新的运动时空理论.doc

新的时空理论 贺卫国 河南省沁阳市西向乡解住村，邮编：454591摘要：由于我们上面的论文中证明狭义相对论存在着巨大的缺陷，所以我们必须由我们上面论文中导出的正确的时间关系出发，建立新的时空理论。关键词：一：引力质量 二：惯性质量 三：引力红移 四：多普勒效应 五：引力子 六：长度缩短 New time and space theorySummary:Because we up of prove in the thesis that the special theory of Relativity exists huge blemish, so we have to be led the time relation of exactitude of to set out in the thesis by our top and build up a new time and space theory.Keyword:A:Gravitation quality two:Inertial quality three:Gravitation red shift four:Many effects of Pu Lei five:Gravitation son six:The length shortens目录：由惯性系的时间关系推导出的理论（一）23 光子的引力质量和惯性质量（二）34 运动电子的磁场辐射（三）56 光子的多普勒效应（四）78 运动状态下的引力定理（五）910 长度缩短和新的时空变换（六）1113 惯性系中的力和动量（七）1314 惯性系中电场和磁场中的一些物理量（八）1416 新时空理论的证明（九）1618引言：现在，有很多学者质疑狭义相对论，并且研究出很多成果，最大的成果就是已经研究得出很多的超光速现象，这些是狭义相对论无法解释的，再加上我们的质疑狭义相对论的论文，这使得狭义相对论岌岌可危，建立新的时空理论势在必行，但是至今尚未有别的新理论诞生。所以，我的新理论的建立，意义十分重大。 由惯性系的时间关系推导出的理论（一） 通过第一篇论文对车厢中小球运动的时间的研究可知，由新时空理论得出的静系和动系的时间关系为： 公式（3） 在一以速度v运动的惯性系中，速度几乎为零的一正一负的两个电子相遇，湮灭并形成两个能量都为和频率为的光子，光子周期为，周期和频率关系为：，在动系中，两个电子的引力质量都为，根据质能联系方程可得： 公式（6） 在一静系中观测到的以上动系中的光子的频率为r，静系和动系的时间关系为：，由这个时间关系可得，静系中观测到的那个光子周期为：，根据这可得，在静系中观测到的动系中哪个光子的频率为：，由于这个频率的光子和静系中具有相同频率的光子的性质是一样的，在静系中有多大频率就有多大质量。又由于动系中光子的运动质量等于那个电子的引力质量，所以在静系中观测到的那个的电子引力质量和光子的运动质量都为： 用类似上面的方法也可证明在静系中观测到动系中其它物质的引力质量为 公式（7） 在动系中一个原子两个能级跃迁所辐射光子的频率，在动系中观测到的值和静系中观测到的静系中相同的原子相同以上的两个能级跃迁所辐射光子的频率值相等。比如铯133原子，铯原子钟的一秒为铯原子的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续的时间，这就是说，铯原子钟的铯原子两个超精细能级跃迁所辐射光子的频率为9192631770Hz。由于以上这些原因，所以在动系和静系中各放置一个铯原子钟，在各自的惯性系中观测到在各自的惯性系中的铯原子钟的铯原子两个超精细能级跃迁所辐射光子的频率都为9192631770Hz。既然这样，用类推法可得，那么在动系和静系中都存在着几乎静止的正负两个电子相遇，所湮灭形成光子，在各自的系中观测各自系中的光子频率值是相等的。