立地存在着。

对此,物理学的开山鼻祖伽利略早就说过:我们五官感觉到的世界,它的存在是虚假的,而真实存在的却是它背后的几何世界…… 。

这些用几何概念描述的空间、物质点和我们对感觉描述而得出来的物理概念有什么关系呢?对此,笔者有着这样的观点:

宙中真正存在的只有物质点和它周围的空间,不存在第三种能与之并存的东西,一切物理现象只不过是物质点在它周围空间相对于我们观察者运动的一种表现而已。这些现象如能引起我们的感觉, 我们对这些感觉加以分析、概括和总结,便形成了物理概念。

前面有关“事”和“物”的讨论应该使我们明白只有物质点和它周围空间是“物”,是客观存在的,而物理概念,比如声音、颜色、热、力、速度等只不过是现象,是物的一种表现,属于“事”的范畴。我们一定要严格地区分它们,不能把“事”简单地看作是一种特殊的物质。

以上加粗的一段话非常重要,它是本书的基本思想和基本原理,这个基本原理又叫物理世界存在的虚假性定义, 它直接否定了“场”是一种特殊的物质,场要么是空间、要么是物质点。

值得注意的是该基本原理还否定了,时间是独立于我们人而客观存在的、是构成宇宙的基本要素。时间也只是一种现象,脱离了我们人而不能独立地存在着,这一点可能绝大多数读者都不会相信,在后面时间的物理定义中再给以详细地分析和讨论。

 

五、物理概念是怎么产生的?

以上统一场论基本原理(加粗的一段话)提到了:一切物理现象都是物质点在它周围空间 运动形成的。物质点在它周围空间运动是什么运动?只是机械运动而已。这个原理如果是正确的话,可见机械运动虽是简单的运动,各种复杂的现象,以及各种复杂 的运动,比如电力、磁力等都是由机械运动构成的。不仅如此,对于有些物理现象还不太了解它们的本质,比如质量、电荷、各种场等,但我们可以肯定的是它是由 物质点在它周围空间如何运动而形成的。

这个原理告诉了我们,像时间、场、速度、能量、质量、电荷、力等这些物理概念都是物质点在空间中相对于我们观察者如何如何运动形成的。

有了以上的观点,不管什么物理概念(物质点和空间除外),我们都可以认为是某个东西(物质)在空间中相对于我们如何运动所形成的。

质量是某某在空间中如何运动形成的。 

电荷是某某在空间中如何运动形成的。 

能量是某某在空间中如何运动形成的。 

力是是某某在空间中如何运动形成的。

……

时间、场、质量、电荷、光速、力、动量、能量等这些物理概念都是物质点在空间中运动相对于我们观测者所表现出的一种性质。都是物质点在空间中运动形成的,因而与位移有关,可以认为时间、场、质量、电荷、光速、力、动量、能量等都是位移的函数。

在物理概念中,像声音、光、力这些物理概念是物质点在空间中运动触及到我们观测者,我们观测者对这些感觉加以分析、概括而形成的。

场比较特殊,它是由空间本身运动变化形成的。

时间也比较特殊,它是由我们观察者自己在空间中运动形成的。

既然在物理学中这些基本概念都是物质点在空间中相对我们观察者运动形成的,设想有另一个观察者随着物质点一同运动,在这个观察者测量不到这些物理量的,这就意味着这些物理量都具有相对性,都应该随着参考系的改变而改变。

这样我们把相对论中相对性原理扩展到所有的物理现象中。对于象光速、电荷为什么相对于不同的惯性系有相同的数值,其原因是光速、电荷相对于不同的惯性系有相应的不同的表现,结果导致在不同的惯性系,光速和电荷有相应的相同的数值。这个问题以后会详细的论述。

 

 

六、时间的本质和物理定义

 

在物理学中,时间是个基本但又不容易定义的概念,如果我们问一问,时间到底是什么?恐怕世界上任何一个物理学家都不好回答,“什么是时间”曾被列为20世纪人类没有解决的十大物理难题之一。 1 5 0 0 年前的北非希波主教圣•奥古斯丁说过这样的话:“至于时间是什么?如果没有人问我,我知道, 如果我想要向询问者加以说明,我便不知道了”。其意思大概是“时间是什么”这个问题只能意会却不能言传。

牛顿认为:“绝对的、真实的数学时间就其本质而论,是自行均匀地流逝的,与任何外界的事物无关。”在牛顿看来,时间就像一条川流不息、永远不变的河流。

很多哲学家、物理学家将时间与运动相联系在一起。比如柏拉图认为:时间是运动着的永恒的形象。

亚里斯多德说:“只有当我们已经把握住运动时,才能领悟时间”。

马克思、恩格斯指出:时间是一种客观的存在,是运动着物质存在的一种形式。

爱因斯坦也说过:“时间实际上是钟的读数,这个钟可以是地球的转动,沙漏、脉搏的计数,地球沉积的厚度、辐射衰变的产物、或铯原子振动的计量,它们具有一种共同的标准,都是自然的机械装置。”

但也有一些哲学家、物理学家给时间下的定义很古怪,比如洛克说:时间是一切存在的公共尺度。

康德说:时间是感性直观的纯形式。法国哲学家柏格森坚持认为时间是人的直觉和神秘的“创造性的破裂。”这句话很是让人摸不着头脑。

也有很多哲学家、物理学家,比如贝克莱,休漠•马赫都倾向将时间归于人的意识在一种表现。

相比之下,哲学家黑格尔给时间下的定义很简单:时间只不过是我们人对过去的一种回忆而已。但就是这最简单的定义,又是最接近正确的答案,这将在以后详细地加以说明。

时间有很多原因让人捉摸不定。我们在生理和心理的经验上,都能感到时间在流逝,可 是,如果时间流逝的速度是多少,每秒钟流过多少?这显然是一个荒谬的问题,时间的流逝速度要有一个超时间的东西加以衡量,但这个超时间本身也在流逝,那就 要有一个超超时间加以衡量……如此等等,以至无穷。时间本身是不是一个随时间变化的过程这一问题,往往把人们引入一个无法摆脱的恶性循环中。

时间在逻辑上要加以证明也历来出现麻烦,历来的逻辑学家们往往对时间怀有特殊憎恶的 心情。比如说我们要定义“过去”,可以把“现在”作为参照系,但又怎么定义“现在”呢?如果用“过去”定义“现在”,那又是同意反复,如果用“现在”本身 定义自己,又陷入循环定义的矛盾之中。此外,过去可以视为不可改变的、决定了的,但要在逻辑上根据某些规律,却无法说明为什么是决定了的、不可改变的,难 怪哲学家怀特海无限感慨地说:“要对时间这个大自然的创造过程加以沉思而不痛感,人类知识的有限实不可能!”

前面列举的数名哲学家、物理学家给时间下的定义,除去那几个较古怪的定义,大体上可以分为两大类,一类认为时间是一个客观存在的东西,与我们人的存在是不相干的,脱离了我们人照样存在;另一类认为时间是我们人的一种感觉、一种意识,脱离了我们人不能独立存在。

上面的物理世界存在的虚假性定义中明确指出:宇宙中真实存在的东西只有物质点和它周 围的空间,不存在第三种能够与之并存的东西。时间既不属于空间、也不属于物质点,因而时间也只是一种现象,在第二节中讨论的“事”和“物”中看时间,时间 也应该属于“事”的范畴,因而不能像物质点那样把它看作是一个具体存在的东西,它不能脱离我们人而独立地存在着。一句话,时间也只是人的一种感觉而已。

上节中指出,除了空间和物质点,所有的物理概念都是某某物质点在它周围空间运动引起 我们观测者的某种感觉,我们对这种感觉加以分析、概括,再形成物理概念。因而时间这个物理概念也可以这样认为:时间是某某物体在它周围空间运动引起我们人 的一种感觉。为了精确的定义时间,现在我们只要搞清楚两个问题,第一个问题:什么东西在空间运动引起我们有时间的感觉;第二问题是:这个东西是如何在它周 围空间运动的。

什么物体在它周围空间运动才使我们观测者具有时间的感觉?这个物体是我们赖以生活的 地球吗?当宇航员登上月球他们仍然具有时间的感觉。同样的道理,这个物体不会是恒星和太阳。也许会有人认为:会不会是很多物体,或者说是宇宙所有的物体共 同影响我们观测者,才使我们有了时间的感觉,仔细地分析一下,这个看法也是靠不住的,让我们做个假想实验,答案将一目了然。

设想:现在用宇宙飞船把一个人从地球上运走,送到某处空间区域里,在这处空间区域 里,没有一个物体,别的星球离这儿都非常非常遥远。宇宙飞船把这个人送到这里丢下后立即返回,而在这种情况下,我们可以设想这个人仍然具有时间的感觉,在 他心中时间仍然是一分一秒地走。根据我们前面的看法,他获得时间的感觉起因是某某物体在空间位置中以某种方式变化,而在这种情况下,这个物体只有这个人的 身体而已。因此,唯一合理的看法则是:时间是观测者对自身在空间位置中以某种方式不断变化、运动的一种感受。至于观测者是以什么方式在空间运动才具有时间 的感受,这个问题将在以后加以讨论。在多数场合可以简单地认为:时间只是我们人对自身在空间位置中变动的一种感受。

这个有关时间的物理定义如果的确是正确的,可能人们仍然有许多疑问。很多人会提出各种各样的问题。

1、在人类没有出现之前的时间如何理解 ?

在网上大多数人反对我这个定义,提出最多的一个反驳理由,其实这个反驳的理由流传了 几百年,这就是:人在地球上生活也不过只有一百多万年历史,单地球形成至今就有四十六亿年,那么在人出现之前早就有了时间,如果认为时间是人的一种感受, 这段时间在没有人的情况下存在着,那怎能说是人的感受呢?

其实这个反驳理由是一个错误的逻辑,是我们没有过细思考的结果。

时间的过去和未来同样都是以现在作为参照系来定义的,换句话,只要有现在,便就有过去和未来。

 如果地球上从来没有人的话,那就无所谓过去和未来。因为没有了人,又哪 来的“没有人之前”或“没有人之后”的时间。没有人之前、没有人之后这两句话是个病句,之前、之后都是靠人的存在去定义的,没有了人,怎么去定义之前、之 后。这是个比较隐蔽的逻辑错误,不易被人注意,才流行了几百年。

时间的先后、现在如同地理位置的东西南北,任何地方的东西南北都不是绝对的,都是相对于我们人来说的,想想看没有人,哪来的东西南北?哪来的上下左右?哪来的先后?

2、时间会不会是猪、牛之类动物的感受

对于我这个有关时间的物理定义,有人问:时间会不会是猪、牛之类动物的感受,如果是 又怎能精确定义为人对自身在空间位置上变动的一种感受,或者干脆称为猪对自身在空间位置中变动的一种感受,如果不是原因是什么?仅仅是因为猪大脑不及人大 脑聪明?其实,时间的定义广义的可理解为:能够对运动感知的物体对自身在空间位置变动的一种感受,人把这种感受用时间这个词来表达出来,而猪也许只会用 “哼哼”这个词来表达这种感受。

 3、时间如何同一个运动的物体相联系的

我们描述一个物体在空间中运动,最简单的情况是我们需要了解该物体在某段时间内在空 间中移动了多远的距离。在我们不清楚时间是什么时尚不显露问题,一旦确认时间只是人的一种感受后,自然而然地就出现了如下问题:这个运动的物体能够和我们 这种感受建立上联系吗?退一步讲:我们不在这个场合,这个物体的运动就不能描述吗?或者说该物体的运动没有一个确定的运动形式吗?

如果一个物体在我们观测者看来是静止的,则完全能够把这个物体和我们合二为一,看成 是一个物体(尽管我们人有血有肉、头脑发达、化学性质同这个物体可能千差万别),对于我们描述一个物体相对于另一个物体的运动而言完全可以的。这样以来, 在描述一个物体在空间位置变化时,有观测者在场时,观测者会说该物体在某段时间内走了多远,观测者不在场时,观测者总会寻找一个参照性的物体,暗暗地把自 己与之等同起来,认为这个参照物体与观测者合二为一。实际上大家也是这么做的,我们描述一个物体运动时总要指出它相对于我们观测者的位置如何变化,或者相 对于我们认为静止的物体(观测者把它同自己合二为一看作一个物体)如何变化。

4、时间的公共尺度问题

时间可能是张三对自身在空间中位置变动的一种感受,也可能是李四对自身在空间中位置变动的一种感受,地球上有超过60亿的人,大家怎么会有一个公共的测量时间的尺度呢?

所有的运动的观测者、感知者对自身在空间位置上变动的感受理所当然会在头脑中记录下 来,然后把它同地球的转动、太阳的运动、铯原子的振动、脉搏的跳动等其中的某种运动等同起来,大家最后约定把自身在空间位置上的变动与其中的某种运动等同 起来,这样便有了一个公共的测量时间的尺度。

5、如何看待“时间只是个过程”

有的人认为:客观冷静地分析“时间只是个过程”,这个判断不会出错,则反过来证明, 时间是人的感觉的观点是错误的。观测者在空间位置不断地变化当然也是个过程,认为时间是个过程当然不会出错,这种时间的观点在对时间本质的认识上只是不够 清晰、不够深入罢了,并不是两种观点相互抵触。

 6、认为时间是人的一种感觉会不会是一种唯心主义观点?

如果认为时间是人大脑里想象出来的,与所有的物体和空间都不相干,这才是真正的唯心 主义观点。从以上有关时间的定义可知,时间是人对自身在空间中位置变动的一种感受,它显然与人这个物体有关,并且是在空间(当然也是实实在在地存在着)里 变化,描述一个实实在在的物体在客观存在着的空间中运动,怎能简单地认为是唯心主义呢?

7、如何重新看待相对论中“描述单一物体在空间中运动没有意义”的观点

相对论认为:描述物体在空间位置中运动变化必须相对另一个物体才具有物理意义,描述 单一物体在空间中运动是没有物理意义的。而在以上的时间定义中,明确指出时间的概念的获得源自于观测者一个人在空间中的运动,这二者显然矛盾。那么,究竟 需要修改那一种思想呢?在笔者看来,要使描述某个物体在空间中的位置变化具有物理意义,必须指明这种位置的变化是相对于某个观测者而言的。描述物体在空间 中运动只有相对于某个确定的观测者才具有物理意义。描述一个物体相对于另一个物体的位置变化未必就一定有物理意义。

在上一节曾提到过:一切物理现象只不过是物质点在它周围空间运动的一种表现而已,点 在它周围空间运动引起了观测者的感觉,观测者对其加以分析,总结便形成了物理概念。一句话描述物体在空间位置中变化,只有相对于一个明确观测者才具有物理 意义,在没有观测者或不指明哪一个观测者的情况下,描述物体在空间中运动都毫无意义。我们在描述地球上的物体(比如人造卫星)常以地球作为参照物,实际上 我们观测者把自己所处的位置与地面所处的位置等同起来,换句话来说,我们人与地球合二为一看成为一个物体,在前面3中我们已讨论过这个问题。

有关运动的牛顿力学相对性原理以及相对论的相对性原理都不够彻底,更彻底的运动相对性原理应该是:描述物体在空间位置中的运动变化只有相对于某一个确定的观测者才具有物理意义。

8、观测者为什么一定会在空间中位置变动 ?

按照以上有关时间的物理定义,如果处于空间某处的观测者不在空间中位置变动,那么这 个观测者将不具有时间的感觉。现实世界中从来未发生过哪个人没有时间的感觉,这从反面说明处在任何一处空间区域里的观测者,其在空间的位置总是要变化的。 至于为什么一定要变化,以及如何变化在后面有详细的描述。在这里我简单地讲一下:

在物理学中运动状态和几何中的垂直状态是等价的,一个物质点处于垂直状态中,其位置一定会变化。

9、观察者以什么方式在空间中运动产生了时间?

