对四维空间动力学原理的发现

对四维空间动力学原理的发现摘要：本文试图通过对宇宙纯粹时空问题的探讨来推进时空理论的演化，并由此引入一系列的问题，这些问题的核心目标是有关宇宙超越光速飞行的研究，假定四维平直背景空间存在可能性，它同实际的四维时空的关系推导出飞船超光速动力的基本原理。关于突破四维时空的限制并进入四维空间进行宇宙航行的技术原理是后续的问题，通过引斥平衡假定推导出的绝对空间理论，即广义绝对论基础部分将展示进入四维空间的办法。关键词：四维空间、超光速、绝对黑暗、梁氏变换、宇宙历史场、宇宙航行、独立飞船系统、独立时空系统、时空限制、数学方法、星际旅行爱因斯坦创立了狭义相对论，狭义相对论的结论认为：物体运动不能超越光速，但是，爱因斯坦并没有回答为什么物体运动不能超越光速，这不得不引起了人们关于理论物理学的由于光子在宇宙中的存在，光量子又是一种绝对运动的物质基本量子，这种量子在静止时质量是零，这种量子在光速时，根据动量的碰撞原理，物质运动后受到光量子的作用而无法超越光速，这是我们的三维世界存在光速限制的间接原因，因而，超光速运动必须使飞船的背景世界是绝对黑暗的，如果不这样飞船在三维世界里进行超越光速的飞行是不可能的，宇宙中到处是星系与恒星的光芒，要进行超光速飞行，必须使飞船进入另一个黑暗的平直的四维背景空间，这在下文将探讨它的原理。我们还必须假定我们的宇宙存在另一个绝对的四维空间，它位于区别于我们生活的三维世界的并行世界里。四维平直空间里没有光明，是一个黑暗的世界，我们认为：我们所观察到的现实四维时空里的物质运动现象是即时的，也就是动态的、实时的、消瞳即逝的，而物质运动的历史不会消亡，它似乎存在于另一个类似于黑洞边界的二维全息空间里。要建立狭义绝对论，我们必须假定宇宙存在四维绝对空间里不存在时间，这是狭义绝对论的又一个前提。或许我们还必须假定在那里存在类似超光速物质运动或者信息传递现象，我们知道现实的时间是一维的，关于这一点不能有变化，当超光速飞船进入绝对空间以后仍然要考虑时间我们认为空间的总维度至少是九维的，而不是三维的。如果绝对空间是四维的，那么,三维空间同二维的历史场空间位于同一个宇宙里，这势必导致时间与空间的混乱局面，时间在转换为另一维空间时继续与时间发生着微妙关系，这是一个不完全绝对的结果。下一个问题是为什么我们的宇宙具有绝对空间或者我们的宇宙还有二维的规律场空间?时间存在静止的情况，这一点不可否认。黑洞的奇点就是一种静态的结构。我们在承认时间在四维空间里消亡的假定时，并不是说物质运动的时间在那里消亡，如果将物质体放入四维绝对空间，物质的时间仍然按照原有的节奏前进，四维绝对空间的时间消亡是那里的宇宙不会存在相对运动的自然的实际物质体，那里存在着各种暗物质量子以及包含运动的暗物质天体。关于这一点十分离谱，其实暗物质是一种物质进化后的存在形式，它们似乎是一种静态的长寿的物质。霍金在《时空的大尺度结构》一书中就提到奇点具有一个静态的结构状态，这说明奇点由物质的最终形式来形成，这种最终形式是时间死亡后的状态，尽管奇点本身也是运动着的，这被称作静态物质运动，静态的暗物质也有运动，但是没有时间属性。在数学上我们将“场”规定成绝对运动，这是因为任何场量子都足够微小，比如引力场可能渗透到了四维绝对空间而不存在四维时空对它的限制，尽管引力传递的速度也是光速。我们认为任何小于光子的微量子可能穿透四维时空，光子却绝对无法到达，这是宇宙规定的特性，这也是存在光速恒定的原因。光分隔了三维世界与四维世界，使我们无法看到四维世界的存除了在四维空间里存在时间近于静止的情况，在二维膜空间(银河系全息信息膜，实际上是银河系中心黑洞的边界)也具有这种特性。