由易学思想设计的三个物理实验

1、由易学思想设计的三个物理实验一、验证宇宙并非在膨胀的实验1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨胀着。星系之间的空间随时间线性增加，星系本身并没有改变；而且星系越远，离去得越快1-p115。而后，由列梅特、伽莫夫等人开展为大爆炸理论，根本要点是：在100-200亿年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物质、能量、时间和空间都由爆炸中创生，爆炸前那种原始的无限稠密被称为“奇点,由爆炸引起的膨胀，如今仍在继续着。从30年代开场，膨胀的宇宙模型已经为大多数宇宙学家所承受，如今被称为现代宇宙学标准模型。现代宇宙学被定义为：“以广义相对论为理论根底，以哈勃定律为观测根据，并在宇宙学原理的假设下,研究整体宇宙的构造、运动

2、和演化规律的一门学科(2-p85)。此前15年，斯利弗在美国天文学协会的一次会议上，公布的观察结果是：“一些亮堂星云(后来被证实是星系)，既有蓝移的，也有红移的；更远的弱光星云，“全都展示红移(1-p111)。没有做出任何解释。哈勃有效地以“宇宙梯法解决了确定星系间隔 的问题之后，通过对自己测定的24个河外星系间隔 的分析，发现红移量大致同星系间隔 成正比，即(1-0)/(2-0)d1/d2。当时普遍认为，这个结果“唯一可能的物理学解释便是河外星系都在以正比于它们间隔 的速度退离我们而去3-p140，由此得出的hv/d，被称为哈勃定律。其中h为哈勃常数，d为星系间隔 ，v为星系退离速度。d和v

3、“都不是可测量的量(8-p403)。哈勃定律作为膨胀宇宙论的根底原典、现代宇宙学的观测根据，存在如下纰漏：1、该定律中既没有可观测的物理量，何以能成为“观测根据?又缺乏作为必要条件的观测数据，如何断定其正确?2、设星系在t内退离间隔 d=vt=hdt；根据哈勃关系式/=d/d，应随时间线性增加，即该定律成立的必要条件是红移谱线持续挪动而不是红移。近40年来，新理论与新技术的结合，相继发现了一些不调和的红移现象。海尔天文台的阿普80年代末就声称：“我们有38个不调和红移天体与24个星系相关联。这个数字之大，不允许我们将它一笔勾销(1-p151)。根据这些佐证，至少在某些情况下，关于红移跟膨胀关联

4、的传统解释是错的。红移跟运动的关联确实并不具有唯一性。根据狭义相对论，运动物体发出的光被静止者观测时将发生频移，和声波频移机理一样，用多普勒效应解释没有错。根据广义相对论，具有强引力场的静止物体发出的光，在引力势较高处观测也要红移。即光的频移有两种机制，声波频移却仅有一种，用多普勒频移解释光现象就必然会丧失引力频移机制。通常的解释是：“引力不能定量解释星系的普遍红移，引力效应至少不占主导地位(4-p509)，可以忽略不计；霍金的说法是：“星系的引力场没有足够强到对它有明显的效应(5-p47)。哈勃宣布宇宙在膨胀时，全世界可以理解广义相对论的人寥假设晨星，“据记载，本世纪20年代初有一位记者告诉

5、爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了下，然后答复：我正在想这第三个人是谁(5-p83)；50年代之前，“广义相对论大体上是数学的一个分支，60年代之后才“从考察数学构造到开场按照物理来考虑(6-p72)；尤为重要的是，这个时期利用穆斯堡尔效应在高度差h=22.5的条件下，“极其精细地测得57fe的一条谱线的紫移，波长相对变化仅有/gh/22.510-15，与理论预告值在误差范围内符合(7-p94)。引力频移被准确地测量出来后，就不得不成认“引力是一种极其宏大的力量(6-p66)。即此不难算出，在地球引力场中光子通过22.5，需时t1=h/=22.5/3108s-1=7.

