運動波支持物體超光速運動

左可

摘 要：物體都具有波粒二象性，但波動性是經(jīng)典物理學的難點。本文嘗試研究波動性在平直空間對物體運動可能產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)媧和媧子兩個因子，彌補了狹義相對論定域性原則的不足，并發(fā)現(xiàn)波動性支持超光速，以及非定域時間和因果律的連續(xù)和線性統(tǒng)一。最有意義的是：牛頓三大定律和狹義相對論，以及運動波這三者可以攜手成為平直空間的統(tǒng)一理論體系。

關鍵詞：運動波；超光速；狹義相對論；波粒二象性

狹義相對論立足于平直空間的粒子運動規(guī)律，被實驗檢驗，充滿科學的睿智。但狹義相對論沒有涵蓋物體運動的波動規(guī)律，產(chǎn)生光速不可超越的限制，導致了科學進步的沮喪。眾所周知，物體具有波粒二象性，平直空間物體運動不包括波動性是不完整的。這不是相對論的錯誤，而是整個物理學陷入的兩難境地。一方面物體的波動性明顯不屬歐幾里得空間，但推導非歐的波動性又缺乏平直空間的基礎手段；另一方面，要在平直空間推導物體的波動性，又面臨波動性的非歐狀況，而無從著手。本文繞開波動性的運動方程這一難點，著眼于平直空間中波動性對物體動能、動量、質(zhì)量產(chǎn)生的影響，以及可能對運動物體時空變化的影響入手。結(jié)果推導出媧和媧子兩個波動因子，一是解決了長期困擾物理學的狹義相對論奇點問題（，的問題），發(fā)現(xiàn)運動波支持超光速，填補了平直空間狹義相對論的基礎波動性理論；二是意外發(fā)現(xiàn)牛頓三大定律可以在波動性補充之下，與狹義相對論三者統(tǒng)一為平直空間物理理論的一個整體，且明確了動能、動量、質(zhì)量的內(nèi)在聯(lián)系規(guī)律（簡稱三量定律）。

1 運動波廣泛存在

實際上，太陽系引力場及其行星的圓周運動等宏觀現(xiàn)象，已經(jīng)明顯揭示出運動波的客觀存在和作用（未免與運動場、速度場等約定俗成的概念沖突，以下統(tǒng)稱運動波）。例如，著名的愛因斯坦轉(zhuǎn)盤（其實就是兒童陀螺玩具），用于展現(xiàn)引力場的局部等效性和協(xié)變性。我們在圓盤邊上釘上一個釘子，釘子穿過一根筷子（中央），筷子兩頭挑上兩個雞蛋（同質(zhì)量）。

如圖Ⅰ（這個實驗引用他人）。當圓盤開始轉(zhuǎn)動時，只要r1R，兩個雞蛋必然圍繞釘子O'，作與ω0反向的ω'圓周運動。兩個雞蛋，一根筷子的體系沒有引力影響，沒有慣性力，僅受O'點，沿圓盤切向的推力，它為什么以ω'角速轉(zhuǎn)動？要理解轉(zhuǎn)動原因，我們看圖Ⅱ，如果保證r1=r2，再轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，兩個雞蛋A、B將不再圍繞釘子O'轉(zhuǎn)動。

這是因為r1=r2，F(xiàn) 對A、B 的加速度一樣，導致速度一樣，筷子兩頭動量矩平衡。而圖Ⅰ中VA=VB，但r2>r1，VA-r1ω0>VB-r2ω0，兩頭動量矩不平衡，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。

沿R 線點上幾個黑點，當轉(zhuǎn)盤以ω0勻速轉(zhuǎn)動時，圓盤出現(xiàn)一圈圈等速線。這是一個看不見摸不著的場（運動波），速

度與R成正比，曲率為（借用數(shù)學概念），梯度grad（v）為ω0（為梯度矢量）。雞蛋旋轉(zhuǎn)是由動量矩導致，而產(chǎn)生動量矩差異的本質(zhì)，是運動波的梯度?；蛘哒f，梯度場推動了雞蛋旋轉(zhuǎn)。當筷子長度小于圓直徑，則ω'>ω0。大多數(shù)行星自