这个问题的论证非常复杂,在后面有详细的描述。

在这里我只是简单地讲一下,我们观察者是以柱状螺旋式在空间中运动的。

10、时间为什么不能够倒流?

时间是否能够倒流,相对论认为是不可能的,相对论认为是先有原因后有结果,时间倒流 违反了因果论。相对论关于时间做了很多描述,由于相对论是个不彻底的理论,它只是指出时间是相对的,时间具有相对特性,与我们观察者的运动相关,至于时间 到底是什么相对论并没有给出令人满意的结论。

统一场论同样否定时间倒流的可能。统一场论是个彻底的理论,它指出了时间的本质,在时间是否会倒流的问题上,能够给我们一个比较清晰、满意的解释。

按照前面时间的物理定义,时间是我们观察者对自己在空间中运动的一种感受。任何一个 观察者存在于空间中,他周围的空间都以光速离开这个观察者向外辐射运动,时间等同于空间以光速运动。如果这个空间运动有对称性,时间的倒流就有可能,遗憾 的是,空间以辐射式在运动,没有对称性。时间是空间以光速相对于我们运动,它的反方向运动是不存在的,也可以认为反方向运动和正方向运动是绝对等价,也就 是正反运动都是时间,因而实际上就没有正反,也就没有时间的正流和倒流。

有人认为,根据相对论,只要能够超光速,就可以实现时间倒流。从统一场论来看,即使有超光速出现,也就是相对论不能够处理超光速现象,没有很强的理由断定时间可以倒流。

统一场论用几何图形画出了时间,空间的运动产生了时间,而空间这种运动是没有对称性的,统一场论在几何上揭开了时间不会倒流。

11、观察者能否感觉到自己在空间中运动的?

我们知道人有听、嗅、味、色、触五大感觉。空气的震动传到我们的耳朵,我们有了听觉,嗅觉是我们通过鼻子获得的,味觉是我们通过舌头获得的,光照射到我们的眼睛,我们有了颜色的感觉。触觉是物体直接撞击我们皮肤的结果,热也可以说是触觉的一种。

对于一些人不明白的的感觉,人们统称为第六感觉,人们往往对第六感觉很神秘。我认为还有一种加速度感觉也是很常见的一种感觉。

在一个上升或者下降的电梯里,在一个起飞或者降落的飞机里,在一个刚启动或者要停止 的汽车里,人们对速度的变化(也就是加速度)感觉是很明显的。这种感觉和以上的五种感觉明显对不上号,它属于人的另外一种感觉。人生活在地球上对重力的感 觉肯定是对加速度感觉的一样的。人对重力的感觉常常不以为然,宇航员一旦到了太空,处于失重状态,人对于重力感觉的差异的体会可就太深刻了。

人的听、嗅、味、色觉本质上应该都是触觉,前面我们讨论过一切物理现象都是物质点在 空间运动所形成的。空气中分子作用在我们的耳朵使我们有声音的感觉。嗅觉和味觉也是分子作用于我们的鼻子和舌头。颜色的感觉是光刺激了我们眼球的结果,而 光实际上也是一些微小的粒子。但是人对加速度的感觉与这些是不同的,它是人自己在空间中加速运动形成的。

一般的触觉的力量是来自于人的外部,加速度给人的感觉是来自于人的内部,而且均匀的分布在人的身上。

人的身体可以说是由各种组织构成的,而各种组织又是由分子构成的,这些分子由于分子之间的相互作用力而构成一个整体,人在做加速度运动时,影响了这些分子之间的作用力,这个应该是人对加速度感觉的根本原因。

我们还可以做个试验,把一个人蒙上眼睛,用一个金属棒缓慢的贴近这个人的耳朵,你问 他是金属棒贴近左耳朵还是右耳朵,一般人回答正确的概率是非常高的,人的这种感觉明显不同于前面的六种感觉。有关人的感觉,我们知道的并不多,所以有的人 用这个来攻击我的有关时间的物理定义是不可取的。

人对时间的感觉与对加速度的感觉有相似的地方。本质上都是我们自己身体在空间中运动引起我们自己的一种感觉,虽然我们暂时不了解,但我们不能够就轻易地说不存在。

如果以上有关时间的物理定义确是正确的,并不能不说明我们对时间认识已经完成,而只是对时间的真实面目认识的第一步,因为在这以前绝大多数人都认为时间是一种客观存在的东西,是宇宙的组成部分。从以上的分析来看,这种看法是根本上错误的。

回顾一下历史,牛顿力学认为时间自行流逝,与我们观测者无关。相对论力学认为时间与我们观测者的运动有关。在统一场论里我们进一步指出,时间不仅与我们观测者的运动有关,而且就是我们观测者自己在空间中运动所造成的。
要改变人们对时间根深蒂固的看法是非常困难的,在以后的章节中,根据时间的物理定义,通过严格的逻辑推理,可以证明相对论中作为基本原理的光速不变性。

 

 

七、宇宙中的物质为什么会运动

 

世界万物都在运动,物质为什么会运动?这个问题看似普通,却实难回答。

牛顿的惯性定理指出,宇宙中任何一个物体都试图保持匀速直线运动状态(包括速度为零的静止状态),直到有外力迫使它改变这种状态为止。按照这种看法,物体运动是物体的本性,在不受力的情况下它就这么一直运动下去,但这个定理不能够解释物体为什么一开始就要运动。

据说有人问牛顿,地球、太阳、星星、世间万物运动是由于惯性,地球、太阳的运动惯性 一开始是怎么来的,也就是第一推动力是怎么来的。如果没有这个第一推动力,太阳系中的所有行星是无法产生一个和太阳引力方向基本上垂直的初始运动速度。这 样太阳系中的所有行星,都应当在太阳的引力作用下,被太阳的引力所吸引而落向太阳表面。由于这个第一推动力作用的结果,太阳系中的行星才能得到和太阳引力 方向基本垂直的一个初始运动速度,它们才可以在和太阳保持一定距离的轨道上绕太阳运动,从而逃过了在太阳的引力作用下被太阳吃掉的厄运。

据说牛顿对这个问题实在无法回答,气得跑去信神了,临终时说:是上帝一脚踢的。

如果把物质理解为仅仅是物体,大多数人会说是力使物体运动,那么力的本质又是什么?这个也不好回答。

运动是自然界中最为普遍、本质的问题,在这里我们将对运动本质的认识更深入一步。

前面提到的物理世界存在的虚假性定义指出:我们五官感觉到的物理世界,它的存在是虚假的,而真实存在的是他背后的几何世界。物理世界是我们人对几何世界的描述出来的,换句话,物质现象只是几何世界相对于我们人的一种表现,几何世界的存在是基本的。

统一场论的基本思想是物理学中的运动现象与我们人的描述有关,一旦把这个人为的因素 去掉,运动现象将还原成一个几何状态。从这个定义中我们可以看出,物理现象和几何世界有对应关系,可以说,任何一个物理现象都对应一个几何图形。但是,对 于每一个具体的物理现象,我们如何去判断它所对应的几何图形呢?这个方法可能是不存在的。它只能由我们预先做出假设,然后根据这个假设所推导出的结果和我 们所掌握的知识是否相符合来判断这个对应关系是否正确。

首先,我们来判断一下在物理学中涉及到的运动现象所对应的几何图形是什么?前面讲过,没有什么方法可以提供这种判断,只能做出假设。笔者对此的假设为:物理学中所描述的运动现象和几何学中的垂直状态是相对应的。也可叙述为:物理学中所描述的运动状态和几何中的垂直状态是等价的。

以上加粗这句话非常重要,因为运动现象在物理学中是最基本的现象,因而找出它所对应 的几何图形显然是非常有意义的。对于这个等价原理,我们可以叫“垂直原理”。我们要从非常高的高度去认识它:该等价原理反映了我们从不同的角度(也就是从 几何学角度和从物理学角度)去看待自然界中的运动现象时而出现的不同结果。

这个等价原理反映了自然界中最本质、最核心的秘密,因为从它出发可以解释重力、电磁力及核力、电荷、质量、光速、能量、动量、光速等一系列物理概念及现象。但是,我们也不能狭隘地去解释这个等价原理,比如说我们看到房子的墙角是垂直的,怎么看不到墙角在运动?

 

 

八,螺旋式运动规律。

  我们仔细的观察,会发现宇宙中所有的自由存在于空间中的物质点都以螺旋式在运动。统一场论认为空间本身也是以柱状螺旋式在运动。

宇宙中小到电子、质子、中子,大到地球、月球、太阳、银河系—-都是以螺旋式在运动。

螺旋式运动规律是自然界最基本的规律,为什么呢?我们在这里将进一步去分析和推理以上“垂直原理”来给出一种解释。

现在我们设想某处空间区域里,只存在着一个物体,我们观测者就住在这个物体上,这样这个物体和我们观测者就可以合二为一可以看则是一个物质点(实际情况是我们在考虑单一物质点和它周围空间之间的关系)。

因为这个物质点处在三维空间中,因而这个物质点毫无疑问处于垂直状态中,根据垂直状 态和运动状态相等价原理(为简单起见,以后简称这种等价原理为垂直原理),这物质点将无疑会在空间中运动,它处于空间中位置将会变化,根据互为因果的思 想,既然垂直状态决定了处于其中的物质点的位置会发生变化,而变化的结果肯定反过来又可以重新构成一个垂直状态。

因而对以上加粗那句话我们进行分析,并进一步推理,可得出如下的一条基本原理: 在空间中任何一个处于垂直状态中的物质点的位置必然要发生变动,并且它运动的方向是不断地变化的,这些不断变化的方向又可以重新构成一个垂直状态。
对于真实存在于某处空间区域里的一个物质点,以上的基本原理告诉我们这个物质点它所处的位置必然要发生变化。但它将如何变化呢?一个处于三维空间中的物质 点,它运动的方向不断地变化,很显然不是走直线运动,只是走曲线运动方向才不断地变化。至于走什么曲线运动使得这个不断变化的方向可以构成垂直状态呢?物 体的运动轨迹是曲线的,常见的有抛物线、双曲线、圆和椭圆。

其中只有圆和椭圆可以作两条相互垂直的切线。我们知道,过椭圆作两条相互垂直的切 线,如果相交,从切点到交点的距离,肯定是一条长一条短。我们把椭圆放进一个矩形的内部,如果这个椭圆有四个点贴上了这个矩形,并且被限制在矩形内,这个 矩形的长和宽肯定是不相等的。而在这里,我们描述的是一个单一的物质点在空间中运动的情况,对于这个单一的物质点,它周围的空间对这个物质点来说没有哪个 方向是特殊的,显然是均匀同向的,没有理由会出现两条切线一条长、一条短,因而合理的看法这个物质点走过的曲线肯定是正圆。

 一个值得注意的问题是,在一个平面上,过正圆只能做出两条相互垂直的切线

前面加粗的那段话提到:这些不断变化的方向又可以重新构成一个垂直状态,按照互为因 果的思想,既然现实空间是三维空间的,即过一点可以作三条互相垂直的有向线段,那这个物质点运动走过的轨迹应该可以作三条相互垂直的有向线段,而不只是两 条互相垂直的切线。因此合理的看法则是:这个运动的物质点走过的圆形轨迹不是封闭的,而是在圆的平面相垂直的方向上延伸。至此我们可以做出判断:

在任意一处空间区域里,存在着一个物质点,它一定在这处空间区域里运动,并且走过的轨迹是柱状螺旋线。

可能人们对以上的观点有些怀疑,似乎可以举一个简单的反证可以推翻以上观点,比如自 由落体运动,我们人手里拿起一块石块,将手松开石块从手里落下,落在地面上,这个符合以上提出的观点的前一部分,但该石块却以直线运动,这和带点的这段话 的后部分显然是矛盾的,这是什么原因呢?

其实,这个石块只是以一种近似直线运动,如果有仪器测量的话,石块多少有一点绕质心旋转运动,加上直线下落运动,仍然是一直螺旋式运动。

我们做一个实验,手上拎一根棍子,只要达到一定的高度,放下后,往往是手拎的那一头先落地。

这个垂直原理解释了空间中的物质粒子为什么会在空间中运动,并且指出了会以什么形式 运动。我们在这里不用力的概念,而是用垂直原理去解释了宇宙万物为什么都要运动,这样反过来就可以解释力的本质。否则的话,我们说物体的运动是由于力造成 的,而力的本质是什么?—力是物体运动形成的,这样我们得到的是循环逻辑,对力的本质问题就不能够深入理解。

 

 

九、空间为什么是三维的?

 

宇宙是由空间和物质粒子构成的,我们对物质粒子的认识取得了辉煌的成功,但是,人类对空间的认识仍然停留在表面。空间有许多奇异的性质,人类可以说是对此一无所知。

既然我们认为地球和月球是通过空间来传递相互作用力的,接下来我们应当搞清楚空间是如何传递引力的。要回答这个问题,我们看来首先要搞清楚空间具有什么样的物理性质。

在我们所生活的空间,过一点可以作三条相互垂直的线段,我们称其为三维空间,然而这只是几何性质,对于其应具有什么物理性质,实在令人难以回答。但是,要回答空间是如何传递地球和月球相互吸引力的问题,我们别无选择,必须知道空间的物理性质。

现代物理学的发展,一些有远见的物理学家都把物理学的核心秘密锁定在空间上。物理学要向深度进军,我们只有首先搞清楚空间的本质。

下面我们首先来解释空间为什么是三维的。

在我们所生活的空间中,过一点最多可以作三条相互垂直的直线,比如我们过一定O点作三条相互垂直的直线A,B,C, A垂直于B和C,B垂直于A和C,C垂直于A和B。如果作第四条直线D和A,B相互垂直,就必然和C相平行。

我们所生活的空间一般被称为三维空间,这是空间最主要的一个几何特性。为什么恰恰是三条,不是四条,不是二条?这个是什么原因呢?这个里面是否隐藏了什么特别的、重要的秘密?

传统理论对此无能为力,只有统一场论可以做出解释,统一场论认为空间不是静止的,而是时刻在运动。

我们习惯了描述物质点在空间中的运动,空间明显不同于物质点,对于空间本身运动我们如何去定性定量的描述呢?