由于频率相等，而光子的频率的多少决定光子的运动质量的多少，光子频率相等意味着光子运动质量相等，又由于光子运动质量等于电子引力质量，所以，在各自的惯性系中观测各自惯性系中的电子引力质量值相等。 根据以上可得，在静系中，有一个静止的电子引力质量为m，在以速度v运动的惯性系中时，同样有一个静止的电子，在以速度v运动的惯性系观测该电子引力质量为m，在静系中观测动系中的这个电子的引力质量为。用同样的方法可得出，以上的理论同样适用于其它物体。 我们必须大胆地猜想和研究以上新现象是如何产生的，得出新的理论，来完善以上的理论。 光子的引力质量和惯性质量（二） 广义相对论把引力红移归因于时空几何，时空曲率大处时钟走得慢，造成红移。牛顿理论把引力红移归因于光子动能向势能的转变，光子动能的减少引起红移。这两个理论对引力红移的解释，我认为广义相对论的解释是正确的。从地面垂直向上发射一频率为r的光子，到达距离地面为h的b点时，光子的频率变为，其中r大于，假设从地面发射的那个光子引力质量为m，按照牛顿理论，动能转变为势能的大小为： 公式（8）上式中的E表示动能转变为势能的值，M为地球质量，R为光子与地球的距离。F为地球对光子的引力。由于我们认为广义相对论对红移的解释是正确的，世界上不可能出现几乎完全相同的引力红移的两个值，如果两个值都正确的话，两个值相加得出的引力红移值超出正确值的一倍，这是不可能的，因此只有让牛顿理论得出的引力红移值或光子动能转变成势能的值近似等于零，才能解决两者共存带来的矛盾。即让由于h不等于零，所以F一定近似等于零。这就是说在光子远离地球时地球对光子的引力极小。我们规定，物质具有万有引力性质的质量为引力质量，不具有万有引力性质的质量为惯性质量的一部分，引力质量和非引力质量之和为物质总的惯性质量，简称为物质的惯性质量，所有的引力质量都为惯性质量，反过来讲，不一定所有的惯性质量都为引力质量。光子具有很少的引力质量，引力质量几乎为零，光子的惯性质量等于其运动质量。由于两者相等，结合上一篇论文可得，在静系中观测动系中光子的惯性质量为：，从光子情况可得出，物体的惯性质量等于引力质量，所以总的来说，在静系中观测到的动系中物体的质量（不论是惯性质量还是引力质量）为：。 公式（7） 运动电子的磁场辐射（三）众所周知，光子是电场和磁场的作用力的介子，电场和磁场通过光子，分别对电子或运动的电子起作用，所以，电场能和磁场能是光子能，又因为光子基本上不具有引力质量，所以电场能和磁场能不具有引力质量，只具有惯性质量。一个静止电子在电场中受到电场力作用后加速运动，在某一时刻它具有一个动能，它的动能是电场中光子提供的，它通过不断吸收光子能形成动能，所以，它的动能是由光子能组成的。因而总的来说，电子动能是光子能，是不具有引力质量的，只具有惯性质量。既然电子的动能不具有引力质量，那么所有物质的动能也不具有引力质量。电子在电场中加速运动，在低速情况下，电子的动能全部转化为磁场能，电子的动能及转变为电子的磁场能量的值为： 公式（9）上式中m为电子的静止质量，v为电子的速度。底下式子成立：当电子速度v大大小于光速c时，大约等于零，在上式右边加上，式子两边仍基本相等。 对上式两边平方根得：上式两边都减去1得：上式两边都乘以得：上式移项得：将上式代入上边的电子的动能公式（9）得：电子之所以存在着电荷，就是因为它是由最小的最基本的粒子有序的构成，一个电子，由多少质量的基本粒子有序构成，就有多少的电荷值。这个质量，被称为电子的电场引力质量。静止电子的静止质量，等于电子的电场引力质量，同时等于电子的万有引力质量，万有引力质量简称引力质量。电子的电场引力质量的多少，决定电子的电荷值。