试验设备

深度科学怎么解释光的速度是恒定的从两个知

发布时间:2023/6/28 15:20:09   
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这里有一种神奇的设备。有时,所有的子弹都能穿过去,说明这种设备是可以穿透的;有时候,所有的子弹都会被反弹回去,让它无法进入。同样的设备为何有着完全不同的特征?把这一问题运用到大自然中去,那就是:大自然给我们的是一个巨大的、由许多不同性质的东西组成的世界。在这个纷繁复杂的世界里,我们又该怎样去理解和整理这个纷繁复杂的世界?在古典力学时代,人们面临着两种截然不同的试验,即天文观察。这两个实验分别是“双子星”和“迈克尔逊-莫雷”。

和太阳系不一样,宇宙中也有双星系。这是由于星云在缩小时,有两个更大的中心。这样,就有了两个星系。他们在一个普通的质量中心周围转动。如果两颗星的质量有很大差异,那么它的质量重心就会倾向于大质量的那颗。因此,以小型恒星为中心,环绕着大质量的恒星运行,类似于地球绕着太阳运行。它们之间的不同之处是,行星运行时发出的光芒,给了我们观察它的机会。即便是在中央的大质量恒星也是一个白矮星或者黑洞,所以我们只能看见一个单独的恒星在自己的轨道上旋转。说来也怪,这个星体的光谱有时会变得红移,有时又会变成蓝色。这是怎么回事?因为光有移动的频移作用,所以它的频率周期改变表明它是在定期地向地球靠近或者离开我们的星球,也就是说,它是在绕着一个特定的中心运行。因为我们的世界是一个有机的整体,它是由物体和空间组成的。所以,没有任何事物是完全独立的,也没有自由的。任何一种物质的能量,都有两种形式,一种是用物理参数的速度测量它的动能;另一个是用物理参数松弛时间(频率的倒数)测量的空间位能。

光子的特点是它的体积很小,所以它的能量变化主要是通过松弛时间来体现的。因此,光速仅仅是指光子在空间中保持它与空间位能的速率,它是不变的。因此,光子在远离恒星的时候,会发生从相对于恒星的速度c向关于空间方向移动的转变。因此,动能的增大或减小,都是通过光子的位能来调整的,也就是频率的改变。这是频谱移动频率的理论。因此,就是这些恒星的频率有规律的改变,让我们可以推测出这颗星体是在环绕其他的恒星运行。从这个角度,我们得到了光速恒定的结论,也就是说,光速不随光源而只与空间有关。与双星试验相应的是迈克尔逊-莫雷试验。

迈克尔逊-莫雷光学干涉试验这个试验最初的目的是要检验地球是否在太空中被拖曳。以太是一种完全不同于物质的东西,是光的传输媒介。假如迈克尔逊-莫雷实验中出现了周期的干涉条纹运动,则表明地球在以太空间内的绝对运动,也就是赤道;若此项试验得不到,则表示地球正与以太空间一同运动,二者是同步的。通过观察,没有发现干涉条纹运动。但是,这是否表明,在宇宙中,与地球一同移动?现在说这些,还太早了。因为地球无法承载整个空间,所以一旦离开地表,以太风就会逐渐失去对地球的掌控。

所以迈克尔逊和莫雷把他们的试验设备移到了山上,希望能在离地面很远的地方,观察到光线的干涉条纹变化。但很可惜,他们并未观察到干涉条纹的改变。因此,经典力学中的以太观就处于一种绝望的境地,因为它不会随着地球的移动而移动,也没有任何以太风的存在。因此,从迈克尔逊-莫雷的试验中,我们得到了一个结论:光速只取决于光源,而不取决于空间。所以,正如在本文开头所提及的神秘设备,光的速度也表现出了一种自相矛盾的现象。双星试验表明,光的速度是与空间有关的,而不是与光源有关的;在迈克尔逊-莫雷的实验中,光速的大小取决于光源,而非空间。明明是同一个宇宙,同一个光,怎么会有这么大的差别?关于这一问题,有两种不同的理解方式。第一条途径是归纳法,即从不同的现象中发现普遍的法则,然后运用到整个宇宙中去。第二种是推论,它是一种特殊的物理机理,使得在不同的限制条件下,不同的现象只是表现出不同的形式。至于那件神秘的仪器,我们可以用归纳的方法来说明它是可进入的和不能进入的。这样,矛盾就化解了。这就给这个设备带来了一个更加令人费解的问题,那就是,这个设备为何会同时拥有两种截然不同的特性?