轉(zhuǎn)正是由于運動波的推動。而當R→∞，即曲率=0的遠處，可以近似為平直空間。如果轉(zhuǎn)盤換成引力場，則速度場的高斯

曲率K=-，梯度grad（V）=（k'由引力質(zhì)量和引力常數(shù)決定），圓周率>π的運動波（羅巴切夫斯基空間）。我們設想一下：太陽系九大行星運行到同一徑向線，引力場突然消失，行星的運動波會突然消失嗎？當然不會，消失的只是曲率，速度梯度為常數(shù)，行星以不同速度勻速飛向遠方。

再假設，找一根筷子，一頭挑著地球，一頭挑著火星，中間釘一個不動的釘子，然后引力場消失。結(jié)果很顯然，與雞蛋的轉(zhuǎn)動一樣。由此說明，運動波受引力場的等外部因素影響而改變結(jié)構(gòu)形態(tài)，但其本質(zhì)不依托外部因素而存在。這樣的例子比比皆是，如小孩的陀螺、子彈飛旋。那么，除去引力場和螺旋運動之外，平直空間單一物體勻速運動的運動波情況如何？

有一個不為人注意的例子，證明運動波的客觀存在。在多普勒紅移現(xiàn)象中（詳細情況參見各類相對論書籍），當光源與觀察者相對運動靠近時，即相對速度為正，接受頻率為：

當兩者遠離時，即相對速度為負，接受頻率為：

下面分A、B、C三種情況討論：

A.當其他條件不變，只有速度方向前后掉轉(zhuǎn)，紅移出現(xiàn)不合理現(xiàn)象：兩者能量變化的絕對值不等，|△EV︱≠|(zhì)△E-V︱，|△v1·h︱≠|(zhì)△v2·h︱。當V接近c時，差值巨大，違反能量守恒定律和對稱性原則。

B.如果說光量子能量損失或增加是因為觀察者自身動能產(chǎn)生，那么速度相同、質(zhì)量不同的觀察者接受紅移信號，必然不同。這顯然違反一般常識。

C.在運動的垂直方向，即光源與觀察者不出現(xiàn)相對位移情況下，仍然出現(xiàn)一個紅移值，僅僅用相對位移不足以解釋。

原多普勒效應公式是精確的。尤其是觀察者與光源位置連線與運動方向保持一致時是連續(xù)的正解，垂直方向也是正解，其他方向為精度極高的近似值。但上述問題，除非相對論錯誤，否則唯一能夠滿足3個條件的解釋是：存在相對運動的運動波，它與電磁波相互作用，從而改變電磁波的頻率和能量（相對），垂直方向亦然。

綜上所述，物體始終存在波粒二象性，由運動速度產(chǎn)生的運動波廣泛存在。不僅在靜止時以質(zhì)量的形式顯示出其內(nèi)在粒子構(gòu)成和微觀場波動，而且在運動中，同時存在粒子位移的慣性運動和由此產(chǎn)生的空間波動。運動波明顯是非歐的，具有內(nèi)稟特質(zhì)，由運動引發(fā)，為速度的函數(shù)，一定程度能改變物體內(nèi)在的無序態(tài)，且運動波必然與環(huán)境場相互作用。

但是，我們不能簡單地把±V導致的能量差，作為計算運動波的突破口。比如，加入波動系數(shù)，來使△Ev=△E-v·k。實際上，也永遠抹平不了。同樣，在解決引力場中運動波的協(xié)變性之前，我們優(yōu)先需要解決的是，平直空間中運動波對粒子運動的影響方式及其表達形式。

2 從經(jīng)典物理規(guī)律中推導波動參數(shù)