受到电场力作用而运动的电子在运动过程中，辐射出磁场，组成电子的这些基本粒子的一部分被辐射出去，电子在低速情况下被辐射出去的电子有序基本粒子能量为： ，剩余的电子基本粒子能量为 ，它的电场引力质量为：公式（10），所以速度为v的电子的电荷为： 公式（11），q为静止电子的电荷，它的值为库仑。低速情况下，电子的动能积聚在电子附近，成为电子的一部分，因为它的基本粒子的组织形式是无序的，所以电子动能不能使得电子的电荷得到增加。磁场的能量的基本粒子组织形式也不同于电子电场引力质量的基本粒子组织形式，所以它对电子的电荷也没贡献。电子的磁场能和动能都是光子能，光子能是基本上不具有引力质量，故低速时运动电子的引力质量为：，而惯性质量为：在高速情况下，电子仍将辐射出质量为的有序基本粒子的能量，成为磁场能量，如果能量不足的话，由动能补充。所以高速电子的电场引力质量为：，电子的引力质量值和电子的电场引力质量值一样。高速电子的电荷为：，它的惯性质量为：公式（12）和电子一样，除了光子的其它物体在运动过程中，也要辐射出质量为的基本粒子，但不是磁场，所以以上的质量公式也适用于除了光子的其它物体。这就解释了第一篇论文中奇怪的引力质量现象。从上面论文内容不难看出，一物体的静止质量为，当它静止地处在以速度v运动的惯性系中时，由于物体辐射出基本粒子，所以在以速度v运动的惯性系中，理论上物体的引力质量值为：，但是该物体在以速度v运动的惯性系中表现出的或观测到的引力质量值为。 在静系中，一个物体单独地以速度v运动，静止质量为，这个物体不能视作处在动系中，所以在静系中观测到的引力质量为，在静系中观测到那个物体的惯性质量为 物体惯性质量和引力质量不相等，在下面的论文中，有它的完整证明。 光子的多普勒效应（四）根据第一篇论文中得出的惯性系中的时间关系，就能得出光子的多普勒效应。存在着一个以速度v运动的惯性系，从系中发出一个频率为的光子，该光子的运动方向和系的速度方向夹角为a，求该光子到达静系s中的频率？请看下图（2） 图（2）我们先把光子的多普勒效应当成不考虑时间效应的情况下纯粹由系运动运动引起的多普勒效应，比如声波的多普勒效应就是这种多普勒效应，然后再考虑时间效应，就得出光子的多普勒效应，参考声波的多普勒勒效应，不考虑时间效应的情况下光子的多普勒效应为： 因为在静系s和系的时间是不一样的，它们的时间关系为：，光子进入静系s中，必须采用静系s中的时间，故光源运动而接收器静止的光子的多普勒效应为： 公式（13）以上的值同时也是光子由动系出发并且到达静系中所观测的值。同理可得，光源静止而接收器运动的光子的多普勒效应为： 公式（14）以上表示的是静系中光子的频率，表示的是动系中的频率。假如接收器和光子光源都相对于静系同时运动，接收器相对于静系的速度为，光源相对于静系的速度为，和光子运动方向的夹角为，和光子运动方向的夹角为，为光源发出的光子的频率。这种情况下引起的多普勒效应应是两者引起的效应的乘积，用公式可表示为： 公式（15） 而狭义相对论得出的光子的多普勒效应只能适用于光源和接收器中的一个处于运动状态，如果两个都运动的话，因为两个所处的动系都有各自的时间，所以如果把两个动系当做一个动系并且采用它们的相对速度来计算的话，就存在着计算值不精确的问题，这是我们不能接受的。 运动状态下的引力定理（五）“引力子”物体间产生引力的介子，“引力子”是一种虚光子。物体间是通过发射和接收“引力子”来产生引力的。“引力子”是物质的并且是运动的，所以它是一种光子波，简称“引力子”波。因为是光子，它的速度应该是。既然它是一种波，那么波的数目多少和频率大小会对物体间的引力值产生影响。物体质量的大小决定“引力子”波数目的多少，物体的运动状况决定“引力子”频率。两个物体静止时产生的引力应该满足牛顿的万有引力定理，但是两个物体都运动时，不但两个物体的引力质量发生改变，就连物体间接受到的“引力子”的频率，也要因为光子的多普勒效应而变的不同。 