運(yùn)動(dòng)物體與時(shí)空的規(guī)范理論

黃寧海

（桂林慧文科技有限公司，廣西桂林541100）

運(yùn)動(dòng)物體與時(shí)空的規(guī)范理論

黃寧海

（桂林慧文科技有限公司，廣西桂林541100）

提出了一種運(yùn)動(dòng)物體與時(shí)空的規(guī)范理論，在將時(shí)間具象化為粒子的周期性振蕩（時(shí)間是帶有相位的）的基礎(chǔ)上，給出了相位時(shí)間和相位差時(shí)間的定義。對(duì)洛倫茲變換第四個(gè)方程分子中的-vx/c2項(xiàng)做出了物理學(xué)上的解釋：做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)方向上相鄰的原子的振蕩相位存在（相等的）相位差，-vx/c2項(xiàng)是對(duì)運(yùn)動(dòng)物體沿x軸方向的相鄰原子的相位差時(shí)間求和的結(jié)果。進(jìn)一步探討了空間場(chǎng)對(duì)（運(yùn)動(dòng)）物體的作用，我們推測(cè)在計(jì)算空間場(chǎng)對(duì)（運(yùn)動(dòng)）物體中相鄰的A，B兩個(gè)原子的作用時(shí)應(yīng)采用相位差時(shí)間。在這種情況下，空間場(chǎng)經(jīng)過A，B兩個(gè)原子時(shí)產(chǎn)生的作用力的大小正比于空間場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與空間場(chǎng)從A原子到B原子的相位差時(shí)間的積。我們討論了空間場(chǎng)對(duì)相鄰的兩個(gè)原子作用的情形，而對(duì)于空間場(chǎng)對(duì)整個(gè)物體的作用，可將空間場(chǎng)經(jīng)過物體中相鄰的原子時(shí)產(chǎn)生的作用力疊加得到。

相對(duì)論；規(guī)范理論；時(shí)間；相位時(shí)間；相位差時(shí)間；希格斯場(chǎng)；慣性

1 引言

狹義相對(duì)論預(yù)言了牛頓經(jīng)典物理學(xué)所沒有的一些新效應(yīng)（相對(duì)論效應(yīng)），如時(shí)鐘變慢、長(zhǎng)度收縮、橫向多普勒效應(yīng)、質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系等，它們已經(jīng)獲得大量實(shí)驗(yàn)的直接證明。然而，這一理論關(guān)于同時(shí)性或同步性的定義卻是約定的[1]。因此，狹義相對(duì)論并不是一個(gè)完備的物理理論。規(guī)范場(chǎng)論認(rèn)為在空時(shí)某點(diǎn)的相位值沒有物理意義，在某一點(diǎn)的相位可以是不確定的，只有兩點(diǎn)間的相位差才有確定的值，并且具有物理意義。我們提出了一種運(yùn)動(dòng)物體與時(shí)空的規(guī)范理論，在將時(shí)間具象化的基礎(chǔ)上，給出了相位時(shí)間和相位差時(shí)間的定義，對(duì)洛倫茲變換第四個(gè)方程分子中的-vx/c2項(xiàng)做出了物理學(xué)上的解釋，并進(jìn)一步探討了空間場(chǎng)對(duì)（運(yùn)動(dòng)）物體的作用以及慣性的起源。

2 時(shí)間的定義與同時(shí)性的相對(duì)性

我們認(rèn)為應(yīng)該將時(shí)間具象化，利用組成物體的粒子的周期性振蕩來定義時(shí)間。為了對(duì)時(shí)間的定義與同時(shí)性的相對(duì)性有更直觀的認(rèn)知，我們可以想象，在物體中有兩個(gè)相鄰的原子以相同的周期振蕩，而且它們的振蕩存在一個(gè)固定的相位差。按照目前通常的理解，時(shí)間對(duì)于這兩個(gè)原子是完全相同的。但是，如果我們將時(shí)間具象化為粒子的周期性振蕩（時(shí)間是帶有相位的），甚至，我們可以進(jìn)一步想象，每個(gè)原子和一個(gè)理想的時(shí)間顯示器（假想的能絕對(duì)精確地顯示時(shí)間的儀器）存在某種聯(lián)系，而且原子與時(shí)間顯示器之間信息的傳遞速度為無限大，當(dāng)一個(gè)原子的振蕩相位為某些特定值時(shí)，與它對(duì)應(yīng)的時(shí)間顯示器在同一時(shí)刻顯示相應(yīng)的時(shí)間值。在這種情況下我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這兩個(gè)原子，同時(shí)性是相對(duì)的。

