时间

(《新发现》专栏,勿转)

我过去写过一篇专栏《时光之箭》,谈的是时间的箭头,即时间流动的单向性。我们记得过去,却不知道未来;泼出去的水收不回来,煮熟的鸡蛋不能还原成生鸡蛋;人类由小长到大,渐渐衰老,却不能返老还童。这些日常看到的现象都说明时间的单向性,这是时间最为有趣也最为深刻的特性。

但是,撇开时间的单向性,我们想问,在物理学中,时间究竟是什么?很遗憾,直到今天,除了一些操作性的定义,我们并不知道时间究竟是什么。时间的操作定义与人们心理上感到的时间很类似,也就是说,当我们感到变化,我们觉得时间流过,或时间在流逝。所以,时间和变化即运动有关。为了量度时间,我们需要找到可以信赖的运动,例如天体在天空中的位置的变化。一天,就是太阳升起落下和再升起,或星星在天上东升西落一个周期。一月,是月相变化的一个周期。一年,是地球绕着太阳运动的一个周期。所有这些都和周期运动有关。有时,我们觉得这样定义的时间并不准,这和周期是否是严格的有关。现代授时技术已经用到了原子钟,这是基于某些原子的跃迁频率。

以上时间的操作性定义基于一个假定,即时间的均匀性,或某种周期运动本身的均匀性。这看上去有点同义反复,但并不完全是这样。时间的均匀性和时间的另一个性质密切相关,就是物理定律在时间上的“平移不变性”,一个物理定律在一万年前是如此,一万年后也是如此。周期运动是物理定律的一个结果,所以周期运动的一个周期是均匀的。在牛顿力学中,时间是均匀流动的,在爱因斯坦的狭义相对论中,时间同样是均匀流动的。时间的均匀性和物理学中另一个深刻的现象有关,就是对称性意味着一个守恒的物理量。物理定律在时间上的平移不变性是一个对称性,其对应的物理量是能量,能量守恒和时间平移不变性是同义语。我很难用一个形象的办法解释为什么时间平移不变蕴含能量守恒,我们可以将这个关系作为物理学的一个结论接受下来。当然,如果你接受量子力学的一个基本定律也能理解时间和能量的关系。在量子力学中,频率与能量成正比,那么,时间的均匀性意味着频率的不变性,也就是能量守恒了。

在物理学中,无论是牛顿力学体系还是爱因斯坦的狭义相对论,空间也是均匀的,就是说,你在一个实验室发现的定律,在另一个实验室同样适用。空间的均匀性也意味着一个守恒量,就是动量守恒。我们同样可以利用量子力学解释两者之间的密不可分的关系。在量子力学中,动量与波长成反比,如果空间是均匀的,那么一个波长传播到另一个地方波长不变,意味着动量守恒。

在牛顿力学体系中,时间独立于空间均匀地流逝,即使牛顿力学具有伽利略相对性,但这里的相对论性只涉及到空间,不同惯性参照系中的空间不同,时间却完全一样。在狭义相对论中,时间不再是完全独立的,新的相对性原理要求不同参照系中的时间和空间都不同,在从一个参照系变到另一个有相对速度的参照系时,时间和空间之间有线性变换。但是,即使在狭义相对论中,时间和空间还是完全不同的。例如,一个参照系中静止的时钟标志的两个不同的时间被看成两个事件时,在另一个参照系中不会变成同一个时间在空间上不同点的事件。用专业的术语说,类时间隔的事件不会变成类空间隔的事件,反之亦然。

在没有引力的情况下,时间和空间看起来是一种先天的存在,尽管在相对论中这种存在和运动以及事件不能分开。当引力介入时,我们应该采取爱因斯坦广义相对论的观点,不能再认为时间和空间与其他存在无关。在粒子理论中,其他存在无非是场或粒子。广义相对论告诉我们时间和空间像粒子和场一样,是由动力学决定的,一直在变化、弯曲。时间和空间的量度本身不是给定的,而是演变的。但是有一点广义相对论也没有完全改变,就是事件的集合形成的连续体本身似乎有某种意义上的独立性,虽然事件之间的时空关系(是类时间隔还是类空间隔,以及量度)不能独立于物质。