一条直线,我们可以看成是由无数个点构成,一个平面我们也可以看成是由无数个点构成,同样道理,我们可以把三维空间看则是由无数个点构成,称之为空间几何点,或者叫空间点。几何点运动所走过的路线叫几何线。描述这些几何点的运动,就可以描述出空间的运动。

我们要注意,几何点的运动是受垂直原理支配的,和我们描述普通物体的运动有相同的地方,也有不同的地方,比如,北半球的一个观测者看到一个卫星以逆时针绕赤道旋转运动,南半球的观测者一定认为这个卫星是顺时针绕地球旋转的。

现在我们把卫星换成几何点,北半球的观测者看到这个几何点在赤道上空逆时针绕地球旋转运动,南半球的观测者一定认为这个几何点也是逆时针绕地球旋转。

几何点的运动是受垂直原理支配的,是空间的本性决定的,两个观测者认为几何点由于相同的原因而运动,所以,运动的形式应该是一样的。

以上的“垂直原理” 统一场论认为同样可以推广到质点外的空间上。

对于某处空间区域里,设想存在着一个物质点O,这样对于这个物质点周围空间任意一个几何点P的位置相对于我们观察者总是在运动变化,并且运动所走过的迹径也应该是柱状螺旋线。

注意:如果没有粒子,单纯的描述空间的运动是没有意义的。因为描述运动需要确定时间开始时刻和空间位置的初始状态,单纯的空间没有时间开始时刻和空间位置的初始状态。确定时间开始时刻和空间位置的初始状态需要物体粒子来确定。

我们设想一下,一个物体以直线运动可以认为产生了一维空间,以圆或者曲线运动产生了 二维空间,以柱状螺旋式运动我们很自然的认为产生了三维空间。也可以反过来讲,一维空间决定了物质点会以直线运动,二维空间决定了物质点会以圆形或者曲线 运动,三维空间决定了物质点会以柱状螺旋式运动。空间的维数和物质点的运动形式相关的,这是统一场论的基本观点。

在以后我们将看到,如果物体相对于我们观察者以光速运动,这个物体所生活的空间在我们观察者看来在运动方向上的空间将消失,这样三维空间变成了二维了。反过来,一个物体在我们观测者看来生活在二维空间中,一定会以光速相对于我们观测者在运动。

统一场论认为:物体运动时所在的空间维数和速度有互补性,比如相互以光速运动的两个观察者都发现对方生活在二维空间中。

两个观察者相互静止,他们各自以自己所在的位置为原点建立一个直角坐标系,并且使两个坐标系相互平行。相对论认为,一旦两个坐标系之间相对运动起来,本来相互平行的两个坐标系将发生旋转,发生旋转的角度随着相互运动的速度而加大,当速度达到光速时候,坐标系将旋转90度。

相对论还认为,一个物体相对于我们观察者做匀速直线运动时,这个物体在运动的方向上长度要收缩,当这个物体的运动速度达到光速时,长度将收缩到零。

 

十、三维螺旋时空方程

以上提到:宇宙中所有的物质点包括空间本身都是以螺旋式在运动,可见螺旋运动规律是自然界最基本的规律之一。

统一场论认为空间也是以柱状螺旋式在运动,下面我们来介绍统一场论中的三维螺旋时空方程。

设想在某处空间区域里,存在着一个物质粒子O点,相对于我们观测者静止,我们以O点为原点,建立一个三维直角坐标系Oxyz,O点周围空间中任意一个几何点P的坐标值(x,y,z)随时间t变化,并且P点走过的轨迹是柱状螺旋式。数学表达式为:

x = Rcosωt

y = Rsinωt

z = C t

式中R是O点到P点的矢径在xOy平面上的投影长度,ω是P点绕O点旋转运动的角速度,C是常数光速。由于O点相对于我们观察者是静止的,它周围空间的运动应该是均匀的,而且没有哪一个方向是特殊的,因而ω、R应该是常数。

以上可以叫三维螺旋时空方程,统一场论认为,宇宙的一切奥妙都是这个方程决定的,大到银河系、星球,小到电子、质子、中子的运动,以及物体为什么有质量、为什么有电荷,一直到人的思维等等······,都与这个方程有关。

以上的三维螺旋时空方程也可以用以下矢量方程表示,

式r =R COSωti+ Rsinωt j + Ct k中i是沿x轴的单位矢量,j为沿y轴的单位矢量,k为沿z轴的单位矢量。

三维螺旋时空方程中,旋转运动和直线运动有什么关系呢?

沿坐标x,y轴方向的空间旋转位移矢量x,y和沿坐标z轴方向的空间直线位移矢量z应该满足以下叉乘关系:

x×y = z

y×x = – z

上式x,y是旋转量,如果x×y = z表示右手螺旋关系,则y×x = – z则表示左手螺旋关系。

x×y = zy×x = – z很重要,反映了空间的旋转运动和直线运动之间的联系,后面的“解释万有引力定理”将用到这两个公式。

这个两个公式来源于前面的“平行原理”。 “平行原理”指出,两个物理量如果可以用线段表示的,相互平行的话,一定是正比关系。

在式x×y = z中,可以把x×y看成一个矢量面积,面积的大小等于x×y,方向和x,y相互垂直,和z相平行,按照平行原理,矢量面积x×yz成正比,当然,在某种情况下,也可以令常数为1,写成x×y = z 。

对于以上的三维螺旋时空方程,我们需要注意以下几点:

1,        O点周围有无穷多个几何点,不仅仅是P点一个。

2,式r =R COSωti+ Rsinωt j + Ct k中,当R=O时候,r =  Ct k

不表示O点周围只有一条r =  Ct k这样的矢量,而是有许多条类似 这样的矢量呈辐射式均匀的分布在O点周围,坐标轴只是我们描述空间的一种数学工具,不会影响空间的分布。

3,        空间的柱状螺旋式运动包含了直线运动和旋转运动两种基本形式。并且两种运动形式可以相互并存,而不是相互排斥。也可以认为直线运动是以上提到的柱状螺旋式 运动中R=O的一种特例。可以认为O点周围有许多几何点辐射式的以光速离开O点运动,同时又有许多几何点围绕0点旋转运动。

4,        把方程r = R COSωti+ Rsinωt j + Ct k对时间t求导,似乎出现了超光速,我们要明白,这个速度是几何点的速度,不是真实的物体的运动速度。

5,        由于一个几何点和另外一个几何点绝对的没有区别,许多几何点沿一条直线相继的旋转运动,可以认为产生了波动形式,波动的速度就是光速,而且波动的传播方向 和旋转平面相垂直,很显然是横波。我们知道,柱状螺旋式运动和波动(这里指横波)有很大的区别,但是,对于空间这种特殊的物质形式两种运动形式却可以相互 并存。

6,        以上的“时间的本质和物理定义”中给时间下的物理定义是:时间只是我们人对自身在空间位置中变动的一种感受。结合以上的三维螺旋时空方程,可以认为时间是空间以光速直线离开观察者运动形成的。

借助几何点的概念,可以认为:时间是几何点以光速直线离开观察者运动形成的,进一步推理有:

时间与观察者周围某一个几何点以光速走过的路程成正比。

 

 

 

 

十一、平行原理

物理学中描述的平行状态对应数学中的正比关系。两个物理量,如果可以用线段来表示,相互平行的话,一定成正比关系。

 

十二、几何对称性等价于物理守恒性

物理学中描述的守恒性等价于几何中的对称性。一个物理量,如果能够用线段表示,在几何坐标上是线对称的,如果可以用面积表示,在几何坐标上是平面对称的,如果可以用体积表示,在几何坐标上是立体对称的。

 

十三、空间可以无限存储信息

统一场论认定物体可以对周围空间产生扰动,通过对扰动空间的了解可以知道物质点的运动情况,空间可以保留物质点的运动信息,而且空间存储信息是无限的。也可以说宇宙中任意一处空间可以储存整个宇宙的信息。

 

十四、物理学中运动的描述不能够脱离观测者

相对论认为时间、位移、力、质量等很多物理概念是相对的,对于相对运动的不同观测者 可能有不同的数值。这“相对”两个字延伸一下,就是相对于观测者而言,如果没有观测者,或者不指明那一个观测者,时间、位移、力、质量等许多物理概念失去 了意义。由于时间、位移、力、质量等这些物理概念来自于物质点相对于我们观测者在空间中的运动,所以讲,脱离观测者(人)描述运动是没有意义的。

咋一看,以上观点好像是一种唯心主义,不过,唯心主义认为一旦没有观测者,没有人,一切都没有了,这个也是不对的。正确的看法应该是这样的:宇宙中所有的运动都是相对于我们人而言的,一旦没有了人,宇宙给我们的景象就像照相机照相过程中的一个定格镜头,而不是不存在。

物理学中的运动状态从几何的角度看就是垂直状态,对于同一个现象,我们观测者从不同的角度看,会出现不同的结果。

有人认为,在没有人类之前的宇宙照样在运动,所以运动的存在与人是没有关系的。其实“没有人类之前”这句话是一个病句,没有了人类,哪来的没有人类之前。没有我们人,哪来的前后、上下、左右、东西、南北?

注意,物理学中描述的运动、空间、物质点、观测者三个东西一个都不能少,否则,运动就失去了意义。描述时间的变化有点特殊,观测者和物质点变成了一个东西。

人类对运动的认识有一个发展的过程,牛顿力学认为描述一个物体的运动,必须要找一个认为是静止的参照性物体,作为参照物,运动的描述强调了在某一段时间里物体在空间中走过的路程。

牛顿力学认为时间和空间的长度的测量与观测者的运动没有关系。

相对论继承了牛顿力学基本观点,但是相对论强调了不同的观测者,测量的某些物理量的数值可能是不同的。

相对论认为时间和空间长度的测量与观测者的运动速度有关系。低速时候,关系不明显,接近光速时,特别明显。

统一场论认为描述运动必须要相对于一个确定的观测者,没有观测者、或者不指明那一个观测者描述运动是没有意义的。选择一个参照物描述运动有时候是不可靠的。

统一场论认为时间是观测者自己在空间中运动形成的,物体在空间中运动的位移与观测者的观测有关,不同的观测者可能有不同的结果。

 

十五、光速的本质

物理学的深入发展,光速概念的重要性越来越受到人们的重视,光速和时间、空间、质量、电荷、力、场这些基本物理概念变得同等重要。

人们一提到光速不由自主的就想到了发光,实际上光速比发光现象更能够反映自然界的本质规律。统一场论中,认定光速反映了时空同一性,即空间的运动形成了时间,时间和空间是同一个本源,是光速把二者联系起来。

认定光速是一个常量,意味着空间延长、时间相应的延长,空间缩短时间相应缩短,这就是时空同一性,和相对论的时空相对性一样反映了时空的基本特性。

原子中的电子生活在小空间范围内,运动速度极快,运动周期极短。而太阳系内,行星在大范围空间里运动,速度小,周期长,这一切的背后都是时空同一性造成的。

统一场论的时空同一性和相对论的时空相对性本质是不矛盾的,时空同一性是基本的,从时空同一性可以导出时空相对性,下一章我们将给出推导过程。

光速能不能看成矢量,相对论中没有深入讨论,按照相对论,光速与光源的运动速度无关,与观测者的选择无关,与时间无关,与空间位置无关,纯粹一个常数。所以,相对论倾向认为光速不能够看成矢量,换句话,在相对论中讨论光速的矢量性是没有意义的。

统一场论提出了与之不同的观点,认为光速在某些情况下可以表现为矢量,和光源的运动速度有关。

统一场论为了区分,把矢量光速叫光速度,用粗字体C表示,C大小不变,但是方向可以变化。光速速率叫光速率,用细字体C表示,C不变。沿直角坐标系xyz中x轴或者y轴或者z轴的光速度叫光速,也可以变化。

光速是怎么产生的呢?

出发点仍然是前面提到的三维螺旋时空方程。设想一个物质点O点,相对于我们观测者静止,我们以O点的原点建立一个直角坐标系Oxyz,O点周围有许多几何点以光速辐射式的离开O点直线运动,这些几何点的运动本质上讲就是时间。

我们现在考察一个几何点P点,在0时刻从O点以光速沿x轴出发,在时间t内走了r这么远。

这样, r是时间t的函数,应该有下式:

r = r(t)

将式r= r(t)对时间t求导,按照前面的看法,会出现一个特殊的常数—光速率C。时间t、空间r和光速C满足以下关系:

r = C t

上式用一句话表示,就是:时间就是相对于我们观察者以光速运动的空间。

统一场论认为,光速度和光速率都遵守相对论的速度变换法则。统一场论对光速的看法,本质上不是和相对论相矛盾的,应该是相对论对光速的认识不够全面。

下面我们来论证:统一场论对光速这些新认识和相对论本质上是一回事,并求出光速度C和光源速度v之间变化所对应的关系。

在下图中,惯性参考系oxy和o’x’y’相互以匀速度v沿x轴正方向直线运动,

张祥前统一场论(二版)

在t = 0时刻,O点和O’点重合,一束光从光源(静止于O’点)沿o’y’轴出发。

按照相对论,o’x’y’系的观测者认为,这一束光沿y’轴方向,速度为C。在oxy系的观测者认为,这一束光沿y’轴方向的速度为√(C ²- v ²)。

统一场论的观点是,在oxy系的观测者认为,这一束光从光源出发后的行进路线偏离了y’轴一个角度B, 方向沿O’P 。沿O’P方向的这一束光的速度看成矢量光速度CC在y’轴上投影为√(C ²- v ²)。

统一场论认为,光速度矢量的方向是可以变化的(但是,模不变),随光源的运动速度v的变化而变化,二者满足于以下关系:

sinB = v/C

由以上关系,我们很容易知道,光速度C和光源速度v以及它们之间的夹角A满足以下关系:

cosA = v /C

由上式可以导出sinA = √(1- v ²/ C ²),这个实际上是相对论因子产生的原因。

总结统一场论对光速的观点,相对于我们静止的光源,周围的光速没有矢量意义,一旦光源相对于我们观测者以速度v运动时候,会引起与v垂直方向的光速度方向 发生变化,正是v才使光速具有了矢量意义。(光速度方向的变化不应局限于与v方向垂直的光线,与v夹角不为0或者180°的光线,其速度方向均应改变。) 并且矢量C-v和C、v满足直角三角形的关系,光速度C是斜边,v和C-v相互垂直。

十六、对洛伦茨变换和光速不变的解释

洛伦茨变换是狭义相对论的基础,而洛伦茨变换中光速不变是主要依据,光速为什么不变?结合以上对光速的认识,我们用统一场论来给出一种解释。

首先我们给出洛伦茨变换的推导过程。

设有两个直角惯性坐标系S系和S’系,任意一事件在S系、S’系中的时空坐标分别为(x,y,z,t)、(x’,y’,z’,t’)。

在洛伦茨变换中y= y’,z= z’,为了简单所见,我们现在只考虑x, t,和x’, t’之间的变换。

在下图中,x轴和x’相互重合,在t’= t =0时刻,O 和O’点相互重合在一起,S’系的原点O’相对S系的原点O以速率v沿x轴正方向运动。

张祥前统一场论(二版)

 

我们来求出由两个坐标系测出的在某时刻发生在x轴上P点的一个事件(例如一次爆炸)的两套坐标值之间的关系。

在S’系中测量,发生在P点的爆炸的空间、时间的坐标分别为x’, t’,也就是说爆炸发生在t’时刻,发生的地点是在x’轴上离原点O’距离为x’处。

在S系中测量,发生在P点的爆炸的空间、时间的坐标分别为x, t,也就是说爆炸发生在t时刻,发生的地点是在x轴上离原点O距离为x处。

在上图中,可以直观的看出

x’=x-vt        (1)

x=x’+vt’       (2)                  

 

按照伽利略相对性原理的思想,时间、空间长度的测量于观测者的运动没有关系,上式可以成立。但是,相对论认为时间、空间长度的测量于观测者的相互运动速度有关,所以(1)式和(2)式要分别乘上一个系数k和k’才能够成立。

x’=k(x–vt)            (3)

x=k’(x’+vt’)      (4)

 

由于S系相对于S’系是匀速直线运动,因而我们应该合理的认为x’ 和(x –vt) ,x 和(x’+ vt’)之间的关系应该是线性的,所以k和k’应该是常数。

相对论的相对性原理认为物理定律在所有的惯性参考系中都是相同的。也就是说,不同惯性系的物理方程形式是相同的。所以k和k’应该相等。

对于k的值,洛伦茨变换用的是光速不变求出的。

设想由原点O(O’)在重合时刻发出一束沿x轴正方向的光,设该光束的波前坐标为(x,y,z,t)、(x’,y’,z’,t’),以波前这一事件作为对象。由于光速c在S系和S’系是相同的,有

x=ct    (5)

x’=ct’  (6)

 

由(3),(4),(5),(6)式联合可以求出洛伦茨变换:

x’= (x –vt) 1/√(1- v²/c²)                       (7)

x = (x’+ vt’) 1/√(1- v²/c²)                      (8)

t’= (t–vx/c²)1/√(1- v²/c²)                      (9)

t= (t’+ vx’/c²)1/√(1- v²/c²)                    (10)

y’= y                                                         (11)

z = z’                                                         (12)

 

下面我们用统一场论思想对以上的光速不变给出解释。

在以上的S系和S’中,设想在t’= t=0时刻,O 和O’点相重合,一个几何点以光速C从O 和O’出发,过一段时间到达P点,对于几何点从O点出发达到P点这件事情,S系中的观测者认为,这个几何点走了路程x,用了时间t,而在S’中的观测者认为,这个几何点走了路程x’,用了时间t’。由于时间与观测周围空间中几何点以光速走过的距离成正比(见前面的《三维螺旋方程》),所以有如下关系成立:

x/ x’ = t/t’

由上式可以推理出x/ t = x’/t’

由于x/ t和x’/t’都是位移比时间,所以

x/ t = x’/t’  = 速率 = 光速C,

这个就证明了(5)式和(6)式中的光速C应该是相等的,这也说明了有一个与时间密切相关的速率C,在相互运动观测者看来C的值是相等的。

我们还有一个问题:就一个参考系来讲,为什么光速是常数?这一点可以这样理解,时间完全的等价于观测者周围空间的运动,也就是

运动的空间 = 时间。

为了在物理上使“运动的空间 = 时间”成立时量纲不发生混乱,我们需要在时间前面乘上不随时间、运动空间变化的一个常数—光速,

运动的空间 = 光速乘以时间

两个相互运动的观测者发现同一束光的光速是相同的(就是光速不变性),原因是空间以光速运动,光是静止于空间中被空间运动带着向外跑的,两个观测者都发现对方的产生时间的运动空间的位移(光速中的分子)变化了,而时间(光速中的分母)随之同步变化,结果光速仍然不变。

可能有人认为光线可以向任意方向跑啊,那空间岂不是也向任意方向跑吗?描述任何运动需有参照物,空间的运动是参照谁呢?