6、510-8s。由哈勃关系/=d/d=ht=10-10/年t；当/2.510-15时，t2=2.510-153.15107s/10-10=7.88102s。根据平直而各向同性的宇宙学原理,当/2.510-15时，引力效应/哈勃效应=7.88102s/7.510-8s=1.51010。很显然忽略引力效应肯定是个重大失误。大爆炸膨胀宇宙论被称为标准宇宙模型，存在3个问题：其一、不考虑引力效应就不符合现代宇宙学的定义；其二、40年前就测出的引力频移比膨胀效应大1010数量级，早已粉碎了“唯一的物理学解释神话；其三、“广义相对论用时空构造的几何性质来表示引力潮(8-p328)，哈勃当时并不理解，用多普勒

7、效应解释红移属于以偏概全；时至今日假如仍不考虑引力效应，宇宙常数偏孝退离速度偏大的错谬，将永远不可能得到纠正。为了确定引力跟红移的定量关系，特作如下讨论：一、改变高度差重做穆斯堡尔实验，根据两次测得的数据，可以确定：1、红移相对变化量跟间隔 还是间隔 平方相关；2、导出相关公式，为比拟引力奉献和哈勃奉献提供根据。二、有人认为，光在漫长的星际旅途中会受到无数恒星的影响，其左弯右折必然使红移量产生较大改变，无法予以断定。其实并非如此，可根据右图说明如下：图中a为发光恒星，、n为两个恒星，p为太阳；光线ab受它们影响的实际传播线路为ab、b、d、de、ef；f为地球，fa为根据经历认定的光传播线路。

8、实际上b是光在附近沿能级一样的测地线通过的轨迹，可以影响红移的仅为b。即此可得如下推论：推论1、光无论受多少恒星影响发生左弯右折，决定红移或紫移的只有直线间隔 。推论2、a使光红移，f使光紫移，由于地?恒，地球的影响可以忽略不计。推论3、由实验得出的公式，可以用于定量解释星系的普遍红移，同时将成为确证哈勃定律正确与否的判据。参考书目1、(美)巴里派克著爱因斯坦的梦湖南师范大学出版社1989年2、薛晓舟等著现代物理学的哲学问题河南大学出版社1996年3、袁正光主编指导干部科普知识全书改革出版社2000年4、大百科全书编委会大百科全书物理卷大百科全书出版社5、(英)霍金著许明贤等译时间简史湖南科技

9、出版社1995年6、(英)霍金著胡小明等译时间简史续篇湖南科技出版社1995年7、倪光炯等著近代物理上海科技出版社1979年8、董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年二、光速不变与波粒二象性在讨论这两个问题之前，首先需要廊清物理学理论中的3种观念。1、物理学不研究“物质，正如没有人可以讲出“水果是什么滋味一样，因为二者都是抽象的类概念。实际上物理学只研究质量、电量、能量跟时空的关系，“物质属于误用的哲学概念。2、从牛顿那个时代开场，物理学就分牛顿范式和非牛顿范式，前者研究孤立质点运动的规律，后者讨论热、光、电、磁的本质；如今已经非常清楚，热、光、电、磁现象的本质都是电磁波，统称为能量。

10、3、现代物理学理论可以分为以质量计量、用时空描绘，以能量计量、用位形描绘两大体系，物理客体理应分为质量系统和能量系统两大类。同理粒子物理学就应该分清质量子(即费米子)和能量子(即玻色子)，本质差异在于有没有静质量。据此，先讨论光速不变问题。所谓的光速不变是一种简称，实际所指是光速与光源运动的速度无关，或曰：光总是各向同性的。根据“质量是惯性的量度，光子没有静质量，自然就应该与光源的惯性无关。人们通常表现出的“不理解，根源在于误认为任何“物质都具有惯性，忘记了惯性只与质量相关，属于牛顿范式独霸天下产生的常识性错误，不清楚物理客体应该分为质量系统和能量系统两大类。讨论光的各向同性，首先必须根据两系