和现代引力理论一样,量子力学也给予时间特殊的地位。在决定波函数演化的方程中,时间被单独地挑出来。波函数决定一个物理系统的一切,含有在一个给定时间系统的全部信息。如果我们想得到该系统在另一个时间的全部信息,我们用到波函数在时间中的演化方程。有人试图将演化方程“协变化”,即把时间和空间尽量放在同等的地位,时间依然与众不同。如果我们将引力和量子力学结合起来,会发生让时间显得更为独特的事情,因为时间和空间本身也是动力学变量,我们不再有演化方程,我们只有“静态”的方程,这个“静态”方程决定的波函数其实隐含着时间,因为时间只是波函数中的一个动力学变量。但是,如果我们试图给予波函数一个物理解释,我们似乎不得不挑出某一个变量作为时间(例如宇宙的平均大小,或者某处的一个变量如你们家的时钟)。从这个角度来看,尽管可以用几乎是 “任意”的变量来作为时间。但一旦将这个时间取好了,这个时间就是标志整个宇宙的时间,有某种意义上的“绝对”性。

对时间是否是绝对的目前还存在争论。多元宇宙观点认为我们的宇宙只是时空上相互连通的很多宇宙的一部分,我们原则上不能与多元宇宙中的其他部分建立联系。既然不能建立联系,谈我们的时间就是他们的时间就变得没有意义,也就是说,多元宇宙不同的部分有着独立的不同的时间。最近,Lee Smolin开始反对多元宇宙,认为宇宙中只有一个时间。上面提到的量子力学和引力的结合的结果似乎支持Smolin的观点(这样也就不该存在多元宇宙)。不过,我们对宇宙波函数的物理意义并不清楚,所以,现在就排除多元宇宙似乎为时过早。总之,时间在物理学中仍然是一个最难以理解的概念。

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关于 李淼

中国科学院理论物理研究所研究员
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时间》有 138 条评论

  1. blade master 说:

    看着都挺强的,不知道有谁能把陈省身先生证明的高斯-邦尼定理(包括高维黎曼流形)推导或写出来。

  2. 地球人 说:

    101 blade master

    2009年6月12日 18:36:38
    看着都挺强的,不知道有谁能把陈省身先生证明的高斯-邦尼定理(包括高维黎曼流形)推导或写出来。

    ==========数学不等于物理的。最简单的问题要数1+1=2吗的问题拉.
    在冯-刘扭称实验里有体现的,还有鸡毛-铁球实验啦.要阐明它还真不简单哪.

  3. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    (下面的表述我略去公式)
    现在还只是一个草稿,根据我的观点,理论可以得出以下几个结论
    1:Lorentz对称性在接近普朗克时间时遭到破坏;

    2:时间是绝对的(时间之箭)

    3:一定条件下可以得到狭义相对论的所有内容,而且还可以得到我们现有的量子力学定律;

    4:黑洞信息最终还是丢失了,而且不可能被恢复.如果有人问,信息去了哪里,将毫无意义,因为在我们的理论中,空间概念首先被放弃了,而且时间概念也被刷新了! 科学决定论就此终结,我们不能准确的预言未来!而且这种信息丢失不依赖于具体的”量子引力理论”;
    还可以得到结论,所谓多元宇宙也就没有意义了!
    遗留困难:
    这一理论具有”超越”于我们认识过的协变性,但是牛顿引力定律(新解)不具备这一理论所要求的协变性,因此我们必须修改牛顿引力理论,最后必然导致我们一直认为的”量子引力理论”,那么广义相对论作为一种极限被包容其中 .现在我还缺少一个原理,当然不是等效原理,但是需要对等效原理做出某种解释,但是我还不知道如何获得这样一个引力理论的数学基础!(注意在这样的理论中,几何被代替了)印证了斯莫林的观点,广义相对论和量子力学都将时间概念弄错了.
    李老师:
    走到这一步,我基本上已经明白.我们到现在没有建立一个完备的量子引力理论,实际上是我们固有认识论的缺陷造成的.”量子引力”这一名称显然是一个误倒,因为我们始终没有抓住问题的本质 .我想引力场量子化的观念再也站不住脚了,即使我们讲出很多引力场需要量子化的理由,但是需要的事情,但不一定能够做到!
    也可以相信,按照上面所提到的通向”量子引力”的道路,那么目前其他的量子引力方法将被排除,但是弦论将被留下来.这些天很热的霍扎瓦理论,也就没有多少意义了!希望李老师,继续给这个理论泼冷水 :-)

  4. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    李老师:

    根据我上面所将要阐明的见解,可以得出结论,时间机器是不可能制造出来的,除非打破量子论的限制!