空间的运动是参照物体的,我们描述空间的运动都是指某个物体周围空间是如何运动的。特殊情况下,没有物体,我们描述空间的运动是相对我们人的身体。没有物体,单纯的描述空间的运动是没有意义的。

下面我们再来考虑,一束沿x轴垂直方向运动的光的光速不变情况。

设想有一个物质点O处于某处空间区域里,我们以 O点为原点作一个二维直角坐标系Oxy ,观测者甲相对于O点静止,当然相对于直角坐标系Oxy 也是静止的。而观测者乙相对观测者甲以速度为v沿x轴作匀速直线运动,如下图所示:

张祥前统一场论(二版)

 设想在某个时刻,观察者甲、乙、O点相互重合在一起,此时甲乙两个观测者选择这样一个几何点P来观测,该几何点在甲、乙、O点重合时刻从O点出发,运动方向沿y轴,和x轴垂直。

甲、乙二人选择一个沿x轴相垂直方向从O点出发的几何点,所走过的路程将与甲、乙二人的运动无关,甲乙二人认为是相等的。这一切狭义相对论用火车钻山洞的假想试验给出了证明:

设想有一个山洞,外面停一辆火车,车厢高度与洞顶高度相等,现在使火车匀速的开进山洞,运动的火车的高度是否发生变化?假设火车的高度由于运动变小了,这样,站在地面的观测者认为火车由于运动,高度变小,山洞由于不运动,高度不变,火车肯定顺利的开进山洞。

但是,在火车里面的观测者认为,火车是静止的,因而火车 高度不变,山洞是运动的,山洞的高度会降低,火车无法通过山洞,这就发生了矛盾,但是,火车能否开进山洞是一个确定的物理事实,不应该于观测者的选择有 关,唯一合理的观点是:匀速直线运动不能够改变运动垂直方向上的空间长度。

以上的几何点过了一段时间后到达p点。这样观测者甲认为在时间为T内几何点P走了OP这么远的路程,而观测者乙在时间为t内从 O点出发到达B点, 并且肯定认为该几何点走了BP这么远的路程,根据前面的看法,观测者所测得的时间与他周围空间中某个几何点所走过的路程成正比。

这样说来,则下式成立:

BP/ OP= t/T    (11)

将上式变形为:

BP/t=OP/T  (12)

这样,观测者甲认为自己周围空间这个几何点P在T这段时间内以一个恒定的速率走了OP这么远的路程, 而观测者乙认为这个几何点走了BP这么远的路程, 虽然比甲测得路程要长,但相应地所用时间也延长了—–因为观测者测量的时间于他周围空间中某一个几何点走过的路程成正比,所以该几何点的速率在甲乙二人看来是个不变的常数.

根据前面的观点,O点相对于观测者静止的时候,O点和观察者也可以看成是一点,O点周围空间中几何点会以光速C离开O点向外运动,而观测者甲相对于O点静止,这样,可以认为

OP/ T =C

以上的常数C就是光速,这就解释了光速为什么会相对于观测者甲和乙数值不变。

以上所描述的同一事件(就是一个几何点从O点出发到达P点这件事), 观察者甲认为用了时间T,而观察者乙认为用了时间t, 由于t大于T,这在形式上符合相对论中观点:运动的观察者(相对于物质点O而言,如果没有物质点,时间和运动的描述没有意义)所测得的时间延长。但在数量上和相对论是否一致呢?  我们再来详细的分析一下。

由于:BP/t=OP/T=C (常数光速)(13)

(√ OP² + v ²t² )/ t = C

OP² + v ²t² = C²t²

OP² = C²t²(1-v²/C²)

(CT)² = C²t²(1-v²/C²)

 T² = t²(1-v²/C²)

 T  = t √(1-v²/C²)

从以上分析来看,运动的观测者的时间延长在数量上和相对论是一样的。

可能人们还有一个疑问?观测者周围空间有许多几何点,为什么一个几何点的运动就可以表示时间?

这个应该这样理解,时间反映了空间运动的一种性质,我们观测者通过描述空间中许多几何点的其中一个,就可以把空间具有时间这种变化的性质给表现来,这个也表明了,时间不能够脱离观测者而独立存在。

最后我们来谈谈光速为什么是宇宙中最高速度的问题。

相对论中认为,光速是宇宙中最高的速度。相对论主要是根据数学公式做出的判断,因为物体的运动速度如果超过光速,物理量将出现虚数而失去意义。其实从逻辑上推理光速是宇宙最高速度也是很简单的。

设想,一架飞机从上海飞到北京,用了一个小时,如果速度提高,时间就不需要一个小时,如果飞机速度是无穷大,从上海飞到北京就不需要时间了。

一个物体相对于我们观察者以光速运动,这个物体在运动方向上的长度变成了零(这个是在我们观察者看到的结果,生活在这个物体上的观察者不是这么认为的),由时间 = 空间长度除以速度可知,空间长度是零,速度一定,运动的时间自然就不需要了,有没有比不需要时间更快的运动?显然没有。

但是,我们需要注意的是,速度不是我们认为的那样简单, 我们在地球上的观察者发现两个宇宙飞船各自以0.9倍光速相对飞行,飞船上的观察者都发现对方以小于光速的速度在运动,而地球上的观察者认为这两个飞船的 确是以1.8倍光速在相对运动,所以,不能够绝对断言任何情况下都没有超光速。

 

十七、空间的运动具有波动性

 

我们知道,波动和柱状螺旋式运动有很大的区别,波动是振动形式在媒质中的传播,而不像螺旋式运动是质点在空间中移动。但是对于空间这个特殊的东西,两种运动却可以兼容。

我们知道,一个几何点运动不会有波动效应,但是,一群几何点情况就不一样了。由于空间中一个几何点和另外一个几何点绝对没有区别,因而可以断定,空间的柱状螺旋式运动里面包含了波动形式。

这样,三维螺旋时空方程中x = Rcosωt 和y = Rsinωt,可以写成波动形式,由于是柱状螺旋式运动,很显然,波动方向和振动方向垂直,是横波。统一场论独特的看法是:x、y不光是时间t的函数,也是z的函数,随着z的变化而变化。

下面我们来求出这个波动方程。

对于波动,应该有波动方程。而大多数波动方程描述的是质点加速运动的位移随时间的导数和随空间位置的导数之间的制约关系。

在以上的三维螺旋时空方程中,几何点P的位移r在x轴的分量记为x,在y轴的分量记为y , x对时间t求导,结果为dx/dt,利用三维螺旋时空方程中的z = Ct,使式dx/dt =C dx/dz,由z = Ct可以导出z² = C²t²,这样由式dx/dt = C dx/dz可以导出:

 ∂²x/∂t² = C² ∂²x/ ∂z²

上式就是几何点在时刻t,在x轴的投影位移x沿z轴的一维波动方程,注意,其中的微分号d换成了偏微分号∂。

同样理由,也可以导出几何点在时刻t,在y轴的投影位移y沿z轴的一维波动方程,∂²y/∂t²=C²∂²y/∂z²

对偏微分方程 ∂²x/∂t²=C²∂²x/ ∂z²求解,有两个特解x= Rcosω(t–z/C)和x=Rsinω(t–z/C)满足这个方程。

由于x和y合在一起在z轴的垂直平面上运动形式是一个圆,所以,x和y 一个取余弦波,另一个就取正弦波。因此,有下面的时空波动方程:

x = Rcosω(t–z/C)

y = Rsinω(t–z/C)

由于z = C t是空间柱状螺旋式运动中的直线运动部分,而时间是由空间柱状螺旋式运动中的直线运动部分形成,因而可以认为

z = 直线运动的空间 = 光速乘以时间 = C t

可以认定上面的波动速度C就是光速。场的本质就是我们人对空间这种波动过程的描述而抽象出的一个概念。

重力场是这个空间波动的根源,也可以说质量是空间运动的根源,或者说质量是空间相对于我们观察者运动所表现出的一种性质,电磁场是波动的传播,传播的速度就是光速。

考虑把几何点的位移推广到三维空间情况,也就是几何点的位移不仅仅的随z轴的变化,同时又随x,y轴的变化,把x或者y改为r,相应的有波动方程:

∂²r/∂x² + ∂²r/∂y² +∂²r/∂z² = (∂²r/∂t²)/ C².

这个波动方程也可以表示为▽²·r = (∂²r/∂t²)/ C².

 

 

十八、场的定义

在数学中场的定义为:若空间中(或空间的某一部分),每一个点对应一个确定的量,则称这样的空间为场,当空间中每一点所对应的量为数量时,则该空间为数量场,当空间中每一个点所对应的量是一个矢量时,则称这样的空间为矢量场。

从数学中场的定义可知,场是用空间的点函数来表示的,反之,若给出空间中某一个点函数,就给出了一个场。

在前面我们做了大量的分析,把重力场(也可以叫万有引力 场,简称引力场)、电磁场以及核力场与空间本身的运动联系了起来,认定物理上三大场:重力场、电磁场、核力场的本质就是运动的空间。由此,我们在这里把物 理三大场给出一个统一的定义,在下一节里,再分别给出重力场和电磁场定义,在本书中核力场略去不讲。

物理三大场的统一定义为:

物质点周围空间中任意一个几何点指向该物体的位移矢量随空间位置的变化又随时间变化,这样的空间称为物理场,也可以叫物理力场。

简单一句话,物理三大场本质就是运动变化的空间。

从以上的定义可以知道,物理三大场都是矢量场。

注意,场是质点周围空间相对于我们观测者运动变化形成的,空间、物质点、观测者三个东西一个都不能少,否则,场就失去了意义。

 

 

十九,质量、重力场、电荷、电场的本质

 

在以上的“三维螺旋时空方程”中,指出了物质点周围空间的运动形式有直线运动和旋转运动两种形式。我们在这一节里首先指出重力场和电磁场与直线运动空间之间的关系,并用直线运动空间给出重力场和电磁场的定义,然后指出重力场和电磁场与旋转运动空间的关系。

首先说明,我们在这里给出重力场和电磁场的定义都是没有什么依据的,只是以这个定义为基础,展开推理,看看所得的结果和我们已经掌握的知识是否相符合,来判断这些定义是否正确。

下面我们用直线运动空间来定义重力场。

设想一个物质点O相对于我们观测者静止,周围空间中任意一个几何点P以光速C沿某一个方向直线运动,从O点指向P点的矢径为r 。让点O处于直角坐标系xyz的原点,矢径r是xyz的函数, 随xyz的变化而变,记为r = r(x,y,z,)。

在我们观测者看来,物质点O具有质量m是指周围有N条矢径r,呈辐射状均匀分布,在O点周围以r的长度为半径作一个包围面S,把S分割成N块,每一块小面积ds上有dn条矢径r垂直穿过去。

令A = dn/ds  矢量式为:A·ds = dn  

ds为矢量面元,我们规定ds指向S内侧为负,外侧为正。

对式A·ds = dn 积分,结果为km =∮A·ds = N

以上k是比例常数,∮为包围O点封闭曲面积分,A就是重力场。

以上也可以用散度概念表示,设O点的质量m和一个包围O点的曲面S内体积V的之比为L, 当我们考察V趋于无限小的情况下,则式km =∮A ds = N可以用

▽·A = 4πG L

表示,式中G是万有引力常数。上式表示在体积V内包围了N条几何点的矢量位移r,数目N的多少反映了质点O的质量大小。

我们设想体积V由许多个微小的正方体构成,当O点相对于我们观测者以速度v匀速直线运动时候,这些小正方体的体积每一个按照相对论的看法要收缩一个相对论因子√(1-v²/C²),许多个小正方体累加起来,总的体积也要收缩一个相对论因子√(1-v²/C²)。

由于数目N按理不会随速度v变化,所以,质量m相应的会增大一个相对论因子√(1-v²/C²),这样我们从质量的几何本质出发,解释了相对论中的质速关系。

相对论中导出的质速关系比较麻烦—复杂,相对论认为物体运动速度在不同参考系合成时候,相比较伽利略变换的速度合成要收缩,为了使动量守恒在不同的参考系都成立,质量就必须要增加一个相对论因子√(1-v²/C²)。

在统一场论中,用直线运动空间定义电荷、电场为:

一个物质点Q相对于我们观测者静止,周围空间中任意一个几何点P以光速度C沿某一个方向直线运动,从Q点指向P点的矢径为r 。让点Q处于直角坐标系xyz的原点,矢径r是xyz和时间t的函数,随xyz的变化又随t的变化而变化,记为r = r(x,y,z,t)。

r对时间t求导,结果可以用光速度C表示,统一场论认为光速度是矢量,可以变化,光速率是标量,不变的,二者是有区别的。

在我们观测者看来,物质点Q具有正电量q是指周围有N条几何点的光速度矢量C呈辐射状均匀分布。在Q点周围以r的长度为半径作一个包围面S,把S分割成N块,每一块小面积ds上有dn条矢径C垂直穿过去。

令E = dn/ds  矢量式为:E·ds = dn  

ds为矢量面元,我们规定指向S内侧为负,外侧为正。

对式E·ds = dn 积分,结果为k’Q =∮E·ds = N

以上k’是比例常数,∮为包围Q点封闭曲面积分,E就是正电场。

在我们观测者看来,物质点Q具有负电量-q是指周围有N条几何点的光速度矢量- C 方向从无限远处垂直的穿进来,指向Q点,而且呈辐射状均匀分布。我们在Q点周围以r的长度为半径作一个包围面S,把S分割成N块,每一块小面积ds上有dn条矢径 – C垂直穿进来。

令- E = dn/ds  矢量式为:- E·ds = dn  

ds为矢量面元,我们规定指向S内侧为负,外侧为正。

对式 – E·ds = dn 积分,结果为 –k’q = ∮E·ds  = N

以上k’是比例常数,∮为包围Q点封闭曲面积分,-E就是负电场。

以上也可以用散度概念表示,设Q电荷连续分布在区域V里,Q电荷与体积V的之比为L’,当我们考察V趋于无限小情况下,则式K’q =∮E ds = N可以用

▽·E = L’/ε。

表示,式中ε。为真空中介电常数。上式表示在体积V内包围了N条几何点的光速度矢量数目N的多少反映了电荷Q电量的大小。

我们设想体积V有许多小正方体构成,当O点相对于我们观测者以速度v匀速直线运动时候,这些小正方体的体积每一个按照相对论的看法要收缩一个相对论因子√(1-v²/C²),许多个小正方体累加起来,总的体积也要收缩一个相对论因子√(1-v²/C²)。

由于数目N按理不会随速度v变化,而包围电场中的矢量光速度C = dr/dt中的dt可以看成很小的两个时刻的差,是一段时间,按照相对论的看法也要膨胀一个相对论因子√(1-v²/C²),结果是电量q不会随速度v而变化。这样我们从电荷的几何本质出发,解释了电荷的相对论性不变。

电场和重力场有哪些相同的地方,又有哪些不同的地方?