11、统构造论确立如下观念：所谓的宇宙是质量体(包括电子、质子、原子、分子到其大无比的天球)悬浮在能量海洋(即连续辐射)中的巨系统。只有当能量(子)从质量体中放出(或被吸收)时，才表现出一份一份的粒子属性，被称为光子；而这种能量(团)在连续辐射的海洋中传播时，那么总表现为波。只需要以石块掷入水中后，水波总是各向同性传播为类比，就很容易理解光波总是各向同性的道理。得布罗意提出波粒二象性，至今已有七十余年，开场时说微观“物质既是粒子又是波，后来改为既不是粒子又不是波；由于实际测量的结果是：用干预仪得到衍射图象，用计数器记下的是粒子数，就将微观粒子的实在性跟意识联络起来，认为终究是粒子还是波，由测量者的意

12、识所决定，关键在于选用什么样的仪器。直到今天波粒二象性照旧是个说不清道不明的谜。实际上只需要摈弃掉“物质这个误用的哲学概念，并成认物理客体分质量、能量两个系统，问题即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要将在能量海洋中传播和由质量体吸收(或放出)分开考虑，答案就已经非常明确：波属于能量系统的属性，而粒子性总跟质量系统相关。光子属于能量子，如今讨论质量子的问题。根据量子运动的特点，粒子永远不会停顿运动。按enn2h2/8l2被关在l4a箱内的电子(=e=9.110-31kg)，最低能量状态(基态)也还有2.3ev能量，通常称它为电子的动能，又是一种植根于“物质这个误用概念的常识性错误。量

13、子场论成认微观存在分粒子和场，每一种粒子都对应着一种场，却讲不清二者之间的关系终究如何。只需要将电子放到质能两系统构造论的框架去考察，就不难发现所谓的电子动能并非属于电子，而是网络态的能量海洋作用于电子的结果。任何粒子实际上都处在“树欲静而风不止的被动状态，传统将这种能量理解为电子“自能，是基于质、能不分产生的常识性错误。试想：空中悬浮的气球不能静止的原因在于空中能量分布不平衡，水中木屑的动能亦来自于水，都不属于气球和木屑自身所有；即此为类比就不难理解粒子性和波之间的互相关系。结论：所谓的波粒二象性，是使用分别适用于能量或质量系统的仪器，检测由质量子和能量子构成的复合态产生的不同效应。验证实验

14、：同时使用干预仪和计数器对质量子进展观测，当光栅的隙缝小于粒子的直径时，放在光栅背后的计数器就不会记下粒子数。理由是通过光栅的只能是能量海洋中传递的一列波，具有静质量的粒子将被“滤掉。三、绝对时间和相对相间牛顿将时间分为“自身在那里流的绝对时间和“可感知的及外界的度量的相对时间。狭义相对论预言“动钟变慢；广义相对论预言“一个钟所处的引力势越低(深)，它走得越慢。通常都说相对论的预言被证实，说明牛顿的时间观念是错的；实际上恰恰相反，即此正好证明了时间确实有绝对和相对之分。牛顿之前，惠更斯已导出单摆周期公式t2(l/g)1/2，据此创造的摆钟至今仍在使用，其走时快慢与g直接相关：g越大，t越小，走

15、时读数即变大；反之即被称为变慢。这个结果为什么正好跟广义相对论的预言相反呢?因为物理学研究的客体分两个系统：一是由牛顿范式沿袭而来的，用质量计量、用时间和空间描绘运动的质量系统；一是由非牛顿范式沿袭而来的，用能量计量、用位形描绘运动的能量系统。摆钟的读数属于质量系统计量的相对时间，可以通过调节摆长l使所有的钟走时一致，其作用直接源于发条的弹性势。刚旋紧发条时走时慢些，发条松弛时走时即变快。用原子钟实测的结果正好跟广义相对论预言一致，这又是为什么呢?由于原子释放能量子跟它所处环境的能级直接相关，而能量子的t即代表该能级的内禀时间，由能密梯度g决定，是无法人为改变的，故而称之为绝对时间。如下图，行星r从远日点n向近日点运行时，动能(正能)逐渐增大，g亦随之增大；由向n运行时，势能(负能)逐渐增大，g亦随之增大。沿n方向，正能密梯度g递增，负能密梯度g递减。原子钟走时由g决定，显示的是绝对时间；摆钟走时由g决定，显示的那么是相对时间。小结：绝对时间是弯曲