    因为时间关系,上面列的一些地方有些模糊,请谅解.在暑假我会仔细的做这件事情!

  5. 李淼 说:

    中学生(Sauo-peng Kowh):

    没有公式的确比较模糊。

  6. 地球人 说:

    105 李淼

    2009年6月12日 21:56:35
    中学生(Sauo-peng Kowh):

    没有公式的确比较模糊。

    ========李教授好,物理大篇幅用文字描述的,数学在于统计

  7. xexz 说:

    哈哈,李老师,中学生(Sauo-peng Kowh) 这孩子有戏,俺看您考虑一下把他(她)收了吧,哈哈,不过看起来,他该是 Lee老师的粉丝 :D

    给中学生的建议,眼界再开阔点,对古往今来的各门各派的哲学本体论,认识论都该有所深入的了解,如果不喜欢就捏着鼻子看,你还很年轻,有这个本钱,有这个时间,不急着结论,不着急认为谁的观点是正确的。

  8. 李淼 说:

    xexz:

    我对待治学是传统的观点。

  9. xexz 说:

    李老师:

    该突破了,不过肯定不是在咱这一代了,李老师完全可以自己搞个‘椭圆研究所’嘛,哈哈,说不定过个几年土鳖都进化成了洋鳖,肯花点钱附庸风雅也未可知呀,纯理论又花不了几个,机会要来了 :P

  10. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    xexz:
    我不是谁谁的粉丝 我不喜欢粉丝两个字 :-)

    哲学可以害人,也可以救人。也不一定 ;-)

  11. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    李老师:

    根据将要阐明的观点,那么当信息量趋于无穷大时,等价于一个无引力的理论,这让人很快会联想起Ads/CFT对偶。还有一点就是将来必须对等效原理做出解释,意味着我们就要了解到惯性质量和引力质量相等的原因是什么?
    很荣幸,通过你的博客我认识了一位同学,他下学期就要到数学所做博士后了。我现在与他谈的很好,他可以更多的帮助我了。不过我还知道怎样建立满足这一新的协变性的数学基础。因为我们传统的几何已经不适用了,不过爱因斯坦建立广义相对论的经验可以借鉴,这条“量子引力”道路就好走多了 ;-)

    这里不能打出公式,只能做那些文字论述了。暑假我才能安静的做这件事情,毕竟学校很吵 :9 |-)

  12. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    ……不过我还知道怎样建立满足这一新的协变性的数学基础……

    少个字 应该是”…… 不过我还不知道怎样建立满足这一新的协变性的数学基础……”

    总之,目前的”量子引力”路线是不正确的,甚至还有点”吹牛”的嫌疑. 不过我们正在处于一个非常神奇的时期,我们正在处于一个非常好的时代. 希望同学们都要努力

  13. lixkyx 说:

    显然这位郭同学是Lee Smolin路线的支持者,

  14. lixkyx 说:

    还是很有才气的。提个建议:在北师大有一个坚持该研究思路的整整一个团队。建议郭同学和他们多多交流合作,彼此启发激励,相信对双方都会有好处的。

  15. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    lixkyx :

    不完全是,也不完全不是。我也有自己的观点,而且需要自己的观点。但是最终答案只有一个。 Lee Smolin搞圈,但我不太相信这些,背景我们就应该放弃了,原理应该是全息。
    I think that gauge/gravity (AdS/CFT) duality gives a realization of
    background independence to a large extent. But I think it is the
    wrong question. The real principle is holography, which is also
    realized in AdS/CFT. This is something new, and much more specific
    and constructive than `background independence.’ It is what I am
    working to understand better.

    北师大的研究思路我也不同意啊,我想你没有明白我上面所提出的问题,或者是我没有说清楚

  16. xexz 说:

    哈哈,收了,收了,迟早也是全息暗能量的嘛 :D

    对了,李老师,您的那个俺叫‘淼统计’的(引用淼语录:“是的,产生负压强的统计物理不简单。我们的建议,还是等我们的文章出来了再谈吧”)搞得咋样了?说说进展呗?