电场和重力场都是产生于物质粒子周围空间的运动。物质粒子周围空间运动的位移量是空间位置的函数,将几何点位移量对空间位置求导反映出的特性就是重力场。

物质粒子周围空间运动的位移量既是空间位置的函数,又是时间的函数,反映出的特性就是电场。

我们知道,物理量(这里指运动空间的位移量)既是空间位置的函数,又是时间的函数,肯定是一个波动过程,这个表明静电场就具有波动性。

电场是最基本的,重力场和磁场只是电场的一个环节,一个组成部分。在以后的统一场论动力学方程也可以看出来这一点。

电磁场和重力场合作一起就是螺旋式和波动叠加的运动空间,重力场是波动的根源,电磁场是波动的传播。空间本身具有波动性,波动的速度就是光速。

当一个物质粒子相对于我们静止,周围空间就具有了波动性。当这个物质粒子相对于我们加速运动,导致周围空间的运动形式发生扭曲,这个扭曲形式仍然以波动形式(波动速度为光速)向外传播,麦克斯韦方程组反映了这一点。

下面我们来指出旋转运动的空间和重力场、电场的关系。

统一场论认为,一个物质点O,相对于我们观察者静止,它周围一个几何点P(由O点到P点的距离大于零)围绕O点旋转运动,由P点指向O点的加速度a大小和方向都等于P点所在的地方的重力场场强A

这个看法的论证过程见后面的“解释万有引力的定律”。

统一场论还有以下看法,一个物质点O,相对于我们观察者静止,它周围一个几何点P(由O点到P点的距离大于零)围绕O点始终以逆时针旋转运动,则是O点产生正电荷的原因。

一个物质点O,相对于我们观察者静止,它周围一个几何点P(由O点到P点的距离大于0)围绕O点始终以顺时针旋转运动,则是O点产生负电荷的原因。

某些情况下物质点对外不显电性原因是里面正负电荷相互抵消的原因。

 

 

二十,随时间变化的重力场产生电场

 电荷和质量比起来就是含有了时间因素,空间几何点的位移随空间位置变化的变化率反映了重力场的大小,直线运动的几何点的位移方向反映了重力场方向。重力场中,几何点的直线位移不是时间的函数。

空间几何点的位移随空间位置变化又随时间变化,变化率反映了电场的大小和方向,电场中,几何点的位移既是空间位置的函数又是时间的函数。

知道了质量、重力场和电荷、电场的本质,就可以很容易知道电场和重力场满足的一种基本关系:随时间变化的重力场产生电场。数学公式表示为:

dA/dt = kE

式中d是微分的意思,A 为重力场,t为时间,k为常数,E为电场。

由上式可以导出:

 d/dt∮ds = k∮E·ds

由于∮ds = 4πGm, G为万有引力常数,m是质量,式d/dt∮ds = k∮E·ds也表示质量随时间变化与电场相关,在后面的统一场论动力学方程中还要提到这一点。

式∮E·ds = q/ε。中∮是包围电荷的曲面积分,ds为矢量面积元, q为电荷,ε。为真空介电常数, A,E,ds为矢量。

 

二十一、解释库仑定律

库仑定律表述如下:相对于我们观察者,真空中两个静止的点电荷Q(电量为q1)Q’(电量为q2)之间的作用力和他们的电量成正比,和他们之间的距离的平方成反比,电荷有正有负,同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。

数学公式为;

F = (kq1q2/r²)【r】= (q1q2/4πε。r²)【r】

其中k为比例常数,ε。为真空中的介电常数。r为两个电荷之间的距离,【r】为沿r方向的单位矢量。

库仑定律是实验总结出的定律,统一场论可以对其做出解释。

以以上的点电荷Q为例,按照前面的“质量、重力场、电荷、电场的本质”的观点,当Q相对于我们观察者静止,它具有电量q1,是指Q电荷周围具有N条几何点的光速度矢量。q1和N成正比。

一个几何点在时间t = 0时刻从Q点出发,以光速度C向周围空间运动在时刻τ ,到达P点,我们以Q点到P点的距离为半径作一个包围面S,这样P点肯定落在S面上。我们在S上取一小块面积ds,ds上有dn条矢量C垂直穿过去,比值dn/ds反应了Q点在P处的产生的电场强度E。由此导出:

E = dn/ds   矢量式为  E·ds = dn

将上式对s求积分,结果为K’q =∮E ·ds = N

总结上面的分析,使我们明白,Q点相对于我们观察者静止时候的电量q1反映了Q点的惯性,我们知道惯性是质量的属性,电量的这种性质可以理解类似质量的一种惯性,这种惯性也可以表示为包围Q点的包围面S上有多少条矢量C垂直的穿过。

我们把Q点的电量理解是一种惯性量,它反映了Q点周围空间的本来的运动状态,当Q点受到别的静止电荷的作用,也就是周围空间的运动状态发生改变而已。

设想Q点附近突然的出现另一个电荷Q’,Q’点具有电量q2就是周围具有N’条矢量C 。这样的结果肯定使Q点周围增加了N’条矢量C 。由此,使我们明白:Q点受到Q’点的静电场力,就是Q点周围矢量C的条数N和包围面 S = 4πr²的比值[N / 4πr²]发生了变化的变化率。

我们要明白,N / 4πr²的变化不是随时间的变化,而是在包围面S不变的情况下,数目N的增加,这种情况下,N增加的数目肯定来自于Q’点的出现,很明显,Q点受到到Q’点的静电场力F与Q点的惯性N / 4πr²成正比,与数目N的增加量N’(正比于Q’点的电量q2)成正比

F = (常数 乘以 N N’ /4πr²)【r

合并常数,上式可以化为:

F = (q1q2 m / 4πε。r²)【r

以上就是库仑定律。

静止电荷Q的质量为m,带有电量q1, 在统一场论中可以用m C来描述静电场,m在这情况下表示Q电荷周围C的条数,对应着电量q1,而C对应着电场E 。但要注意,q1不等于m ,而E也不等于C

 

二十二、解释万有引力定律。

万有引力定律表述如下:宇宙中任何两个质点O(质量为m)和O’(质量为m’)都相互吸引,引力F的大小与他们的的质量的乘积成正比,与他们的距离r的平方成反比。数学表达式为:

F = G m m’/r²【r

r】为沿r方向的单位矢量,G为万有引力常数。

以上就是牛顿的万有引力定律,下面用统一场论加以解释。

由于物质点相对于我们观察者运动,质量将增大,万有引力定律在物质点相对于我们观察者运动的情况下,有可能要修改。为了简单起见,我们在这里主要分析相对于我们观察者静止的物质点之间的万有引力情况。

万有引力定律引起人类困惑的问题主要有以下几点:

1,宇宙中物质点之间引力是怎么产生的?

2,质点之间传递万有引力的媒介是什么?

3,质量的本质是什么?

4,重力场的本质是什么?

5,万有引力为什么和距离的平方成反比?

6,重力场为什么和质量成正比?

7,许多个质点聚合在一起质量为什么能够叠加?

8,万有引力的传递需要时间吗?

9,有反重力吗

10,惯性质量和引力质量是等价的吗?

统一场论认为,重力场、电磁场的本质都是空间,质点之间的万有引力是靠空间来传递的。让人们感到疑惑的是,空间怎么能够传递相互作用力呢?

举一个例子,一个汽车迎面向你驶来,驾驶员觉得自己是静止的,肯定认为你是迎面向汽车运动。如果一个汽车加速的向你驶来,驾驶员觉得自己是静止的,肯定认为你在加速地向汽车运动。究竟是你在运动还是汽车在运动,不重要,关键的有意义的是汽车和人之间的空间在变化。

万有引力本质就是质点之间的空间运动变化,相对于我们观察者所表现出的一种性质,两个质点之间的空间的运动变化本质上和两个质点的相对运动应该是一回事情。

设想一下,如果在中国,一个人手里拿一个小球,在某一个时刻,这个人把小球放下,小球从静止状态加速撞向地球,按照统一场论的看法,也可以说小球是静止的,是地球撞上小球。

也许有人反驳,我们同时在巴西国家放一个小球,岂不是小球要加速地飞向空中?

这个反驳其实是需要一个前提:空间是静止和不动的,一切物体像鱼儿那样在静止的空间海洋里运动,空间的存在于物质点的运动是不相干的。

相对论和统一场论强力的驳斥了空间是静止的观念。空间和物质点的运动是紧密的联系在一起的,空间本身是时时刻刻在运动、变化的。

举一个悖论,加深我们对这些问题的理解。

目前人类对重力场的认识是:重力场是一种特殊的物质,看不见、摸不着,但是无孔不入,不能够屏蔽。你想要知道某处空间区域有没有重力场这种物质,只要根据重力场一个基本特性—-对存在于重力场中具有质量的物体有作用力,就可以做出判断。

设想,一艘宇宙飞船在地球上空绕地球飞行,地球上的观察者认为,飞船处于重力场范围内,而重力场又不能够屏蔽,所以,飞船内部肯定有重力场这种物质。

但是,飞船内部的观察者认为自己处于不受力的失重状态,所以,飞船内部肯定没有重力场这种物质。

飞船内部有没有重力场这种物质?到底谁说了算?

一个自由下落的或者做抛物线运动观察者也有类似的情况。

总结以上看法,地球表面重力场对存在于其中静止的物体产生作用,对一个以重力加速度g运动的物体就不起作用。是什么原因呢?有一个加速度g的运动能够完全抵消地球重力场所产生的效应吗?

如何解释这个矛盾,统一场论的解释很简单:所谓重力场只是飞船和地球之间的空间相对于我们观察者变化所表现出的一种性质。

说到底,宇宙万物的万有引力来自于物质点在空间中的相对运动,如果你一定要打破沙锅问到底:宇宙万物为什么一定要运动?这个问题请参阅前面的“垂直原理”。

牛顿的万有引力告诉我们,物体具有质量是在周围空间产生重力场的根源。

前面的“质量、重力场、电荷、电场的本质”分析了一个物质点的质量和它周围重力场的关系,现在我们来分析质点是如何在周围产生重力场,这个重力场又是如何对存在于其中的其他质点产生力的作用。

设想一个物质点O相对于我们观测者静止,我们以O点为原点,建立一个直角坐标系xyz,在某一个时刻,对于O点周围空间中任意一个几何点P,由O点指向P点的矢径为r,P点的坐标r(x,y,z) 可以看成是x,y,z的函数,随着x,y,z的变化而变化。

O点周围肯定有许多运动的几何点,在这里我们把O点的质量、重力场的本质和运动的几何点联系起来,有以下观点:

以上的点O具有质量m是指周围有N条类似矢径r的几何点位移矢量,呈辐射状均匀分布,我们以r的长度为半径作一个包围O点的高斯面S,在S上取一个矢量面元ds(方向和r同向,且规定沿r方向为正方向)上有dn条类似矢径r的几何点位移矢量垂直穿过。

令    -A= dn/ds                 2

km =∮-A ·ds = N               3

以上k是比例常数,∮为包围O点封闭曲面积分,A 就是O点在P点产生的引力场强度。上式也可以用散度概念表示,设O点的质量m和高斯面S包围的体积V的之比为L, 则式km =∮-A· ds = N可以表示为:

▽·A=-4πGL     4                       

总结前面的看法,O点的质量m可以表示为包围O点的高斯面S上有多少条类似矢量r的几何点位移矢量垂直穿过。在ds上有dn条类似矢量r的几何点位移矢量垂直穿过,比值dn/ds反应了O点在P点产生的引力场强度,由此导出:

m = A·4πr²/k                  5

O点的质量m反映了O点周围空间的运动状态,设想O点附近突然的出现另一个物质点O’,O’点具有质量m’就是周围具有N’条类似矢量-r的几何点位移矢量(由O点指向O’点的矢径为r,则由O’点指向O点的矢径肯定为–r)。

这样的结果肯定使O点和O’点之间的空间量在减少,因而O点和O’点有相互吸引的趋势。对于O点,在我们观察者看来周围减少了N’条类似r的几何点位移矢量。由此使我们明白:O点受到O’点的引力,就是O点周围类似r的几何点位移矢量条数N和包围面 S = 4πr²的比值(N / 4πr²)发生变化的变化率。

我们要明白,N / 4πr²的变化不是随时间的变化,而是在包围面S不变的情况下,数目N的减少,这种情况下,N减少的数目肯定来自于O’点的出现。可以看出,O点受到到O’点的引力F与O点的惯性(可以把惯性理解为质点周围空间在没有受到扰动本来的运动状态)N / 4πr²(在O’点没有出现情况下O点周围空间的运动状态)成正比,与数目N(正比于O点的质量m)的减少量N’(正比于O’点的质量m’)成正比。写成数学公式为:

F = -(常数 乘以 N N’ /4πr²)【r】            6

r】为沿r方向的单位矢量,把上式中的万有引力常数用G表示,上式也可以写为:

F = -(G m m’/r²)【r】                   7

7式中Fr方向相反,所以出现负号,这样我们解释了1式,用同样的方法可以论证O’点受到O点的引力情况类似,大小相等,只是方向相反。

牛顿力学认为,以上的O点相对于我们观察者静止情况下,质量为m’的O’点出现在O点附近,受到O点的引力F的作用,会使O’点有一个指向O点加速度-a,并且

F=-m’  8

牛顿在没有给出解释的情况下,把8式中的惯性质量m’和7式中的引力质量m’等同起来,有了下式:

a = -(G m /r²)【r】        9

下面我们来解释9式。

我们知道,牛顿的万有引力定理是从开普勒定理中结合牛顿力学中的一些认识而推导出来的。我们在这里首先从解释开普勒定理开始。

在以上的“三维螺旋时空方程”指出,相对于我们观察者静止的物体周围空间的运动有两种基本形式,一种是旋转运动,一种是直线运动。为了解释开普勒定理,我们在这里把重力场和旋转运动空间联系起来。

设想在某一个时刻t’,几何点P(坐标为x,y,o)绕O点(限制在xy平面内)旋转运动,由O点指向P点的矢径R,从时刻t’开始,到时刻t”,扫过的矢量面积为W,方向沿z轴,按照前面的“三维螺旋时空方程”W和z成正比关系,也就是:

Wz

在时刻t’,我们观察一个几何点P’从O点出发,以光速C沿z轴匀速直线运动,按照前面的“时间的物理定义”,时间t与几何点P以光速C沿z轴走过的路程成正比,也就是:

z  = Ct

这样式W ∝ z可以改写为:

W ∝Ct,

由于C为常数,有:

W ∝t,

上式表示由O点指向P点的矢量r扫过的面积和时间成正比。把O点看成是太阳,几何点P看成是行星,式W ∝t表示由太阳指向行星的矢径扫过的面积和时间成正比,这个正是开普勒第二定理。

由于O点相对于我们静止,周围空间的运动是均匀的,因而我们合理的认为P点的旋转运动的速率应该是均匀的,这样P点的旋转周期T和周长2πr成正比,也就是:

T∝2πr

W ∝t可以导出:

πr² ∝ T,

将上式和式T∝2πr相乘,可以导出:

r³ ∝ T²,

上式就是开普勒第三定理。

下面我们来解释开普勒第一定理:行星在一个平面上以椭圆轨道绕太阳旋转运动,太阳在其中一个焦点上。

按照统一场论的看法,相对于太阳静止的观察者认为,太阳周围的任意一个几何点P(和太阳的距离为R)会以一个适合的速度v(和R相垂直)绕太阳旋转运动,几何点的运动是均匀的,而且走过的轨道是一个正圆。

现在我们设想一个行星处于P点的位置,会不会一定和P点一样以匀速率以正圆形式绕太阳旋转运动呢?

