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物理解释:时间膨胀与万物的规则

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:相对论与相对时空观认为,飞船速度的提升会导致其时间维度变化,进而影响其中的一切物质,使飞船的时间流逝速度变慢。速度的确会影响时间,在相对论中,这被归因为时间与空间,时间被看作一种重要且神秘的物理量,它与物质相关联,否则无法解释时间效应。可以说,在对于时间效应的解释上,除了以太的存在仍然无法得到实验验证外,粒子—内部光子振动模型这个假设的模型近乎一个完备的解释。

物理解释:时间膨胀与万物的规则

回到第二个光子钟实验。为什么当飞船水平方向的速度达到0.8c时,光子钟在与飞船垂直方向上的速度会降低到原来的60%?

我们可以这样解释:

依据粒子—内部光子振动模型,粒子空间移动的本质,是其内光子在持续振动时的累积位移。但应用这个模型解释此类现象仍需要以太假说,因为根据以太假说,光波的本质是以太海的波动,所以其在空间中的速度恒定为c。

在这个实验中,对于地球上的光子钟来说,构成光子钟的每一个粒子在水平方向上的速度均为零,在垂直方向上具有10m/s的速度。我们可以暂且想象粒子内的光子正在垂直方向上往复振动,每个周期的振动都会使粒子向下移动一点,而这10m/s的速度是其持续振动的累积,这个过程中,光子在垂直方向上的速度是c。

然而,当飞船中的光子钟具有0.8c的水平速度时,所有构成光子钟的粒子在水平方向上的速度也达到了0.8c,粒子内光子在水平方向上的速度分量必然也是0.8c。而根据以太假说,粒子内光子在空间中的移动速度恒定为c,因此,在垂直方向上,粒子内光子的速度分量必定是0.6c。

既然粒子的速度是其内光子持续振动带来的累计位移速度,当粒子内光子在垂直方向上的振动速度由c降低到0.6c时,这个粒子垂直方向的振动速度也会随之降低到原来的60%。

如果每个构成光子钟的粒子在其垂直方向上的振动速度都会降低,这个光子钟整体向下的移动速度,同样会降低。也所以,当飞船的速度达到0.8c时,光子钟向下的速度也由10m/s变成了6m/s。

以上描述的便是如何应用粒子—内部光子振动模型来解释第二个光子钟实验中的现象。而在这样的假设下,相对论效应中的时间效应背后的机制也变得显而易见。(www.xing528.com)

电磁学的相关理论认为,粒子与粒子是通过速度同样恒定为c的电磁波相互联系的[4],仍然可以等同于光子钟模型。基于类似的计算,当飞船的速度很快时,飞船中一切电磁作用的效率都会降低。甚至不只是电磁力,无论强作用力、弱作用力还是引力,只要这些力学作用在空间中传递的速度同样恒定为c,那么随着飞船速度的提升,飞船上的一切力学效果都会降低,一切位移的效率都会降低,故而一切运动的速度都会随之减慢,一切计时工具都会变慢,如同“时间”变慢了一样。

相对论与相对时空观认为,飞船速度的提升会导致其时间维度变化,进而影响其中的一切物质,使飞船的时间流逝速度变慢。这是时间效应的本质。

而在引入粒子—内部光子振动模型后,我们就可以放下时间维度甚至四维时空这类认知,如果粒子真的由以光速运行的光子构成,那飞船的速度必然会导致一切物质在其他方向上的运动速度降低,一切计时工具的测量都会变慢,这是粒子结构带来的必然结果。

甚至我们会发现,随着飞船的速度继续提升,粒子内光子在速度方向以外的速度分量会越来越低。当飞船的速度无限接近光速时,由光子构成的粒子也就无法再向其他方向做出任何移动,但这不是“时间静止”,更不会出现速度超光速以后回溯时光的可能性,粒子的速度不可能超过其内光子的速度。

速度的确会影响时间,在相对论中,这被归因为时间与空间,时间被看作一种重要且神秘的物理量,它与物质相关联,否则无法解释时间效应。但它们到底是如何联系的?没有人能回答这个问题。而在粒子—内部光子振动模型中,这个现象被归因为粒子自身的结构,不再把时间假设为一种物质,而只是一种记录,速度增加与时间流逝速度减慢的关系是非常清晰的。

可以说,在对于时间效应的解释上,除了以太的存在仍然无法得到实验验证外,粒子—内部光子振动模型这个假设的模型近乎一个完备的解释。

当然,本书还需要对粒子是由光子构成这件事做出详尽的论述(这也是违背常识的),比如是怎样的机制限定了光子的空间位置?为什么没有质量的光子会形成有质量的粒子?这个模型是否有实验证明?质子的深度散射实验中的硬核粒子又该怎样解释?

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