牛顿的万有引力定理是一个静态的万有引力定理，在它的公式中它把“引力子”频率当做1，这应该是一种好的处理方法，因为我们不知道“引力子”频率，只有在两个物体静止时，把它们发射或接收到的“引力子”频率设为1。把运动时物体的引力质量代如牛顿的万有引力定理公式，再乘以两个物体中比较小的一个物体接收到的“引力子”频率，就等于两个运动的物体之间产生的万有引力。新的万有引力公式为： 公式（16）上式中的m和M分别是两个物体的引力质量，和分别是两个物体相对于静系的速度， 和B是两个物体速度方向与大质量物体向小质量物体发射引力子的运动方向的分别夹角，物体M的速度为，物体m的速度为，物体M的夹角为B，物体m的夹角为。匀强电场对运动其中的电子电场力，是电场和电子交换光子形成的，所以电场和电子的作用力公式和万有引力公式有几乎相同的表达方式。存在着一个匀强电场，其电场强度为E,一个电子以速度v在电场中运动，速度方向与电场力的方向的夹角为，求电场对电子的电场力？请看下图（3） 图（3）根据场强迭加原理可得，以上那个电场对电子的作用力，等于两个分电场对电子的作用力之和，这两个分电场中的一个是电场中众多正电子形成的电场，另一个是众多负电子形成的电场，由于总电场的电场强度为E，两个分电场的电子一样多，所以两个分电场的电场强度都为，负电子形成的电场发射的光子的方向和电子速度方向的夹角为，正电子形成的电场发射的光子的方向和电子速度方向的夹角为，速度为v的电子的电荷为：，q为静止时电子的电荷，两个分电场对电子的作用力分别为： 公式（17） 公式（18）两个分电场力的合力为：新理论得出的电场对运动电子的电场力公式，和物理书上得出的电场对电子的电场力公式一样。另外，磁场对处在其中的运动电子的洛伦兹力，因在磁场中，运动电子没有所谓的远离和接近，所以运动电子接受的磁场光子的频率，是由电子运动的时间效应引起的，电子速度方向与磁感应强度的夹角为 ， 运动电子的电荷为，运动电子的洛伦兹力为： 公式（19） 用新理论得出的公式和物理书上的公式一模一样，这些现象屏蔽了电子电荷在运动中的可变性。 长度缩短和新的时空变换（六）伽利略相对性原理可表述为，在任何一个惯性系中，都不可能通过任何力学实验，来确定这个惯性系是处于静止或匀速直线运动状态。这个原理现在被科学界证明是正确的。从上面可得出，在不同的惯性系进行的相同力学实验，其结果是一样的，即检测出的值相等。存在着火车车厢，这相当于一个静系s，在车厢中存在着两个质量都为m的静止物体，这两个物体被固定在两个地方，距离为,两个物体的万有引力为： 公式(20)当火车车厢以速度v运动时，这相当于一个动系，在动系中，两个物体距离设为，两个以速度v运动的物体的引力质量为： m，在动系中，引力子的频率仍为1，两个物体的万有引力为： 公式（21）在静系和动系测的万有引力值相等：根据上式最终可得： 公式（22）由上式可得，动系中一米的距离，在动系中被缩为静系中一米距离的倍的距离，在动系中用这样的尺子去测量动系中两个物体的距离，发现测出的值和在在静系中测出的静止的车厢中同样两个物体的距离值相等。在动系中，由于m，动系中的物体一克的质量，在动系中被缩为静系中一克质量的倍的质量，在动系中利用这样的一克值的天枰去测量动系中物体质量的值，在动系中测得物体质量值和静系中测出的静止车厢中同个物体质量值相等，这些动系中测出的质量和距离值，是在动系中观测的值。而以上和值，是理论上的值。一般我们常用的是观测的值。所以根据以上可得，在动系中，有一个距离观测出的值为，在静系中观测出的值为：，在动系中观测一物体质量为，在静系中观测到的质量为： 一火车车厢与地面的速度为v，车厢为一动系，在车厢中从后门向前门以平行于地面的方向发射一a粒子，在动系中测得车厢长度为，测得a粒子从后门到达前门所用时间为，在动系中a粒子的速度为：，求在静系中观测到的a粒子的速度u。