这个还要考虑行星的初始状态,如果这个处于P点的行星本来是静止于空间中,一定会以匀速率v绕太阳旋转运动,走过的轨道是一个正圆。如果处于P点的行星本来有一个速度-v(和R相垂直)绕太阳旋转运动,在太阳上(相对于太阳静止)的观察者认为,这个行星将以加速度-v²/R自由的落到太阳上。

如果处于P点的行星本来有一个小于v的速度(和R相垂直)绕太阳旋转运动,在太阳上(相对于太阳静止)的观察者认为,这个行星将以抛物线运动形式落到太阳上。

如果处于P点的行星本来有一个略大于v的速度(和R相垂直)绕太阳旋转运动,在太阳上(相对于太阳静止)的观察者认为,这个行星将以椭圆形式在一个平面内绕太阳旋转运动。

如果处于P点的行星本来有一个远远大于v的速度(和R相垂直)绕太阳旋转运动,在太阳上(相对于太阳静止)的观察者认为,这个行星将以双曲线离开太阳运动。

简单的总结一下,太阳周围空间以正圆绕太阳旋转运动,处于太阳周围空间中的行星将受到空间这种运动的影响。

一个物质点O,相对于我们观察者静止,周围一个几何点P以正圆绕O点旋转运动(限制在一个平面内),由O点到P点的距离为r,开普勒第三定理指出,P的周期T的平方和r的立方成正比,

r³/T² =  K,

以上K为常数。按照统一场论的思想,物体的质量是指这个物体对周围空间影响的程度。如果我们认为这个常数K反映了O点的质量m,也就是:

K = m乘以常数

我们可以解释9式。

P点加速度a = -ω²r

ω为P点的角速度。并且ω = 2π/ T,

由式R³/T² =  K和K = m乘以常数,a = -ω²r,ω = 2π/ T,可以导出:

a = – 4π²m乘以常数/r²

上式合并常数,就是9式:a = -(G m /r²)【r】   

把物质点周围空间的旋转运动和直线运动统一的来看,物质点周围空间是一个波动过程。以上的几何点矢量位移r如果既有径向运动,又有横向运动,是时间的函数,就一定是空间位置的函数,因为时间是空间以光速运动形成的。

设想r是空间位置x,y,z中z轴的函数,按照前面的“三维螺旋时空方程”中的分析,z 可以表示成光速C和时间t的乘积,也就是z = Ct,将r对z两次求导,有:

∂²r/∂t² = C²(∂²r/∂z²)

上式称为以光速沿z轴传播的一维波动过程,波动的介质就是空间。同样的道理,r是空间位置x,y,z的函数的话,相应的有波动方程:

∂²r/∂x² + ∂²r/∂y² +∂²r/∂z² = (∂²r/∂t²)/ C².

这个波动方程也可以表示为▽²·r = (∂²r/∂t²)/ C².

物体周围空间的存在是一个波动过程,波动的速度就是光速,空间几何点的位移随时间变化和随空间位置的变化都可以反映物体周围重力场情况,二者是等价的,物体周围的重力场的本质只不过是空间相对于我们观察者波动所表现出的一种性质。

在这个波动过程中,重力场扮演了振荡位移的角色。

下面我们讨论一下万有引力的传播速度问题。

按照质量和重力场的定义,物体产生的重力场也是以光速向外传播,因而万有引力肯定也是以光速向外传播的。但是,万有引力的本质也可以认为是是物体周围逆时针旋转运动的空间造成的,而空间变化可以等价于物体之间的相对加速运动,提出万有引力的传播速度问题本身就不太合理。

而电磁场情况不样,电磁场是空间加速运动状态以光速向外传播,说电磁场的相互作用力以光速向外传播,显得合情合理。

现在我们来讨论一下反重力问题。

统一场论预言随时间变化的磁场产生和磁场环绕方向垂直的重力场,加速运动电荷产生和加速度方向一致的重力场,一句话,变化的电磁场可以产生反重力场。【在后面电磁场和重力场之间的关系中还要详细的论述】

我们有个疑问,自然界有没有天然存在的反重力场物体?答 案是没有的,设想我们太阳系附近有反重力场物体,这些物体和太阳、地球及其他星体相互推斥作用,若干年后,这些反重力物体会被挤出太阳系,这样的结果是宇 宙中反重力物体将和普通重力场物体生活在不同的空间区域,各过各的日子,互不相干。

最后讨论一下物体质量的叠加。

以地球和月球为例,统一场论认为,物体周围空间的运动有旋转运动和直线运动两种形式,如果把重力场和旋转运动联系起来,地球和月球周围空间的逆时针旋转情况(就是几何点的运动周期和运动半径)可以反映出地球和月球的质量。,如下图,

张祥前统一场论(二版)

3

地球和月球之间的空间都以逆时针旋转,相互接触的地方,方向相反,要抵消一部分空间,地球和月球之间的空间有减少趋势,表现为地球和月球相互吸引。

当月球向地球靠近,最后如果落在地球上,和地球合二为一变成一个星球,周围的逆时针旋转空间的运动将叠加,这个就是物体质量能够叠加的几何解释。如果用严格的数学语言描述、解释,复杂且麻烦。

 

 

 二十三、统一场论的动量公式

根据前面的三维螺旋时空方程和质量的本质分析,任何一个物质点O点,相对于我们观测者静止时候,周围有许多几何点以光速C辐射式离开运动,产生了N条r = C t【r】几何点的位移矢量,【r】为由O点指向几何点单位矢量,O点的质量m’取决于N的大小。

r = C t【r】对时间t求导,结果会有一个光速率C,当O点相对于我们观测者静止时候,个数N按理不会随时间t变化,可以认为O点周围有N条几何点位移矢量r = C t【r】,就一定会有N条光速C,结合牛顿的动量思想,我们可以认为:

任何一个相对于我们静止质量为m’的质点O, 相对于我们静止时候都不是真正静止的,而是以一个光速C在穿越空间运动(如果用几何点的概念,也可以认为物质点O相对于我们静止时候,周围空间几何点会以光速离开O点运动),因而有一个特殊的静止动量P = m’C

当这个质点O相对于我们以速度v沿x轴匀速直线运动时候,v会引起v的垂直方向上几何点的光速度的变化,使v的垂直方向上几何点的光速度C偏离了一个角度B,并且v和C满足一下关系:

sinB = v /C

C-vC、v满足直角三角形的关系,光速度C是斜边,vC-v相互垂直。

详细分析可以参阅以上的《光速的本质》。

设m为O点相对于我们运动时候的质量,相应的,当O点相对于我们观察者以速度v运动时动量变成

P = m(C- v

P 、C、v都是矢量。上式可以看出,相对论、牛顿力学的动量公式P = m v

是统一场论动量公式P = m(C- v)中的一个分量。

我们设定以上的几何点是沿y轴以光速运动,由光速度C和光源速度v以及它们之间的夹角A满足cosA = v /C这种关系,我们可以把P = m(C- v)写成

P = mC√(1-v²/C²)【y】

【y】为沿y轴的单位矢量。

相应的,P在参考系x,y,z上的三个分量为:

Px = mv【x】

Py = mC√(1-v²/C²)【y】

Pz = 0【z】

【x】,【y】,【z】分别为沿x,y,z轴的单位矢量。

如果认定空间是静止的,那么式Py = mC√(1-v²/C²)【y】中的C=0,这样又回到了相对论和经典力学的动量公式Py = m v【y】。

 

二十四、统一场论动力学方程。

前面的基本原理指出,一切物理现象都是物质点在空间中运动所形成的【或者说:物理现象是物质点周围的空间运动形成的】

按照这种思想,电磁力和万有引力都是物质点在空间中相对于我们观测者运动形成的,都是惯性力,都是动量P = m(C- v)随时间t的变化率。

F = dP/dt = Cdm/dt – vdm/dt + mdC/dt - mdv/dt

Cdm/dt – vdm/dt是质量随时间变化的力,简称加质量力,统一场论认为是电磁力,其中Cdm/dt 是电场力,vdm/dt和磁场力相关,mdv/dt牛顿第二定理中的惯性力,也是万有引力(或者叫重力场力)。

mdC/dt 这项力统一场论认为可能是核力(,理由有:1、原子能爆炸可以用质能方程E = mC²计算,因而沿核力方向计算位移和核力的乘积的积分应该有mC²相同和相似的形式,而mdC/dt 具备了这种条件。2、统一场论动力学方程应该包含核力,因为统一场论认为一切相互作用都来自于物质点在空间中的运动。

在本文中只讨论电磁场力和重力场力的统一,所以,删去这项力,相应的统一场论动力学方程为:

F = dP/dt = ( C- v)dm/dt- mdv/dt =  Cdm/dt – vdm/dt - mdv/dt

电磁力( C- v)dm/dt和万有引力mdv/dt相互垂直.

加质量力造成的运动也可以称为加质量运动。加质量运动是一种不连续的运动,光在照射到玻璃上被反射回来速度的变化是不需要时间的,是不连续的,光是一种加质量运动。

加质量运动就是一个物体质量随时间变化需要时间,当质量 变化到零时候,可以从某一个速度突然的达到光速,随着这个物体一同运动的观测者发现自己从某一个地方突然的消失,在另一个地方突然的出现,这个运动过程不 需要时间。质量的变化有一种不连续特性。量子力学中电磁波辐射的能量不连续的原因是:光子在变成光子之前需要一个固定的使质量变成零的能量。

在速度v沿x轴正方向情况下,统一场论动力学方程F = dP/dt = Cdm/dt – vdm/dt + mdC/dt - mdv/dt用坐标表示为,

Fx = vdm/dt + m dv/dt【x】

Fy = √(C²-v²)dm/dt – m dv/dt{v/√(C²-v²)}【y】

Fz = 0【z】

【x】,【y】,【z】分别为沿x,y,z轴的单位矢量。

如果认定空间是静止的,那么式Fy = √(C²-v²)dm/dt – m dv/dt{v/√(C²-v²)}【y】

中的C=0,这样又回到了相对论和经典力学的动力学公式 Fx = vdm/dt + m dv/dt【x】

 

二十五、电磁场力就是质量随时间变化的力

从相对论可以导出电场和磁场的关系,统一场论也可以导出电场和磁场的关系。下面我们首先用相对论导出电场和磁场的关系,然后介绍统一场论导出的电场和磁场的关系,通过比较,可以检验统一场论理论的正确性,也可以加深我们对电磁场本质的认识。

为了使讨论的问题简单化,我们考虑一个稍简单的情况,设想两个点电荷q1(正电荷,带有电量为q1)和q2(正电荷,带有电量为q2)静止于参考系S’中,相距r。我们将S’系的坐标原点O’固定在q2上,q1处在y’轴上。

S’系相对于S系以速度v沿x轴正方向运动,如下图所示:

张祥前统一场论(二版)

 

我们首先用相对论加电磁学求出q1受到q2的作用力。

在S’系中,可以直接用库仑定律求出正电荷q2在q1处产生的电场:

E1 = (q2 / 4πε。r²)  【y’】

【y’】是指E’1沿y’的单位矢量,由于相对论中沿速度v垂直方向上的坐标长度不变,y’= y,所以,在S系和S’系中,r是不变的。

q1受到q2的作用力,在S’系中的观测者认为只有静电场力

F1e  = (q1q2 / 4πε。r²) 【y’】

方向沿y’。

在S系中,q2在q1处产生的电场要发生变化,按照相对论的电场变换,在S系中观察q2在q1处产生的电场为:

E1 = (γq2 / 4πε。r²)  【y】

式中{γ= 1/√(1- v²/C²)}

按照相对论的看法,运动电荷会产生磁场,并且产生的磁场B和电场E和运动速度v满足以下关系:

B = v/C²χE

式中C为光速。

这样,在S系内观测,q2在q1处不但产生了电场E1 = (γq2 / 4πε。r²)  【y】,而且还产生了磁场B1 = -{ (γq2 / 4πε。r²C²) }【y】χv

由于B1的瞬时方向和v,E的方向相互垂直,在z方向,所以,

B1 = -{ (γq2 / 4πε。r²C²) }【y】χv

可以改写为:B1 = -{ (γv q2 / 4πε。r²C² }【z】

【z】为B1沿z轴的单位矢量,B1的方向沿z轴。

由洛伦茨力公式可以求出(在S系中观测)q1受到q2的作用力为:

F =Fe +Fm = q1E1 +q1 vχB1 = { (γ q1q2 / 4πε。r² }【y】 – q1vχ{ (γvq2 / 4πε。r²C² }【z】

由于v沿x轴方向,所以q1vχ{ (γvq2 / 4πε。r²C² }【z】沿y方向。

这样,F  = { (γ q1q2 / 4πε。r² }【y】 – {γv² q1 q2 / 4πε。r²C² }【y】 = {γq1q2 / 4πε。r² (1 – v²/C²)}【y】

用同样方法可以求出q1对q2 作用力,大小相等,但是方向相反,这个符合牛顿第三定律,不过,q1和q2有相互运动时候,他们之间的相互作用不总是这样的。

下面我们用统一场论导出电场力和磁场力之间的关系。

统一场论认为,任何一个质点周围空间时时刻刻以光速辐射式的离开运动,

统一场论认定任何一个相对于我们观测者静止的物质点O具有质量m’,会有一个特殊的静止动量:P静 = m’C

当O点相对于我们以速度v匀速直线运动时候,O点运动时候的动量将变为:

P = m(C – v)  m、P为O点运动时候的质量、动量)

当O点在相互作用中受力,会使P = m(C – v)发生变化,将P = m(C – v)对时间t求导,结果就是O点受到的力;

F = dP/ dt = (C – v)dm/ dt – m dv/dt

上式为统一场论动力学方程,大致的思想是,物质点周围空间时时刻刻在运动变化的,物质点之间的相互作用是通过空间进行的,物质点周围空间运动状态的改变反映该物质点的受力情况。

以上统一场论动力学方程中,统一场论认为(C – v)dm/ dt是电磁场力,C dm/ dt是电场力, vdm/ dt是磁场力,mdv/dt是牛顿第二定理中的惯性力,某种情况下也可以说是万有引力。

有了以上统一场论相关的准备知识,我们现在来对文章开始提出的q1和q2的相互作用力展开分析。

在S’系中观察,q2在周围空间产生的静电场,其实就是q2周围有N条几何点的光速矢量。

当q2相对于我们观测者静止,质量为m’,周围空间的几何点的运动量可以用m’C’( C’为光速度矢量,在统一场论中认为光速度作为矢量是可以变化的)表示。当q2附近出现另一个电荷q1,q1也会在周围产生许多条几何点的光速矢量,会使q2的m’C’发生变化。统一场论认为m’C’随时间t’变化反映了q2的受力情况,也就是q2受到q1的作用力为(在S’系中观察):

F’ = d(m’C’)/dt’ = d(m’C’)/dt’ 【y’】

由于光速不随时间变化,所以,

F = d(m’C’)/dt’= Cdm’/dt’= Cdm’/dt’【y’】

方向也可以由y’给出。统一场论中认为光速度在不同的参考系中是不同的,光速率在不同的参考系是相同的,光速度是矢量,光速率是标量,二者是有区别的。

在S系中,按照统一场论动力学方程,q2受到的电磁场力可以表示为:

F = (C -v)dm/dt = Cdm/dt– v dm/dt

F,m,t分别是S系中的力、质量,时间。

在S’系中q2受到的力F’ = d(m’C’)/dt’变换到S系中,由于其中m’和dt’都要乘上一个相对论因子γ= 1/√(1- v²/C²)。结果是S’系中的dm’dt’变到S系中仍然不变。

方程F = (C -v)dm/dt中由于(C -v)垂直于v,所以

F = (C -v)dm/dt =√-v²)dm/dt【y】= [(C dm/dt)√(1- v²/C²)]【y】= {(γC dm/dt)(1- v²/C²)}【y】 = {γC dm/dt}【y】- {(v²/C²)γC dm/dt}【y】

 式中γC dm/dt【y】可以看成是S系中q2受到的电场力,和S’系中q2受到的电场力C dm’/dt’【y’】相比只是差了一个相对论因子γ= 1/√(1- v²/C²),注意到dm’/dt’= dm/dt,并且【y’】和【y】同方向。

这个和相对论的电场变换是一致的。

式中{(v²/C²)γC dm/dt}【y】可以看成是q2受到的磁场力,可以看到,统一场论导出的结果和相对论是一致的。

用同样方法可以导出q1受到q2的作用力,情况类似。

统一场论对点电荷受到的电磁场力总结为:

一个质量为m’的点电荷Q,静止于S’系,受到了别的带电粒子的电场力的作用可以用C’dm’/dt’表示,在相对于S’系以匀速度v直线运动的S系中,Q的质量变为m,受到的力是电场力Cdm/dt加上磁场力-vdm/dt

  

 二十六、统一场论对动量和能量的重新认识

一个质量为m的火车相对于我们地面的观测者以匀速度v直线运动,地面的观测者认为这个火车有动量mv和动能1/2 mv² ,而火车上的观测者认为火车的速度为零,因而动量和动能为零。所以讲,现代物理学认为动量和动能相对于不同的参考系是不守恒的,一个物体具有的动量和动能在不同的观测者看来是不一样的。
但是,统一场论有着不同的看法。统一场论认为一个物体具有的动量和能量在相互运动的观测者看来数量是一样的,动量和能量对于不同的参考系仍然是守恒的。不同的观察者看到的只是粒子运动形式的不同,而粒子总的运动量—动量和能量是不变的。

统一场论认为任何一个相对于我们观测者静止的粒子,都不是真正的静止,而是以光速在穿越空间运动,我们观测者也可以认为这个相对于我们静止的粒子周围的空间时时刻刻以光速C在向外辐射运动。

因而任意一个相对于我们静止的质量为m’的粒子O点,统一场论认为都有一个静止动量m’C,当O点相对于我们观测者以匀速度v直线运动时候,相对论和统一场论认为都认为O点周围空间的光速运动在v的方向上不变,但是,在v的垂直方向上,光速C变成了√(C²- v²),写成矢量形式是Cv, 并且C- vv相互垂直。正是v使光速具有了矢量意义。

统一场论中认为光速度C方向可以变化,这种变化和v联系在一起,并且Cv在数量上满足以下关系:v/C = cosA ,A为vC之间的夹角。C- vv以及C满足直角三角形的关系,C是斜边,Cv上的投影等于v(详细论述,可以参考上面的“光速的本质”)。

统一场论认为粒子O点在静系(O点相对于观测者静止的参考系)中总的动量为m’C,在动系(O点相对于观测者以匀速度v直线运动的参考系)中O点总的动量为m(C- v),二者数量相等(m为动系中O点的质量)。

由于m(C- v)写成标量为m√(C²- v²),所以有: m’C = mC√(1- v²/C²)
化简为 m’= m√(1- v²/C²)
上式m’为粒子O点在静系中质量,m为动系中的质量。

统一场论的看法是,粒子的动量在静系中和动系中数量是一样的,即动量在不同的参考系中的数量是一样的,只是形式不一样的,也就是矢量形式的不一样。物质粒子运动的本质与观测者没有关系,不同的观测者只是看到了粒子有着不同的运动形式而已。

我们也可以设想,一个粒子O点相对于我们观测者静止时候,有一个静止动量m’C,当O点相对于我们观测者以匀速度v运动时候,O点运动时候的质量m随着速度v的增大而增大,式m’= m√(1- v²/C²)就是相对论中提到的质速关系。

从统一场论的思想角度,O点质量的增大是以损失光速为代价的,二者在数量上相互补偿。

统一场论把空间看成是由许多点构成,称为几何点,统一场论认为质量就是指粒子周围空间中有多少条以光速运动的几何点的位移矢量。质量和光速都反映了粒子周围时空性质,我们观测者从不同的角度去观测,就会有不同的表现形式。

对于能量,经典力学认为,一个质量为m的质点O点相对于我们观测者以速度v运动时候,在我们观测者看来,具有动能 Ek = 1/2 mv²。经典力学的动能公式来自于对质点做功的认识,一个质量为m的质点O,在力F的作用下,移动了dr一小段距离,速度由零变成v,F对O点做的功等于质点从O速度达到速度v时候的动能Ek

Ek = ∫v,0, F·dr = ∫v,0 dr·dP/dt =∫v,0 dr/dt·d(mv) =∫v,0, v·mdv = 1/2mv²(Ek= )
上式中P = mv是经典动量公式,v = dr/dt,质量m在经典力学中被认为是不变量。∫v,0,表示积分和积分的上标和下标。

下面从统一场论的动量公式导出动能公式,这样做,一个可以检验统一场论这个新理论和经典力学的自洽性,另一个可以和相对论的动能公式做个比较。

统一场论认为粒子O点在静系(相对于观测者静止的参考系)中总的动量P静 = m’C,在动系(相对于观测者以匀速度v直线运动的参考系)中O点总的动量P动 = m(C- v)数量是相等的。(m为动系中O点的质量),由于P动= m(C- v)的数量为m√(C²- v²),应该有下式: m’C = m√(C²- v²)
将上式右边的C从根号里提出来,化简为:

m’= m√(1- v²/ C²)
上式实际就是相对论中的质速公式,由上式可以求出 mC² – m’C² = m’C² 1/√(1 – v²/ C²)- m’C² ≈m’C²(1+ v²/ 2C² + —-)- m’C² = 1/2 m’v²

把上式和经典动能公式相比较可以看出,动能仅仅是质点的质量变化的一种表现。

相对论认为一个相对于我们静止的质量为m’的粒子O点具有静能量m’C²(C为光速),当O点相对于我们以速度v运动的时候,或者在一个相对于我们以速度v运动的观测者看来,该物体的质量增加了,(我们用m表示O点运动时候的质量)具有能量为mC²,相对论认为这是粒子的总能量,而经典牛顿力学中的动能Ek= 1/2m’v² 只是mC²和m’C²之差,也就是 Ek= mC²- m’C²。如果我们这样认为,粒子O点

在静止参考系中能量为m’C²,在动的参考系中O点总的能量为MC² – Ek,结果粒子在两个参考系的能量是相等的 MC² – Ek= m’C²。这样认识能量,一个验证了我们以上的想法,另一个是我们把能量与观测者联系了起来,物质点能量的量必须相对于一个确定的观察者才有意义。强调了不同的观测者,看到了能量有不同的表现形式,而总的能量的数量与观测者无关,这种观点应该比相对论的观点要合理一些。

总结一下统一场论中能量E和动量P的关系为:E = PC = m’C² = mC²√(1- v²/ C²)

把√(1- v²/ C²)用级数展开,上式可以写为:E = PC = m’C² = mC²√(1- v²/ C²)≈mC²(1-v²/ 2C²–)= mC²- 1/2 mv²。

统一场论认为物体的相互作用是通过空间进行的,A物体对B物体施加作用力,并没有把什么东西传给了B物体,而B物体的动量和能量总的数量是不变的,只是形式有所变化。

 

二十七、能量的本质

能量和动量的本质都是物体周围空间的运动量。

一个相对于我们观测者静止的质点质量为m,相对论认为有一个静止能量E = m C²,意思是指这个质点周围N条几何点的光速的平方,N的大小取决质量m。

能量是质点和空间之间相对于我们观测者运动变化形成的,空间、物质点、观测者三个东西一个都不能少,否则,能量就失去了意义。

 

三十、随时间变化的磁场产生重力场

 

统一场论核心是:随时间变化的重力场可以产生电磁场,随时间变化的电磁场也可以产生重力场。这里介绍的是:随时间变化的磁场产生重力场情况。

电磁学认为,一个相对于我们观测者静止的点电荷Q,在周围空间某处P点产生了静电场E,当Q点相对于我们观测者以速度v运动,Q点在P处还产生了磁场B,P处的合场为E + v×B.其中EB满足以下关系:

B = v×E/C²

当Q点相对于我们以速度v运动时候,如果相对于Q点静止的观察者认为P处也有一个速度v,P点在统一场论中被看成是几何点,当Q点相对于我们以加速度a运动时候,P点也具有一个加速度a,这个加速度在统一场论中是几何点的加速度,而统一场论认为几何点的加速度就是重力场,由此认定P点的加速度a就是重力场。

当Q点相对于我们加速运动,找到了P点的加速度a和电磁场E、B的关系,就找到了加速变化的电磁场和重力场之间的关系。

为此,我们将式B = v×E/C² 对时间t求导,有下式:

dB/dt = dv/dt ×E/C² + v×(d E / dt )/C²

认定a是加速运动电荷Q在P处产生一种由随时间变化的电磁场产生的重力场,可以看出,a的方向和万有引力场方向是相反的。

如果在这种情况下,电场E不随时间变化,或者说我们只考虑B和v随时间变化情况,上式可以写为:

dB/dt=a×E/C²

用语言描述上式是:随时间变化的磁场可以产生和磁场环绕的平面相垂直方向的重力场。这样,加速运动点电荷Q在周围空间P处的重力场A等于

A = a- a

上式告诉我们,加速运动点电荷Q周围空间P处的重力场A包括:Q静止本来就有万有引力场-a静和随时间变化的磁场产生的重力场a两部分。

Q在P处产生的磁场B、重力场 a、电场E的关系dB/dt =  a×E/C² 如下图所示:

张祥前统一场论(二版)

电磁场和重力场之间的关系,万变不离其宗,都是物质粒子周围空间相对于我们观测者不同的运动形式之间的关系。一句话,电磁场和重力场都是变化空间的不同形式。

 

 

二十九、加速运动电荷的电场和重力场之间的关系

 

统一场论的关键任务是找到电磁场和重力场的的关系,尤其 是能够用数学公式表示的关系。但是,由于场是物质点之间的空间的变化,物质点的运动形式的改变会对空间的运动(也就是场)造成影响,电磁场和重力场的关系 将随着物体和观察者的运动形式的改变而有所变化,所以,电磁场和重力场的关系显得复杂。

麦克斯韦方程组告诉我们,随时间变化的电场可以产生磁场,随时间变化的磁场也可以产生电场。在统一场论中也有类似情况,随时间变化的重力场可以产生电场,随时间变化的电磁场也可以产生重力场。

这里介绍的是加速运动电荷的周围的电场(简称加速电场0和重力场之间的关系。以下是推导过程。

设想一个相对于我们观测者静止的点电荷Q,在周围空间中一个几何点P处,会产生静电场E。当Q点相对于我们以加速度a加速运动几何点P相应的也会有一个加速度a 。允许有人会奇怪,Q点有加速度a,为何几何点P也有一个加速度a?

这个就要涉及到统一场论的基本思想,统一场论的看法是物质点具有的性质来自于物质点周围空间的运动,当这个物质点运动时候,会对周围空间运动状态施加影响。

举例来说,有两个观察者甲和乙,相对以加速度a运动,如 果甲看到周围空间中一个物体P点相对于自己静止,那乙一定认为P点相对于自己具有一个加速度a。如果甲看到周围空间中一个物体P点相对于自己以一个速度匀 速度v运动,那乙一定认为P点相对于自己具有一个加速度a和一个速度匀速度v两种运动叠加的方式运动。

空间几何点和以上的情况是类似的。

现在设想一个点电荷Q相对于我们观测者一直静止在O点,从时刻t=0开始以加速度a沿x轴正方向作直线加速度运动,在时刻t=τ时,速度达到了v = aτ,以后就以速度v继续作匀速直线运动。如下图所示:  张祥前统一场论(二版)

 

  为了简单起见,我们考虑的是v远远小于光速C,下面我们考虑在任意时刻t(t远大于τ)时电荷Q的电场分布情况。

在0-τ这一段时间内由于电荷Q的加速运动,它周围的电场线会发生扭曲,现代物理学认为这个扭曲状态会以光速C向外延伸,但是,现代物理学不能够解释为什么会以光速向外延伸,这个统一场论可以很好的解释。

统一场论认为,空间相对于我们观测者时时刻刻都在运动变化的。电荷周围有许多几何点相对于我们观测者以光速辐射式离开该电荷向外运动,高斯定理中的电场线就是这些以光速运动的几何点形成的。

以上的扭曲状态以光速向外运动,这个就像一个向四周匀速喷水的水龙头,一旦水龙头抖动一下,引起水流发生扭曲,这个扭曲状态肯定的以水流的速度向外延伸。

在t=τ时候,电荷Q停止了加速,由加速运动电荷Q引起 的电场的扭曲状态以光速C向外延伸,在上图中可以看到扭曲状态厚度为Cτ,夹在两个球面之间。这两个球面其中的后沿球面在t时刻已向四周传播了C(t- τ)这么远的距离,结果是以P点为中心,直径为C(t-τ)的球面。这两个球面其中的前沿球面在t时刻已向四周传播了Ct这么远的距离,结果是以O点为中 心,直径为Ct的球面。

由于从时刻t=τ开始,电荷Q作匀速运动,所以在这球面 内的电场应该是作匀速直线运动的电荷的电场。根据我们前面的设定,电荷q的运动速度v远远的小于光速C,,所以这球面内的电场在任意时刻都近似为静电场。 在时刻t,这一电场的电场线是从此时刻Q所在位置Q点引出的沿半径方向的直线。

由于t远大于τ,C远大于v,所以Ct远大于1/2vτ(即从O到P点的距离)。因此,扭曲状态的前、后沿的两个球面几乎是同心圆。随着时间的推移,以上的扭曲状态的半径(Ct)不断的扩大,以光速向外延伸、传播。

由高斯定理可知,电场线发生扭曲,不会改变电场线的条数,所以在扭曲状态的前后两侧面的电场线的条数是相等的。在v远小于C时候,这个扭曲的电场线可以当直线来看待。

我们选用与x轴成θ 角的那一条电场线来分析。由于从O点到P点的距离比r=Ct要小得多,我们可以把O点和P点看作为一点O(上图中标出的是P点),而OQ=vτ/2+v(t-τ) ≈vt .扭曲区内的电场E可以分成两个分量Er(沿半径方向)Eθ(垂直半径的切线)。由上图可以看出

Eθ/Er = vtsinθ/Cτ= atsinθ/C = arsinθ/C² 

根据高斯定理,由于电通量只和垂直于高斯面的电场分量有关,所以,电场线在扭曲区里连续就意味着Er分量仍然是库仑定律给出的径向电场,即

Er = q/4πε。r²

将Er = q/4πε。r² 带入式Eθ/Er = vtsinθ/Cτ= atsinθ/C = arsinθ/C² ,可得

Eθ= qasinθ/4πε。C²r 

以上电场Eθ垂直于电磁场的传播方向(这里是r的方向),并且只有在扭曲状态中存在,所以,它就是Q电荷加速运动时候所产生的横向电场。

Q电荷的电场按照统一场论的看法,是由于空间以光速运动形成的,当这种运动状态发生改变时候,相应的加速度a可以看成是空间具有的加速度,统一场论认为这个空间的加速度就是重力场。如何理解这种看法?