用推论的方法,我们可以假定这个设备是一个风扇,而影响风扇性能的因素是它与风扇的速度之比。当这个比率远远超过1时,风扇就会进入;当比率低于1的时候,风扇就是不能进入的。利用特定的物理机理,使各种现象在不同的环境中进行分离。这样,就可以在一定的时间内阻止冲突的发生,并使冲突得以解决。因此,我们才能明白,为什么宇宙会出现如此多的错综复杂的世界,这是由于相同的物理机理在不同的限制条件下所产生的差异。这样,我们就可以得到一个统一的认知,让真实的世界成为一个有机的整体。面对这种情况,很多人都会说,一定会选择后者,而不是傻瓜,因为这是一种自欺欺人的行为。但是,其实并不只有一个人,它的应用也很重要。因为,想要构造出一种适合自己的物理结构,难度非常大。只有在获得充分的信息后,才能建立合适的物理机制。因此,在应用演绎法前,必须先通过归纳的方法来发现各种现象的外部关联。

爱因斯坦通过归纳的方式来处理这种矛盾的速度。他认为,由于光线的矛盾,我们可以将这种矛盾视为宇宙的根本法则,从而消除这种矛盾。因此,爱因斯坦提出了恒定光速原则,并相信,在所有参考框架中,光的速度都是相同的。但是,在同样的光线下,速度不同的观测者,又怎么能测量到同样的速度?因此,为达到光速恒定原则,必须对其进行长、时的定义,以确保所测得的光的速度总是以光的速度c为准。这就像是同样的东西,可以用不同的语言来描述,但它们的含义是一样的。爱因斯坦提出了狭义相对论,这给了我们一个机会,让我们意识到,当一个物体在高速运动时,它的速度增加会被空间所限制,它不可能超越光速。狭义相对论是一种在高速运动中对空间影响的一种唯象性的理论。当然,仅凭这样的唯物理论还不足以让我们了解光速为何恒定,这对我们进行深入的研究是不利的。随着人们对世界的了解不断加深,普朗克常数h的普遍性和各种微观粒子的波动性,表明宇宙中有一些最微小的微粒(也就是所谓的量子力学),表明了我们的宇宙是由量子组成的。这就是对量子宇宙的有机观点:基态的离散量子构成了一个空间,被激发的量子变成了光子,一个由高能量子构成的封闭系统就是“物质”。

因此,从量子力学的原理出发,利用推论的方法,我们可以了解前面提到的两个对光速实验的悖论。因为光速是指光子在空间中保持它的速度,所以它在量子空间中的速度是不变的。当一个量子被激励为一个光子时,它的速度首先服从于它的内部空间,并以C的速度相对于光源移动,这是迈克尔逊-莫雷试验中的一个例子,也就是在有限的范围之内;在光子进入到外层的量子空间后,光子会逐渐地改变自己的速度,从而使自己在空间中的速度不变。所产生的动能改变,将被光子的位能所弥补,这就是光的移动频率。这样,渐渐地,双星试验的结果就是,光速与光源无关,而光子则会以C的速率,在太空中移动。因此,利用量子物理机理,把两个相互对立的实验分开,通过光子的距离,就可以避免冲突。

这就是我们使用了电风扇的物理原理来破解这个神秘的装置。在此基础上,我们可以把宇宙中所有的不同的现象,都归结为量子空间的破碎(非对称的碰撞)。总之,尽管迈克尔逊-莫雷实验和双星实验表现出了矛盾,但我们可以利用这一点,建立起一种特殊的物理机制,将两种不同的极端状态分离开来。因此,我们利用推论的方式,把所得到的物理机理应用到了宇宙的各个方面,从而得到了一种统一的理解。结合量子力学的发展,我们有理由认为,我们可以用量子力学的原理来了解我们的宇宙。



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