3 共同時(shí)間、參考時(shí)間、相位時(shí)間及相位差時(shí)間的定義

3.1 共同時(shí)間的定義

如果物體中相鄰的兩個(gè)粒子（如原子）以相同的周期振蕩，并且在任一時(shí)刻，它們有相同的相位，則我們認(rèn)為這兩個(gè)粒子具有共同時(shí)間。

3.2 參考時(shí)間的定義

假定宇宙中充滿某種粒子，粒子間信息的傳遞速度為無限大，它們以相同的周期振蕩，并且在任一時(shí)刻，每個(gè)粒子有相同的相位，我們以這種假想粒子的周期性振蕩來定義參考時(shí)間。

3.3 相位時(shí)間的定義

我們可以想象，物體中相鄰的A，B兩個(gè)粒子（如原子）以相同的周期T振蕩，而且它們的振蕩存在一個(gè)固定的相位差Φ，在這種情況下，就需要引入“相位時(shí)間”的概念。所謂“相位時(shí)間”，也就是一種具象化的時(shí)間，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為時(shí)間是粒子的周期性振蕩，它是帶有相位的。規(guī)范場(chǎng)論認(rèn)為在空時(shí)某點(diǎn)的相位值沒有物理意義，在某一點(diǎn)的相位可以是不確定的，只有兩點(diǎn)間的相位差才有確定的值，并且具有物理意義。因此，我們可以任意假定A粒子（或B粒子）在某一時(shí)刻的相位時(shí)間值，例如，可以假定在某一時(shí)刻，A粒子的相位時(shí)間值為t，而一旦A粒子的相位時(shí)間值確定，相應(yīng)地，在這一時(shí)刻B粒子的相位時(shí)間值也能確定，這一值為以此類推，我們可以計(jì)算更多粒子在同一時(shí)刻或不同時(shí)刻的相位時(shí)間值。

3.4 相位差時(shí)間的定義

物體中相鄰的兩個(gè)粒子（如原子）相位時(shí)間的差為相位差時(shí)間。例如，當(dāng)速度為光速的空間場(chǎng)到達(dá)A原子，此時(shí)，A原子的相位時(shí)間為tA，再到達(dá)與A原子相鄰的B原子時(shí)，B原子的相位時(shí)間為tB，兩個(gè)時(shí)間的差tB－tA為相位差時(shí)間；或在同一時(shí)刻，A原子的相位時(shí)間為At′，與A原子相鄰的B原子的相位時(shí)間為Bt′，兩個(gè)時(shí)間的差Bt′－At′為相位差時(shí)間。以此類推，我們可以計(jì)算更多粒子間的相位差時(shí)間。

至此，我們定義了這些鮮為人知的術(shù)語，解釋了它們的意義，以便在以后的討論中理解它們。

4 空間場(chǎng)和光的速度與相位差時(shí)間

根據(jù)狹義相對(duì)論和規(guī)范場(chǎng)論以及本文所述觀點(diǎn)，我們可以推測(cè)：①相對(duì)于慣性參考系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)方向上相鄰的原子的振蕩相位存在（相等的）相位差。②對(duì)于做勻速直線運(yùn)動(dòng)物體上的相鄰的兩個(gè)原子，例如A，B兩個(gè)原子，空間場(chǎng)從A原子到B原子的相位差時(shí)間等于從B原子到A原子的相位差時(shí)間。③空間場(chǎng)速度為A，B兩個(gè)原子的距離與上述相位差時(shí)間的比值，這一比值為恒定的光速c。④這些結(jié)論適用于空間場(chǎng)經(jīng)過更多原子的情形，從而可以得出空間場(chǎng)速度為恒定的光速c的結(jié)論。⑤如果測(cè)量光速時(shí)采用相位差時(shí)間，那么，真空中的單程光速在所有慣性系中都是同一個(gè)常數(shù)c。

5 洛倫茲變換第四個(gè)方程中的-vx/c2項(xiàng)在物理學(xué)上的解釋

我們認(rèn)為洛倫茲變換是正確的，但是，對(duì)第四個(gè)方程分子中的-vx/c2項(xiàng)應(yīng)該給出一個(gè)物理學(xué)上的解釋。

假設(shè)物體相對(duì)于慣性參考系，以速度v沿x軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，利用慣性參考系的尺寸測(cè)得物體運(yùn)動(dòng)方向上相鄰的原子間距離為l，我們可以推測(cè)：在同一時(shí)刻，物體運(yùn)動(dòng)方向上相鄰的兩個(gè)原子的相位差時(shí)間為；做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)方向上相鄰的原子的振蕩相位存在（相等的）相位差，洛倫茲變換第四個(gè)方程分子中的-vx/c2項(xiàng)是對(duì)物體沿x軸方向的相鄰原子的相位差時(shí)間求和的結(jié)果。