  17. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    lixkyx :

    我属于弦派的,这边倒的比较多点。也有些支持那边的人 。当然还是以自己的观点现在为住,我现在怀疑弦论可能有点重要问题,我们需要发现那个基本的东西

    李老师:

    我知道 ,放弃空间或者时间概念是要付出很大代价的,几何这样强大的工具就不能用了。但是也许我们已经别无他图,但是怎么建立这样的引力理论,现在有数学上的严重困难!不过再次表明,引力相互作用有着其他相互作用所不具有的特殊性质!

  18. 李老师,写好了:http://sclover.mysmth.net/
    另外,麻烦李老师把我的博客加到链接里面:)

  19. 李淼 说:

    李立同学Lagrangian:

    已加。

  20. 袖袖 说:

    中学生(Sauo-peng Kowh) ,
    粉丝有什么不好?
    你要能教会我我想知道的东西,我做你粉丝,嘿嘿.
    :)

  21. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    袖袖:

    我只是讨厌粉丝这两个汉字,或者你可以改成几个这样的名字,或者谁的追随者那样的东西!

  22. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    袖袖 :
    在量子力学中,基本上都是定域描述,但是 ,他们都披着定域性的外衣,实质上是非定域的.自上世纪90年代的实验也显示出这一点,量子非定域性意味着微观世界存在内部时空.在量子力学中,完备本征函数形成了希尔伯特空间.我们把不是普通三维空间的坐标或者变量,叫内部变量.我们把普通的三维空间和一维时间叫做外部空间.那么在狭义相对论中普通的四维时空的位置和动量就可以描述一个粒子的状态!虽然我们没有理由将外部时空描述推广到量子力学所要求的内部时空,但这样总不能让人舒服!按照狭义相对论的观点,事件就是指某个时刻,在某个地点发生的事件,这个事件是用是时空坐标来刻画的.在量子力学是用内部变量来刻画的,自旋等确定的状态我们叫做量子事件,.但是从量子力学来看,波函数或者概率幅就是反映这个事件的过程的实在.我认为,世界不是一成不变的事物的集合,而是过程的集合.但是根据上面的观点,狭义相对论没有反映出这一点.为了将两者对事件的不同描述统一起来,我放弃了空间概念,我认为信息才是最重要的.比如我们一起去听李淼老师讲课,当老师在黑板上写下爱因斯坦引力场方程的时候,实际上我们不在乎与黑板的距离是多少!而是我们得到了我们想要的信息,那么方程左边的信息和右边的信息被我们眼睛接受到的必然是同速度传输,否则我们会宣称说,这个黑板不是平面! 还有一个简单的例子,根据经典力学和相对论的观点,火车到达和我们的手表指到7点是一个同时性的事件(大概是说),并且可以用普通的坐标和时间来描述.那么在我看来是因为火车的到达和7点的信息被我们接受到的时候传输速度是相同的,我们仍然沿用计算机科学的观点,信息的速度单位是 Bit/s 根据这样的观点,实际上我们的世界是”平”的….
    也许上面就可以看出,爱因斯坦当初为什么不给狄拉克写诺贝尔物理学奖提名了
    虽然我们没有理由说狭义相对论的光锥规范描述和量子力学的非定域性描述存在矛盾(因为两者处理的是不同范围的物理现象),但是没有将两者对事件的描述统一起来,肯定不会让人满意,更不用说引力现象了.弦论就让他去徘徊吧!
    平地…….平地…….

  23. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    李老师:

    我的观点就是上面大概所描述的,也就是量子事件和经典事件用信息和信息速度变量统一的描述,进而也就是这样的确定事件.那么我们这个世界本源就是信息的,空间,物质和能量, 膜 只不过是信息的”二级物”!

  24. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    袖袖:

    之所以我讨厌粉丝这两个字,是因为有个甘肃的女孩子是一个明星的粉丝,最后追到香港,导致这个女孩子还有他的爸爸在香港自杀身亡!