很顯然，運動波是非歐的，在平直空間推導運動波運動方程是不現(xiàn)實的。所以，還是從能量著手。相對論所以光耀百世，就在于E=MC2深刻揭示了物質(zhì)本質(zhì)特性，涵蓋了物體宏觀到微觀全部能量構(gòu)成，并以量子態(tài)形式將物體包容的各種物質(zhì)能量和場能量進行等價估值。因此，它應該也必須包容物體由運動產(chǎn)生的運動波能量。為此，設運動波系數(shù)：ζ（發(fā)音為媧，以此對應洛倫茲因子K，γ0）。

則有：

即：（下面將γ0為洛倫茲因子，把γ稱為洛倫茲堂因子。相對論有意區(qū)分二者，實際就是堂兄弟，甚至一體兩面，在不同對象條件下，不同作用而矣）

這里提出一個大膽假設。經(jīng)典物理的動能（量）、動量和質(zhì)量表述，暗涵一個完備的對應性定律，即：

盡管我們知道，為V﹤﹤C時，的近似值，但并不影響這一完備對應性所展示三量內(nèi)在規(guī)律（V﹤﹤C）。而且，我相信這個規(guī)律，應該也必然覆蓋物體運動的總動能和總動量、總質(zhì)量，且與速度大小無關。這一規(guī)律有兩個物理意義：

（1）運動物體的總動量（包括全部粒子運動和波動），是物體運動總動能隨速度變化的趨勢的表述。

（2）運動物體的總質(zhì)量，是物體運動總動量隨速度變化的趨勢的表述。

以上兩條姑且稱為“三量定律”。實際上，狹義相對論并不排除P=MV的動量表達形式。但其推導的三量不滿足以上兩條。尤其是，既保留動量的表達形式，又破壞第二條的完備對應性。引用愛因斯坦對量子物理的評價，不完備性是令人無法忍受的。對上面兩條，現(xiàn)今許多物理學者都有類似的看法，如《宇宙的結(jié)構(gòu)》。

在這個假設條件下，我們有A、B兩種情況：

A. 運動物體的總動能：

其中：EV為粒子運動動能；EP為波動動能；E0 為靜止能量

B. 運動物體的總動量：

其中：為粒子動量，為波動量

注意： 為運動的合成矢量速度（包括波粒二象）。

這樣，有兩個變量ζ和，且分別為V的函數(shù)?？梢栽Oζ=f1（V），=f2（V）。

按照“三量”定律，有兩個方程式：

則簡化公式為：

即：為二階齊次方程式

存在兩個特解：且非線性相關

∴通解為：

甚至，可以求得：

但是，以上為數(shù)學求解。從物理意義角度，不論特解還是

通解，都應該符合物理規(guī)律。其中，，代入上述動能和質(zhì)量公式，當V從0趨向∞增加，動量、動能反而減少并逐漸歸零，不符合客觀實際，不可取。

所以，只存在一個解： 且v≧0。

從符合物理意義講，應為：（c1為任意常數(shù)）

則：

將ζ代入方程（1）：=f2（V）= C（常數(shù)、光速，令人驚異）

我們知道，當v=0時，ζ=1，則c1只能為1

即：

兩個神奇的答案反證了“三量”定律的假設可行性。全新內(nèi)涵的動量表達式：P=MC，它帶給我們豐富的聯(lián)想。尤其是出現(xiàn)了“三量”定律的簡潔完美形式： ，，且滿足：，。另外狹義相對論中，光量子的動能與動量關系式為：Eg=C·Pg。顯然，Pg=MC。該等式證明，微觀量子態(tài)下，支持P=MC這個表達式。

給我們豐富的聯(lián)想。第一，當v=0時，，把稱為物體靜態(tài)（內(nèi)在）動量，其物理意義與是一以貫之，承上啟下。那么，，稱為物體動態(tài)（外在）動量。第二，

把按泰勒公式展開：…?？梢?，當v<所以，經(jīng)典物理定義的，只是本文物體外部動態(tài)動量在v<