根據(jù)狹義相對(duì)論，我們還可得出以下結(jié)論：相對(duì)于慣性參考系以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，組成物體的原子的振蕩周期為物體靜止時(shí)的倍；在運(yùn)動(dòng)方向上，相鄰的原子間距離為物體靜止時(shí)的倍。

6 空間場(chǎng)對(duì)物體的作用

假設(shè)有速度為光速的空間場(chǎng)穿過物體，空間場(chǎng)的方向?yàn)閤軸方向，在物體沿x軸方向有相鄰的A，B兩個(gè)原子，它們以相同的周期振蕩，而且當(dāng)空間場(chǎng)經(jīng)過A，B兩個(gè)原子時(shí)，會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生作用力，作用力的大小正比于空間場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與空間場(chǎng)從A原子到B原子所需時(shí)間的積。

如果A，B兩個(gè)原子具有共同時(shí)間，那么，當(dāng)空間場(chǎng)穿過物體，經(jīng)過A，B兩個(gè)原子時(shí)產(chǎn)生的作用力的大小正比于空間場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與空間場(chǎng)從A原子到B原子所需共同時(shí)間的積。

如果A，B兩個(gè)原子以相同的周期振蕩，而且它們的振蕩存在一個(gè)固定的相位差。假設(shè)空間場(chǎng)到達(dá)A原子，此時(shí)，A原子的相位時(shí)間為tA，再到達(dá)B原子時(shí)，B原子的相位時(shí)間為tB，兩個(gè)時(shí)間的差tB－tA為相位差時(shí)間。在這種情況下，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)非常有趣的問題：空間場(chǎng)從A原子到B原子的時(shí)間是參考時(shí)間，還是相位差時(shí)間（或者說，我們?cè)谟?jì)算空間場(chǎng)對(duì)A，B兩個(gè)原子的作用時(shí)應(yīng)采用哪種時(shí)間）？

我們推測(cè)在計(jì)算空間場(chǎng)對(duì)A，B兩個(gè)原子的作用時(shí)應(yīng)采用相位差時(shí)間，在這種情況下，空間場(chǎng)經(jīng)過A，B兩個(gè)原子時(shí)產(chǎn)生的作用力的大小正比于空間場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與空間場(chǎng)從A原子到B原子的相位差時(shí)間的積。

我們討論了空間場(chǎng)對(duì)相鄰的兩個(gè)原子作用的情形，而對(duì)于空間場(chǎng)對(duì)整個(gè)物體的作用，可將空間場(chǎng)經(jīng)過物體中相鄰的原子時(shí)產(chǎn)生的作用力疊加得到。

7 慣性的起源

空間場(chǎng)經(jīng)過相鄰的A，B兩個(gè)原子時(shí)產(chǎn)生的作用力的大小正比于空間場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與空間場(chǎng)從A原子到B原子的相位差時(shí)間的積。相對(duì)于慣性參考系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，只要空間場(chǎng)均勻分布，因?yàn)榭臻g場(chǎng)從A原子到B原子的相位差時(shí)間等于從B原子到A原子的相位差時(shí)間，所以兩種情況下產(chǎn)生的力大小相等，方向相反，疊加后結(jié)果為零?？臻g場(chǎng)對(duì)其他相鄰的原子作用的情形也是如此，這就導(dǎo)致物體整體上受到空間場(chǎng)的作用力為零。

無論在空氣中運(yùn)動(dòng)，還是在水中運(yùn)動(dòng)，物體都會(huì)受到空氣或水的阻力，但是，一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體在均勻分布的空間場(chǎng)中受到空間場(chǎng)的作用力疊加為零。因此，物體看起來好像沒有受到任何外力作用，仍保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

我們甚至可以進(jìn)一步設(shè)想，物體受到外力作用改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但是，由于原有的組成物體的每個(gè)原子的振蕩周期、相鄰的原子間距離，以及相鄰原子的相位差不再滿足洛倫茲變換，所以物體將受到空間場(chǎng)的阻力，以阻止其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型理論，宇宙空間中的各處都充滿了希格斯場(chǎng)。有理由預(yù)期希格斯場(chǎng)就是文中所述的“空間場(chǎng)”，但鑒于我們對(duì)希格斯場(chǎng)的認(rèn)識(shí)并不完整，因此本文仍然采用“空間場(chǎng)”的稱謂。

［1］A.Einstein.Zur Elektrodynamik bewegter K?rper.Annalen der Physik，1905，322（10）：891-921.

〔編輯：白潔〕

O413.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.036

2095－6835（2017）18－0036－02