    在我心里,物理学史上最伟大的英雄是:爱因斯坦,玻尔和海森堡

  25. 袖袖 说:

    我感觉学习还是乖乖的听老师的话少走弯路.以前我不听话,付出的比别人多,得到的不如别人.
    当然不听话的学生可能独立思维能力强.
    嘿嘿:)

    中学生(Sauo-peng Kowh)
    没有公式?
    :)

  26. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    袖袖;

    当然这里不能给出公式,上面所讲的就是这个理论起源最简单的例子,用信息来解释引力 :-)

  27. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    袖袖;

    根据信息论,
    \S=-K_B\DeltaI, 我们必须在信息量子引力中直接导出信息的微观表达式,进而也就是给出了黑洞熵的微观起源!
    有人在我博客留言,也提到这一点
    http://blog.sina.com.cn/u/1611234080
    你的博客好像还是打不开

  28. 中学生(Sauo-peng Kowh) 说:

    \{S}=-K_b\Delta{I}}

  29. 闲暇 说:

    中学生(Sauo-peng Kowh)
    2009年6月13日 8:30:11

    ……不过我还知道怎样建立满足这一新的协变性的数学基础……

    少个字 应该是”…… 不过我还不知道怎样建立满足这一新的协变性的数学基础……”

    总之,目前的”量子引力”路线是不正确的,甚至还有点”吹牛”的嫌疑. 不过我们正在处于一个非常神奇的时期,我们正在处于一个非常好的时代. 希望同学们都要努力

    关于数学基础可以提供个人名,希望对你有帮助:Elie Cartan。

    你的中文实在让人头痛,下次发言说英语吧。

  30. 闲暇 说:

    To Sauo-peng Kowh:

    you need to undertand “espaces généralisés”,that is Cartan Geometry.

    good luck

  31. 李三清 说:

    理论规则之总则:一切都要求定义!只有定出独一无二的意义后,才能实验检验,才方便证伪.否则,只能是概念物理,公婆自言自语罢了.
    定义有两种方法:1,总结,包括公设,假设或者定律.
    2,理论推理,就是用定义进行定义,就是推导,这种定义包括:推论,定理!
    理论规则之常识原理1,定义A推导定义B,绝对不能再用定义B,来推导定义A,否则,循环论证.
    (举例说明:F=MA定义了惯性力,我们绝对不能再用M=F/A来定义惯性质量)
    理论规则之推论1,任意理论体系,总有不能理论推导或者理论证明的定义,它们就是源头公设.
    举例:空间三维,就是总结的,没有什么理论能推导出空间三维.

    理论规则之定律1:时间,空间只能公设,不能推理,只能总结,不能理论证明.
    这个定律彻底解决时空问题!当然,这个定律也彻底推翻:所谓弯曲时空,多维时空,量子时空等等,一切试图推理时空的所以理论体系!
    时空它不能证明,不能推理.
    反之,只要你推导时空,就是循环论证.

    只要我们制定严格的理论规则,时空问题比牛顿三定律还简单!

    我还是自己回答公设与假设的区别与联系吧:
    公设:不以任何理论定义为前提,直接总结的定义.
    假设:以公设或者定律或者其它定义为前提,凭直觉进行假设的定义.

    公设不能证明,假设终究能被理论证明.
    公设只能实验证伪,假设绝对不能违背公设.

    当今理论物理,急需要严格的理论规则,有了严格的理论规则,我们就能将任意理论体系规范化,将任意理论体系里的所有物理名词进行归纳归位:1,它是定义还是概念?
    2,如果是定义,那么,它是公设还是假设还是定律,还是推论还是定理.
    检验基本方法:1,假设或者定律,是否违背公设!
    2,推理是否合理.
    3,实验检验!

    如今理论物理的通病:循环论证!违背前提(公设),胡乱假设!

  32. 记性感觉都不好 说:

    中国预印本服务系统

    光速可变

    摘 要: 洛伦茨变换自相矛盾,不能解释光速的各向同性。光速不变使物质的运动陷入不可知,根据天体光谱的红移、蓝移、横向红移、光行差,可知光速可变。
    关键词:光速不变,洛伦茨变换,光学多普勒效应,光行差
    1. 引 言
    狭义相对论在历史上产生了好几个悖论,从来没有一个科学理论有这么多自相矛盾。如果光速可变,就不会再存在这些疑问,通过对洛伦茨变换的延伸推导,通过对迈克尔逊——莫雷实验、光行差、光谱多普勒效应几个实验和观测现象[1]的仔细分析,有力地说明了光速可变,因为在光速不变的前提下,物质的相对运动将变得不可知。
    2. 洛伦茨变换
    洛伦茨根据对光速实测不变的事实,为了保持相对光波运动的观测者光速不变,洛伦茨提出了尺缩变换式:

    这是一个线性变换式,只有当观测者相对光波以 相对运动时才适用,洛伦茨在这里犯了一个严重的错误,他显然根本没有理解当观测者相对光波以 相对运动时的情况,他认为洛伦茨尺缩变换式同时适用当观测者相对光波以 相对运动时这两种情况。
    当观测者相对光波以 相对运动时的洛伦茨尺胀变换式:

    所以即使在以太系中洛伦茨变换也是不自洽的。
    如果不管洛伦茨变换自不自洽,假设长度不变、时间改变,根据光速不变公式: 得到洛伦茨时慢和时快两个变换式。
    当观测者相对光波以 相对运动时的洛伦茨时慢变换式:

    当观测者相对光波以 相对运动时的洛伦茨时快变换式:

    在洛伦茨变换式中假设时间是线性改变,而时间是非线性的,根本不能线性改变。假设观测者的时间在一个光波传播的线上线性改变,那么相对这个观测者任何线性传播的光波的线性时间有相同量的改变。例如:观测者相对光波以 相对运动运动,时间线性变慢,观测者相对这个光波光速不变,但相对这个光波传播线垂直线上传播的光波,并不随观测者时间变慢而速度变慢,这使得垂直线上传播的光波相对观测者超光速传播。事实上当观测者相对光波以 相对运动时这两种情况,有两个不同的洛伦茨时慢和时快变换,已经证明时间非线性。
    假设长度和时间全改变,可以把光速不变协变总量按比例分配给长度和时间。
    当观测者相对光子以 相对运动时,爱因斯坦的洛伦茨尺缩时慢变换式:

    当观测者相对光子以 相对运动时,爱因斯坦的洛伦茨尺胀时快变换式:

    爱因斯坦的洛伦茨变换式也不自洽,狭义相对论根本不可能实现光速不变的协变,这使得广义协变也变得毫无意义。和观测者瞬间相对静止的加速系中时间变慢,但光子相对加速系的运动速度并没变慢,这使得加速系中光子速度超光速。引力场中时间变慢、光子速度变慢得到光速不变,但在不同的引力场强中时间的快慢不同,这就使处于一定场强中的观测者,测出不同场强中的光速不同,这就是光速可变。
    原子钟频率受重力和加速度影响,是因为重力和加速度惯性力使原子钟内电子云轨道发生了变化,正象Zeeman效应和Stark效应中电磁场使光源光谱变化一样,引力场也有同样的效果。用相当于地球引力的弱电场或弱磁场作用于原子钟,对比一下原子钟频率变化。
    狭义相对论得出的质能互换也靠不住,当观测者相对光子以 相对运动时,需要观测者的质量增加,当观测者相对光子以 相对运动时,又需要观测者质量减小。由于高能粒子储能环中的高能粒子速度至今无法测定,这些高能粒子的速度可能超光速。如果高能粒子的质量增加,地球引力对高速粒子的作用会变得显著重要,这需要极强的偏折磁场才能抵消高能粒子向下的强重力拖拽,但目前的高能加速器储能环并没有这种装置,高能储能环照样运行无误。
    3. 光速
    光子从介质中透射并不是真能透过去,而是不断被介质中的电子接收和发射形成次级发射,所以在介质中测量光速变不变毫无意义,因为介质在这里已经变成了次发射光源,入射介质中的光子已经转化成为介质发射的光子。介质的次级发射过程即时短促,介质中的电子接收和发射入射光子的次级发射过程需要一定的时间,可以形成对入射光子的拖拽,还延迟了入射光子在介质中的传递速度,这些得到实验充分证明。迈克尔逊——莫雷实验测得太阳光在介质空气中光速各向同性,介质空气对入射的太阳光次级发射,空气相对实验器材是静止的,所以测得太阳光在空气介质中光速各向同性。
    光子相对运动角度和速度符合速度合成规律,天体光谱的红移可以用天体远离地球的速度和标准光速合成解释,天体光谱的蓝移可以用天体接近地球的速度和标准光速合成解释。横向红移也可以用天体速度和标准光速合成解释,相对地球横向运动的天体发射的光子,当这个光子在天体横向运动反方向上的分量速度等于天体横向运动速度,这个光子就沿直线向地球运动,这个光子相对天体的发射角度并不直线指向地球,天体光子向地球的运动速度仅仅是这个光子相对天体发射的标准光速在地球方向上的分量,这个速度显然比标准光速要慢,所以就产生了横向红移。
    光行差是格林威治天文台第三任台长 J. 布拉得雷 ( J. Bradley 1693~1762 ) 发现的。天体光子向太空望远镜面和地球大气入射的角度和速度是天体光子相对介质横向运动速度和纵向运动速度的合成,天体光子被介质表层次发射成介质光子,介质光子有多普勒频移并形成光行差。在介质的运动状态没有改变的条件下,如果这个天体光子转化的介质光子再射出介质,一个相对初始的天体光子没有横向运动的观测者,观测到从介质射出的光子保持初始天体光子的方向,介质射出光子产生的横向多普勒频移正好抵消了天体光子入射介质时产生的多普勒频移,如果不考虑介质对入射光的拖拽,观察者看到的好像是初始的天体光子。
    如果光速可变,运动的天体在不同位置发出的部分光子能被我们同时看到,我们在同一时间观测到运动的天体一段时间的运动状况,而事实上我们只是在一瞬间观测到运动的天体一瞬间的状况。我们知道恒星间存在着星际分子,星系间同样存在分子,星际分子在太空中是无处不在的。当光子经过星际分子时,光子被星际分子次级发射,天体的光子变成了星际分子的光子,天体的光子显然要通过星际分子这一介质,我们也就不会同时看到同一天体在不同时间不同位置发出的光子。
    天体光子在被星际分子次级发射的过程中,光子部分能量会被星际分子吸收,这使得天体光子表现出宇宙红移。背景辐射是星球和星际物质辐射的结果,地球周围是密密麻麻的银河系恒星以及恒星间的星际尘埃和星际气体,甚至还有行星和卫星,微波探测器的任何视角都覆盖银河系若干的恒星及星际物质,向银河系中心区域探测到的所谓宇宙背景辐射肯定最强,沿着银河系盘面方向次之,垂直盘面方向最弱,同时还要考虑星际物质和地球周围的太阳风对微波辐射的散射。
    4. 结论
    本文给出了光速是可变的,光行差、光谱多普勒效应是对光速可变的有力支持,星光没有拖拽现象是由太空中无处不在的星际分子造成的。光波在以太介质中传播的洛伦茨尺缩变换式不普适,从而导致爱因斯坦推导的洛伦茨变换建立在错误的基础上。