设想,甲乙两个观测者相互加速运动,认定自己所在的空间 是静止的,则对方空间中每一个几何点相对于自己都有一个加速度,这种加速运动的空间可以看则是重力场,和重力场本质上没有区别的。这个也体现了统一场论的 基本原理:一切物理现象都是来自于物质点和它周围空间之间的位置的变化。

把式Eθ= qasinθ/4πε。C²r = Er a r sinθ/ C²

改写为

Eθ/r = Er ×A/ C²

式中A = a 上式反映了加速运动电荷Q在P点产生的横向电场Eθ和径向电场Er、重力场A、矢径r、光速C之间的关系。

注意,A是由Q电荷加速运动引起电场变化而产生的,不是Q具有质量而引起的万有引力场,A虽然等价于Q点的加速度,但表示的是矢径r端点处的空间几何点的加速度。由于重力场的本质可以看成是空间中几何点的加速度,所以,也可以把A看成是一种重力场。

 

(如果A是由于电场变化引起的电荷Q的加速度,将其称为重力场合适吗?另外它与万有引力场有什么关系呢?如果没有关系,那么电磁场和万有引力场如何统一呢?)

 

但是,也可以这样理解,在某一个观测者看来,Q点相对于我们观测者以加速度a运动,它周围空间每一个几何点都有一个加速度a,可以叫重力场A = a

 

 

三十,解释麦克斯韦方程中随时间变化的电场产生磁场。

 

相对论认为,一个点电荷Q相对于我们观察者以速度v沿x轴正方向匀速直线运动(如下图),在v的垂直方向上的电场E(沿y轴方向)将发生变化,会产生和v以及E相垂直方向的磁场BBEv满足以下关系:

B = v ×E /C²

 

麦克斯韦方程认为,电流可以产生磁场,在电荷附近某处自由空间中,不存在其他电流的情况下,变化的电场E也可以产生和E相垂直的环绕磁场B,且满足以下关系:

B·dr = (d/dt )(∮s E·ds)/ C²

我们知道,速度包含了时间,随速度变化意味着肯定随时间变化,所以,应该可以从相对论中导出麦克斯韦的位移电流假设,下面来给出推导。

我们不作一般推导,给出最简单的点电荷、真空下的情况。

张祥前统一场论(二版)

在上图中,参考系x’y’z’Q沿x轴正方向以速度v匀速直线运动,Q静止于x’y’z’Q’系中的原点,我们来考察y’轴上一点P【在zyzO参考系中观察】变化的电场E和磁场B之间的关系。

为此,我们将方程B = E ×v/C²两边点乘一个微小的空间长度矢量dr(方向和B同向) ,结果为:

B·dr = (E ×v/C²)·dr = (1/ C²)(E ×dx/dt)·dr = (1/ C²){(E/dt)×dx}·dr = (1/ C²)(E/dt)·(dx×dr )

由于dx、drE(方向沿y轴)相互垂直,并且满足右手螺旋式关系,对于dx,就是P点在某一个微小时间内沿x轴方向的一段位移,正是由于P点运动了dx这么远距离,和dr相乘产生了一个矢量面元,我们用ds = dx×dr 来表示这个矢量面元,由于ds的方向和dx、dr相互垂直,和E同向,因此可以把ds看成一个小的高斯面,所以:

B·dr = (1/ C²)(E/dt)·ds

将上式两边取积分,结果为:

B·dr = (d/dt ∮s  E·ds)/ C²

这个就是麦克斯韦方程中随时间变化的电场产生磁场。注意,积分∮B·dr是沿B的环绕方向的线积分,∫s E·ds是高斯面积分。

 

 

三十一,光子模型

 

相对于我们观测者加速运动的电荷会在周围空间产生加速变化的电磁场,加速变化的电磁场使某些电子周围的力场和电磁特性消失后,再将这些电子带着以光速辐射式向外运动,这个就是电磁波,又称光。

光子模型一种是由单个电子相对于我们观察者以螺旋式远离我们运动,并且旋转的中心是条直线,在这个直线方向速度是光速。

第二种是两个电子绕一条直线旋转,同时又沿着这条直线平行方向以光速运动,结果是以螺旋式远离我们观察者运动,并且这两个电子在中心这条直线的垂直方向是对称的。

 

 

三十二、基本物理概念和导出物理概念

 

物理概念有的是基本的,某些物理概念是这些基本概念导出的。比如时间和位移是基本的,速度是由时间和位移所导出的。还有比位移和时间更基本的物理概念,下面是表示这些物理概念从高级、基本的到低级的示意图。

物质点、空间→时间、位移、场→速度、光速→质量、电荷→动量→力→能量、功→温度、光、声音、颜色等等。

 

 

三十三,统一场论的主要应用

1、造出可以光速飞行外星飞碟来

2、人工场

可以使人穿墙而过,而且人和墙都完好无损。人工场可以使造房子、工程、工业制造的速度百倍的提高,费用百倍的降低,可以在人类生产、生活、医疗—-的各个方面创造神话。

3、瞬间消失运动—-全球运动网

“统一场论”预言了一种不连续的瞬间消失运动—-加质量运动,全球运动网利用这种不连续的瞬间消失运动原理而建立。全球运动网加上GPS和互联网,可以使人员和商品在一秒钟之内出现在全球任何一个地方,包括在密封的房间同样做到。  

4、全球大规模无导线导电

5、汇聚太阳能接收器

可以在一平方米上接受上万平方米太阳能,解决人类能源危机,可以人为的减少某一个地方的太阳能,结合电子计算机分析,来强力的控制、避免有害天气的出现。

6、长生不老计划

人的意识和思维是人大脑中运动的带电粒子的运动造成的, 会对周围空间施加扰动效应,“统一场论”揭开了这种扰动的本质和形式。在人的大脑附近,记录这些空间的扰动效应,可以记录人的意识和记忆,从而进一步的把 人的意识信息拷贝下来,储存在电子计算机中,待以后人类科技发展到一定程度,再把这些意识信息安装在某个生物体上,使人长生不老。

 

 

三十四,解释外星人飞碟的飞行原理

 

有人认为飞碟是利用了反重力飞行的,在没有星球的空间区域,飞碟如何飞行?飞碟绝对不是用反重力飞行的,外星人的飞碟采用的是加质量运动原理(就是变质量运动,质量随时间变化的运动过程,、为了和加速度—-速度随时间变化的运动过程相对应,称之为加质量运动)。

比如,一个飞碟在相对于我们静止时候,质量为5吨,飞碟起飞的时候,首先位置不变,做加质量运动,就是飞碟的质量在变化,逐渐的减少,由5吨,变成4吨,变成3吨,变成2吨—-一直减到零,飞碟的质量只要为零,就一定自动的以光速在空间中运动。

相对论认为,一个物体相对于我们观测者如果以光速运动, 这个物体的静质量(就是和这个物体一同运动的观测者测量这个物体得到的质量)一定为零,外星人所掌握的的理论则反过来认为:如果一个物体相对于我们运动, 和这个物体一同运动的另一个观测者发现这个物体的质量为零,则这个物体相对于我们的运动速度就一定是光速。

以上就是飞碟飞行的基本原理。

为什么飞碟的静止质量一旦为零,就一定会以光速运动?飞碟又是如何实现静止质量为零的?

要回答以上问题,让我们一步一步来,首先我们要明白物体为什么会运动?

牛顿力学认为:任何一个质量为m的物体,相对于我们观测者以速度v(包括速度为零的静止的状态)匀速直线运动时候,有一个动量P = mv , Pv是矢量,m是标量。当这个物体的受到另一个物体一个力F(F为矢量)的作用,动量将发生变化,动量P(矢量) = mv随时间t的变化率就是力F,这样

F = mdv/dt

牛顿力学的核心思想是动量守恒,就是说两个相互作用的物体,组成一个系统,这个系统总的动量的数量是不变的,一个物体的动量可以传给另一个物体,一个物体得到动量总是另一个物体给的,而总的数量不变。

这样相互作用的物体的动量发生变化时候,牛顿力学认为相 互作用中物体的质量是不变的,动量变化的结果只能使物体的速度发生变化。比如,一个本来相对于我们静止的物体,由于受到别的物体力的作用,导致这个物体的 动量发生变化,又由于这个物体质量不变,结果使这个物体速度由零变成了某一个速度,相对于我们运动起来了。

相对论对运动的认识又前进了一步,相对论认为,高速运动物体的质量也会随时间变化,相应的相对论动力学方程为:

F = vdm/dt + mdv/dt

统一场论的理论更进一步,统一场论认为任何一个质量为m 的物体相对于我们静止都不是真正的静止,而是以光速C在穿越空间运动,也可以这样认为,物体周围空间相对于这个物体时时刻刻以光速C辐射式离开运动。因而 任何一个质量为m’的物体相对于我们静止的时候,有一个特殊的静止动量P 静 =  m’C。

当质量为m的物体相对于我们以匀速度v直线运动时候,(m为运动时候质量)空间相对于这个物体的运动速度在我们观测者看来,可以用矢量(C- v)方便的表示,相应的动量公式为

  P = m(C-v)

统一场论理论保留了牛顿力学的看法,认为物体的相互作用使物体的动量发生变化,物体受力的大小,就是动量随时间的变化率,将上式对时间t求导,就是统一场论动力学方程

F = (C–v)dm/dt – mdv/dt = Cdm/dt – vdm/dt – mdv/dt

统一场论认为Cdm/dt是电场力, vdm/dt是磁场力, mdv/dt是万有引力,也是牛顿第二定理中的惯性力F = ma,这些力都是质点相对于我们观测者在空间中运动形成的,本质上都可以认为是惯性力。

方程中的(C–v)dm/dt力就是加质量力,也是飞碟的动力学方程。以上分析告诉我们,飞碟使用的也是电磁力,不像某些人猜测的那样玄乎。

有一些和外星人接触的地球人,问外星人飞碟的飞行原理是 什么,外星人回答:使用电磁场、电磁场力,或者是顺水推舟、随波逐流,这些话都比较可靠,因为空间时时刻刻的以光速运动(实际是波动和直线运动叠加,也可 以认为是柱状螺旋式运动和波动的叠加),飞碟能够以那种奇异方式飞行,本质就是利用这一点。

如果有一些和外星人接触的地球人,问外星人飞碟的飞行原理是什么,回答的是:是真空能量、特殊元素,暗能量、反重力、虫洞之类的话,则这些都是不可信的。

我们现在来对方程(C–v)dm/dt展开分析。

飞碟的飞行原理本质上也是动量守恒决定的,飞碟相对于我们静止时候,周围空间会以光速C运动,我们称这个光速运动为飞碟的固有速度,当飞碟相对于我们以匀速度v直线运动时候,我们称速度v为飞碟的视速度(就是我们观测者能够看到的速度)。

视速度v会影响固有速度C的,试想,如果飞碟相对于我们观测者以光速运动,我们观测者认为飞碟已经追上了空间的运动速度,因而飞碟的固有速度已经变成了零了。光速的不变化恰巧是光速随着不同的观测者相应有不同的表现造成的,变和不变矛盾又统一,自然界就是这么的神奇。

飞碟本来具有的动量mC,当固有的速度C减少,质量m就会相应的增加,总的动量的数量仍然不变,这个就是相对论中的质速关系,统一场论也可以严格的用数学推导出来。

(C–v)dm/dt告诉我们,飞碟受到的这种力,只能 改变飞碟的质量,使飞碟的质量发生变化,而速度不变。但是这个速度不变又不是绝对的。一旦飞碟的静止质量变成了零,飞碟的视速度会突然的变成光速,这个又 叫转换时空状态,也可以说飞碟这个时候从三维空间变到了二维空间。从相对论角度讲,飞碟运动前方的空间收缩变成了零了。

这种速度的变化是不需要时间,可能我们不相信,飞碟的速 度的变化不需要时间,这个就意味着飞碟的加速度可以无穷大。其实,自然界中的光照射到玻璃上,被反射回来,在接触玻璃又被反射回来的一刹那,光速的变化是 不需要时间的,这个显示自然界有一种不连续的运动方式—质变。

我们可能有疑问,飞碟无穷大的加速度,里面的乘客如何受得了?这个原因是飞碟这个时候的静止质量为零,所以,里面的乘客不会受到这个加速度产生的力的影响。

以上总结一句话:飞碟静止质量为零时候,一定会以光速相对于我们运动。

接下来一个问题:如何使飞碟的静止质量为零?

统一场论认为,物体周围空间有旋转运动和直线运两种基本的运动形式,如果从空间的旋转运动角度看,以逆时针旋转是物体具有质量的原因。

前面有过论述:逆时针旋转空间是电荷的形成原因,我们要注意,空间逆时针旋转限制在一个二维平面的是产生质量和重力场的原因,而空间的旋转运动沿旋转的垂直方向延伸,产生的是电荷和电场。

因而飞碟周围空间也会以逆时针绕飞碟旋转,使飞碟具有质量。

很自然、简单的想法,我们找到一种反物质,周围空间是顺时针旋转,就可以抵消飞碟的逆时针旋转空间,使飞碟质量消失。这样我们有一个问题:宇宙有这种物质吗,如果有的话,飞碟不能够老是这么以光速飞行,飞碟也有停下来的时候啊。

外星飞碟真正使用的方法是利用变化的电磁场产生重力场的方法。

统一场论认为,任何一个带电粒子O点,相对于我们观测者 静止,在O点周围空间任意一处P点,会产生静电场E和重力场A,静电场取决于和P点重合在一起的几何点的光速C,重力场A取决于这个几何点指向O点的加速 度,当O点相对于我们观测者以匀速度v运动时候,P点处还产生磁场B,而磁场B是一个环量,B的瞬时方向和速度v、电场E相互垂直。矢量B取决于矢量E和 v的叉乘。

当O点相对于我们观测者以加速度a运动时候,在P点还产生了另外的一种由变化的电磁场产生的重力场A’, A’的大小取决于磁场B随时间的变化率,也就是a = A’。

变化磁场dB/dt的方向与A’和电场E相互垂直,满足叉乘关系。数学方程为

dB /dt = a × E/C2 = A’× E/C2

重力场A’的方向由O点指向无限远处空间,而O点静止产生的重力场A是从无限远处空间指向O点,这样由变化的电磁场产生的的重力场A’就可以抵消O点静止时候也有的万有引力场A,O点万有引力场被抵消,也就等价于O点质量的消失。

外星人飞碟中央鼓起部分都是呆人的,周围部分就是飞碟的推进系统,如同地球上一个加速器,里面有许多运动的带电粒子,操纵这些带电粒子按照某种特定的方式运动,就可以抵消全部或者部分飞碟的质量。

如果在地球上,外星人的飞碟也可以使飞碟的自身质量变成一个很小的量,恰巧等于飞碟排开空气的质量,这样,飞碟就可以悬浮在地球上空。有很多目击者证明飞碟喜欢这么干。

飞碟的关键是内部的带电粒子以什么方式运动,可以减少飞碟的质量,这个就牵涉到了飞碟的具体制造技术细节,,在这里不方便透露过多,不过,只要领会统一场论的思想,关键的要理解:随时间变化的磁场可以产生和万有引力场相反的重力场就完全的可以制造出飞碟来。

外星人的飞碟飞行原理也是利用自然界规律,本质上和发光原理是一样的,主要是飞碟能够对空间施加影响,比如,飞碟在空气中高速飞行可以没有声音,原因不是不和空气摩擦,而是飞碟可以产生一个斥力场,利用变化的空间把空气推开。

作者:张祥前 安徽庐江县人交流电话055187968515手机18714815159QQ1105974776邮箱zzqq2100@163.com

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