四维绝对空间实际上就是人的精神世界，那里包含绝对自由。而二维全息信息膜空间里的时间绝对静止，那里包含所有的物质运动规律。当飞船不得不穿越遥远尺度的星际空间时，二维膜空间和四维绝对空间似乎都可以具有相似的超光速现象，区别是人在二维世界里运动时会失去精神，也就是人会失去知觉。本文暂时不讨论膜空间的规则。时空光锥由下图所示：类时空间是三维的世界。类光锥面时间的方向类光锥面0类空的空间是四维的、黑暗的。显然，具有时间的独立系统同没有时间属性的绝对空间的关系是一种无时间的相对运动关系。我们假定一艘飞船正在穿越绝对空间，在飞船的系统里存在时间，这个独立的四维时空系统在四维空间里飞行，这种飞行过程只存在外部距离的变化，而没有外部时间的变化。我们把时空的方程写为如下：上式可以简单地表示成：l³-c²t²=(dl₄)²(l₃与l₄分别表示三维空间与四维空间的位移),即：l³=c²t²+(dl₄)²上述式子反映了四维空间移动距离以及独立三维系统时间间隔同独立三维系统在三维空间移动距离的关系。到目前为止，还存在以下的问题：1、有时系统与无时绝对空间的关系如何；2、四维空间，即宇宙绝对空间为何存在；3、在四维空间里是否存在惯性；4、如何进入四维空间。等等我们必须假定存在绝对的坐标参照，这个绝对世界就是四维空间。我们甚至假定应该存在宇宙原点，它位于宇宙的中心。在这个参照中，没有时间坐标，只有四个空间坐标轴，应该说我们选择光子飞过的世界作为相对参考坐标系，这个世界就是四维时空，而光子在四维空间划过的空间尺度可能是零。必须强调的是，这种四维时空在四维空间里是连续分布的，无穷多的四维时空分布导致了四维空间的存在。当我们处于四维时空里时，四维空间也是并存的，也就是说它就在我们身边，它渗透到了世界的每一个角落。因而，四维空间的设想是可行的，当我们作为一个独立的四维时空系统在四维空间里运动，这可能构成时空旅行，这是霍金教授曾经讨论的问题。应该说，四维空间是混沌的，上述的过程描写只是一个特殊的情况，混沌的含义在于我们无法准确地规定方向，运动的暗光子仍然是极佳的原始依靠物质，光子似乎被阻碍在四维空间的门槛上。我们试图避开时空旅行的问题，如果飞船在四维空间里运动，无论如何，它具备四个方向的自由度，这里必须避开由时间倒退而来的结果，而是选择物体在空间里运动的规则，而事实上似乎并不存在时间倒退的问题。我们可以想象让飞船外部的引力和斥力(惯性力)取得平衡，这样我们就可能进入了四维空间，四维空间里的时间非常缓慢，按照前文我们可以依靠惯性力进行飞行，在四维空间里经过一段距离以后，就能到达指定的位置，再让原始状态恢复过来，这样就到达目的地了，上面的过程实行起来实际上很容易，这已经是广义绝对论所讨论的重要问题了，在此不作详4由于四维绝对空间不具备时间特性，原有的物理规律不再被遵守，但是仍然存在局部的相对性原理，全局性的问题很难在现有的物理学中找到支撑。因而，这个理论是全新的，它被叫做“狭义绝对论”,现有的物理规律只适用于独立的飞船系统内部。我们罗列以下外部四维空间世界的特性：4、动量与能量守恒；因为动量守恒与能量守恒，并充满斥力而产生超惯性，关于超惯5、超惯性的。等等在绝对空间里，不需要时间就产生了位移，这叫做无时间运动。而飞船内部具有时间特性，我们假设飞船内部具有均匀、恒定的时间流失，而且时间是独立的。用三维世界去衡量，飞船的速度一定大于光速，我们不得不采用三维空间的数学方法来建立理论。假设飞船以超光速运动，另一个时空独立系统(如地球)以远远低于光速的速度独自运转。梁氏变换表明，物理学中最普遍的坐标变换并不是洛伦兹变换，洛伦兹变换的不变性原理没有普遍意义。1、匀速平动时空坐标变换设参照系S'相对于参照系S(例如地面)匀速平动，速度v,开始时S'与S系的同名坐标轴分别重合，图略。