    参考文献
    [1] 马文蔚,物理学,北京:高等教育出版社,1999

    E-mail:2zcsz2@gmail.com

  33. 理论物理 说:

    (时空扭曲)一个专门讨论研究理论物理的QQ群60734118
    欢迎所有爱好超弦和相对论的朋友都加入本群:60734118
    这是个200人高级群,里面有很多热爱超弦、相对论和喜欢讨论问题的朋友。
    自己一个人学理论物理无助于开拓眼界,如果对理论物理有一定基础的人,也能在群里帮助更多的人理解超弦。
    科普对所有人都有很大助益,我相信只有更多的人讨论科学,热爱科学,整个社会对科学研究的支持和认可才会更高。
    请所有喜欢牛顿和爱因斯坦,热爱科学的朋友都加入我们吧,科学需要您的力量,团结起来,让我们一起进步。

  34. mr.mr 说:

    时间是运动状态之间的联系。
    时间之所以是单向的,因为宇宙中存在运动发展。只要有运动,时间就不断流逝,而不关具体是什么运动。

  35. 酷酷小狼 说:

    我认为时间是不存在的
    我是酷酷小狼,我要事先声明,对于高等物理,既然没有几个人清楚,那么我——一个充满奇思怪想的中学生,也有发言权。
    别笑~
    我认为时间是不存在的,宇宙是物质的,物质是几何的,几何是空间的,而所谓的时间实在没有实在的意义,它只在变化中存在。假定时间存在,再假定有这么一段时间(在时间的确存在的前提下),宇宙之中的一切变化都停止了,有谁能感觉这段时间存在过?倒不如扔掉时间,用几何变化的相对程度取代时间,于是就消掉时间了!不好意思,具体的我说不上来,只是凭感觉,时间不应该存在。

  36. timexist 说:

    To identify real world item, we need three elements:
    time, object and logic

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