对这个问题解答得： 公式（23）以上的式子是新的速度变换公式，适用于任何物质，包括光子。总结一下，我们得出新的时空变换，其表达式为： 或： 惯性系中的力和动量（七）在前面我们得出，在静系中观测到的动系中的物体质量为：，由质能联系方程可得出，质量和能量等效，所以，在一动系中，存在着一个物体能量，其值为，在静系中观测到的这个物体能量为：在一以速度v运动的惯性系中，一物体做加速运动，其质量为，其初速度为，其终速度为，所用时间为，加速度为，运动距离为，物体做功为： 在静系中观测到的物体做功为：公式（24）把代入上式得：把静系和动系中的质量和加速度代入上式得：在动系中物体任何方向的运动在静系中观测到的作用力都为：，这个式子为了满足动系中任何方向的运动，式子中的两个速度值不能为在静系中观测到的速度值，只能是以静系中的尺子去测量动系中的距离的值（其中不包含动系移动的距离值），然后结和静系中观测到的动系中运动时间，最终计算出在静系中得出的动系中物体运动的速度值，这个速度值是从力学角度出发得出的速度值。即使在速度方面我们采用了以上方法，但是在静系中得出的值和动系中观测的值仍不相等，其中F比小得多，这时我们想到，在动系中普遍存在着任何物体运动时的阻力比在静系中物体运动时的阻力要大，反映惯性系中物体运动时的阻力大小的数值叫阻力系数，在各自的惯性系中观测的阻力系数值都为1，在静系中观测到的动系中的阻力系数值为j，在静系中观测到的动系中的作用力为：把 及m和t的值代入上式得： 公式（25） 在静系中观测到的动系中的作用力为：,在静系中观测到的动系中的动量为： 公式（26） 惯性系中电场和磁场中的一些物理量（八）一动系以速度v运动，在动系中存在着一个平板电容器，当板面积的线度远大于间的距离时，可忽略边缘效应，板可视为无限大带电板，极板间的电场是均匀的。设两极板表面所带电量分别为和，电荷分布在内表面，其面密度为。由高斯定理得板间电场强度为： 由这可得：，其电容为： 公式（27）在静系中观测到， 由以上这些式子可得出在静系中观测到的场强和电位差及电容的值。 公式（28） 公式（29） 公式（30）用同样的方法能求出静系中观测到的其它形式的电容器的场强和电位差及电容的值，求出的结果和以上得出的一样。在动系中有一根无限长载流直导线，其电流强度为，距离导线的那一点的磁感应强度，在静系中观测到， 公式（31），上式中j为电流密度，为导体单位体积内自由电子密度，为静系中以静系的尺子去测量动系中电子运动的距离（这个距离不包括动系移动的距离）和静系中观测到的时间去计算出的导线中的电流速度。在静系中观测到动系中那一点的磁感应强度为： 公式（32）任何形式的磁场都和上面一样，具有相同的性质。我们已经证明过，为了节略篇幅，在这里不再证明在动系中，回路的自感和自感电动势的关系为： 由于自感电动势和电势差为一类的事物，所以在静系中可观测到：，根据静系中观测到的动系中的电流强度的公式（31）和静系中观测到的动系中的时间公式（3）可得，将上式代入的表达式得：，综合上面的几个式子可得，在静系中观测到的自感系数为： 公式（33）在动系中一震荡电路的周期由下式决定，在静系中观测到， ，所以在静系中观测到的周期为：，这和事实上的实验结果一致。 新时空理论的证明（九）新时空理论的最基础的理论是，引力质量区别于惯性质量，引力质量的大小决定物体与别的物体产生引力的大小，只要证明这个基本理论是正确的，我们的新时空理论就是正确的。在玻尔的氢原子理论中，氢原子某一能级的能量为，由于，所以氢原子某一能级的能量可表示为：，电子的动能在速度比较大的情况下，必须采用高速情况下的动能公式，所以上式可变为：，上式中为电子的静止质量。当氢原子由无穷远处的一个能级向靠近原子核的一个能级跃迁时，其释放的能量为：，在未跃迁前，无穷远处的能级的电子的速度近似为