设S'系与S系之间的时空坐标变换式为：由上式第二式可得x=vt,将它和上式第一式一起代入(1)式第一式，则得：设想开始时从S'系原点O'分别向x'轴的正、负方向发射一个光信号，则依上述光速不变性原理得光信号运动方程：理论物理学研讨论文5————x=-ctx¹=-ct由(1)(3)式可得：x¹=k₁(x-vt)t=k₁(t-vx/c²)(6)由(4)(5)式得：由(6)(7)式得：上式与(7)式第一式分别对比x²项和t²项系数，则均得：由上式和(7)式的匀速平动时空坐标变换式；当v>c(超光速)时，(1-1)式变为：上式称为超光速洛伦兹变换。由(1-1)式可导出长度伸缩公式：理论物理学研讨论文6———质量能量关系式：mc²=E+m₀c²可见，梁氏坐标变换中(1-1)是匀速平动相对论基本方程。由于光子根本无法在飞船与独立时空系统之间快于飞船快速穿越，但是在尺量三维空间距离时，光的运动是唯一的尺度标准，我们只能以光年为工具来衡量。我们在上面不得不建立坐标变换关系，但是以超光速运动，飞船的独立系统必然位于四维空间里，实际上飞船与独立时空系统已经脱离了，但是建立它们之间的关系是不可能的，当然这是在我们所处的三维世界里看是这样的。光以恒定的速度，其实原因可能来自于宇宙空间本身具有的特殊性，考虑到宇宙中心黑洞的作用，两个独立时空系统(飞船与地球)之间仍然存在着联系。前文表明，超光速可能是确实存在的，而且这个情况存在于一种四维绝对空间之中。现在，我们仍然无法了解四维空间的真实状况，但是，至少时间应该是非常慢的或者近于静态的，超光速飞行的关键问题是突破时空限制。两个坐标系相互关联时的时空坐标变换可能使我们不得不建立三维空间和四维空间的运动关系变换与逆变换，这在飞船动力学上具有实际的意义，这可能是在四维绝对世界里产生运动的方法。我们将前面的时空方程加以推广，于是得到正式的时空方程：因为四维绝对空间并不让人们所观察到，于是人们忽略了这种情况。我们将上述式子写可见，这是一个直角三角形的几何关系。光的运动与在四维空间里物体运动时物体内部时间系统时间间隔的积是三角形的一条直边，另一条直边是运动物体在四维空间越过的距离，而斜边就是运动物体在三维空间越过的距离，当然上述情况只有在物体运动超越光速的我们假定一艘飞船运动远远大于光速，它的速度是v,那么,它在四维空间的变换关系理论物理学研讨论文7———在超光速条件下，因为坐标变换成立，于是有：得到了如下的四维空间坐标变换方程：由上述右边分式上部根号中的条件决定，前提条件。同样的根号条件，我们得到最终的条件：显然，速度和时间一定是三维独立时空在三维空间里的速度和时间，因而，物体在四维空间里运动时的实际跨越的尺度一定大于在三维时空里光子跨越的距离。得到：L²-c²t²=(L₂-c²t²)(v²1c²-1),船就像光柱一样。可见，物体超光速运动时，飞船跨越了光子的运动。另外，我们还要建立三维空间到四维空间之间的变换关系，如下所列：成立，将时空方程代入前面的式子：我们得到：显然，上部根号中的式子必须大于零，理论物理学研讨论文8———所以在三维世界里飞船实际的飞行情况具有x>vt成立，假定物体运动从参照的原点出发，既然我们假定飞船的速度是v,可是实际的位移大于运动速度和时间间隔规定的位移，这时的不等式的说明物体运动可能克服了惯性，从而具有超惯性。这是一个很好的条件，因为我们实际上处于一个多维的并行空间里，在四维空间里的物体运动似乎是具有一定自由的，也就是可能让惯性消失。我们将从四维空间到三维空间的变换也建立起来，即：结论一样，只是飞船的飞行位移要减去光子的运动距离。上述文字简单地讨论了狭义绝对论的基本部分，