第三节 暗子模型下的狭义相对论
一、时间的定义
首先,我们了解一下什么是时间,你之所以感觉到时间在流逝,本质上讲是因为你看到了物质的运动和变化。比如,你看到太阳东升西落,看到了天空由白变黑,看到各种物体在运动,于是你感受到了时间的流逝。当然,即使你没有看到这些,你自身的新陈代谢也会提醒你时间的流逝。总之,你要想感受到时间的流逝,你就必须有一个运动和变化的物体做参照。换言之,如果一切运动和变化都停止了,包括你自身的新陈代谢,那么你将无法感觉到时间的存在!由此看来,时间其实并不存在,那只是因为物体的运动和变化而带给你的感觉而已。也就是说,时间的定义是离不开的人感觉的。
提到时间,另一个重要的概念就是时钟。时钟是用来度量时间的标尺。通过时钟,我们便能形象的了解小时、分、秒的长短。而时钟其实我们知道,是根据地球的自转和公转运动来定义的。这样我们便知道了时钟的定义:就是一个“看上去”具有稳定周期运动的物体。而时间的定义就是用一个“看上去”具有稳定周期运动的物体去对比其它物体运动的过程。
这里有个关键的概念“看上去”。是的,一切所谓稳定的运行都是所谓看上去而已,你也许会说,我的钟表运行很稳定啊!然而问题的关键就是,你如何知道你的钟表运行的很稳定?如果你说你参照的是地球自转,那么你又如何知道地球自转很稳定?我们假设这样一种现象,让世界的一切运动都按比例变慢一半,包括你自身的新陈代谢,那么你还能感觉到其中的变化吗?显然不能,在你看来,世界好像一切都没有变化。因此,所谓稳定的运动,只是你的错觉而已。但是,细细想想,这种错觉其实也没有关系,只要我们不知道,又何必纠结那么多?时钟的选定,只要是你“看上去”稳定就行。
根据上文,我们很快就会想到光子核其实就是一个“看上去”具有稳定周期运动的物体,因为根据模型,光子核的转速都是V或者C,这样一来我们就可以把光子核当成时钟了。于是,因此我们对于一秒的定义就可以是,光子核旋转一周然后再乘以一个常数n。这样光子核旋转一周所需要的时间就是:1/n秒。
二、距离的定义
距离似乎要比时间好定义,两个不动的物体之间距离就是一定的,或者一个固定的物体长度也是固定的,这似乎毫无疑问。于是我们随机的选定一些尺寸,然后定义了米,分米,或者尺,而我们也从来不会怀疑这些尺寸会发生变化。
不过,我们还是设想这样一种情况,假如我们的世界都按照比例全部放大两倍,那么你能发现其中的变化吗?显然也不行!这是由于你参照的尺寸均发生了变化,你无法做出判断而已!但同样的,只要你不知道,你又何必纠结呢?只要我们认定的尺子,我们没有发现它的变化,那么我们就可以把它当成尺子,然后去丈量这个世界。
有了这样的概念,那我们该用什么来做尺子呢?对照时间的定义,你应该很快想到,我们其实可以用光子核的直径来做尺子!这样光子核的直径乘以k等于一米,光子核的直径就等于1/K米。光子核的周长就等于π/k。
这样根据定义,光速C=距离/时间=(π/k)/(1/n)=nπ/K,我们注意到,nπk都是一个定值,因此,光速就是一个定值。
于是距离的定义就成了:距离等于C*t,即光的速度乘以你所认为的运行时间。根据后文,由于时间t在不同的参照系下,值都不一样,因此,距离在不同的参照系,值也不一样。
三、运动物体的时间变慢公式
根据第二节的内容,我们知道,一切物体都是光子核的运动形成的,那么物体在暗子云流中的运动,就可以简化为,一个光子核在暗子云流中的运动。那么我们看看一个光子核在暗子云流中以速度V平运动会是什么情况。
当光子核在暗子云流中运动时,也就是相当于光子核具有了V平的平动速度,由于光子核的转动速度V转和平动速度V平具有关系式:V2平+V2转=C2,且ΔT=V转,这样经过转换就可以得到:
ΔT平=ΔT静(1- V2平/ C2)1/2,这正好就是相对论的钟慢公式。
上述现象也可以完全参照流体理论来解释,按照伯努利原理,当一个漩涡相对于介质作运动时,那么漩涡受到的流体斥力就会减少,于是漩涡的转速就会变慢!并且同样也可以推出上述公式。
这里必须强调的是,当光子核的转速降低的时候,那么形成电子的光子核漩涡转速也会降低,以至于宏观的一切变化速度都按比例降低。这样总体时间就减慢了,但是由于一切变化都是按照比例变慢的,于是处于该系统的人又发现不了时间的变慢。
四、运动物体的尺寸收缩公式
根据第一节,我们知道体积相当于组成物体的粒子的运动范围。由于一切物体都是光子核的运动形成的。那么我们考察物体的形状变化,就相当于考察光子核的运动范围变化。根据上文,我们知道,光子核能够形成的最简单粒子是电子——光子漩涡,下面我们看看电子这个光子漩涡,在空间中运动,光子核的运动范围会有怎样的变化。
根据暗子的空间模型,光子核流之所以能在空间中形成漩涡,实际上是由于暗子云之间的相互斥力给予的向心力,而根据伯努利原理,物体的运动会导致两端的斥力变小。这样一来。漩涡的形状就会变成如图9的模样:
图9
从图上漩涡形状来看,物体在运动方向上的长度的确变短了,再根据此刻漩涡的旋转线速度(C2- V2)1/2,可以计算出它的长度符合公式:L1=L0(1- V2/ C2)1/2。这恰好就是狭义相对论的运动物体长度变化公式。
五、光速不变的本质意义
1.物体无论如何运动,光速的测量值不变
在相对论里,光速不变是作为前提的,此刻我们根据光子的模型来看看,光速为何是不变的。当我们相对于暗子云流以速度V运动时,我们知道此刻我们的时间变慢了,即:ΔT平=ΔT静(1- V2平/ C2)1/2,而物体的长度也变短了:L1=L0(1- V2/ C2)1/2。假定从物体末段发出一束光至顶端,那么对于静止的我们来说,光速C= L1/ΔT平= L0/ΔT平。而对于物体来说,他始终觉得自己的时间和长度没有发生变化,于是C= L0/ΔT平。也就是说,无论我们处于任何参照系,我们的感觉都会认为光速是一个确定的值!但是通过分析我们也可以知道,假如物体的时间不发生变化,那么他将会发现自己参照系的光速变慢了!因此,光速不变的本质意义就是自己由于发现不了自己的时间变化,而导致的一种错觉。同时,这种错觉也导致物体发现不了自己的长度变化。
2.空间暗子云流动时,光速不变
另外一种光速不变的情况是,当空间暗子云形成流动时,光速相对于静止的暗子云是否会改变?下面我们进行定量分析:假设暗子云流相对于静止暗子云流以速度V运动时,根据暗子的速度任何情况下都是C,此刻在暗子云流中形成的光子核的转速就是:(C2- V2)1/2,这样一来,相对于运动的暗子云来说,此刻光速实际上变成了:(C2- V2)1/2。
但是,我们知道这个光速是建立在暗子云流以速度V运动的基础上,因此,对于静止的暗子云来说,光的速度依旧等于:(((C2- V2)1/2)2+ V2)2=C,也就是说,无论暗子云流如何运动,对于静止的暗子云来说,光速依然不变。