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深入相对论就会发现宇宙在个点内

http://www.blogchina.com/201009101004664.html
   
           深入相对论就会发现宇宙在个点内
      ——科学说:“整个宇宙都在上帝的手掌心中,是真的存在上帝”
     

     (《终极论——揭开宇宙及大脑及社会的终极奥秘》之第1章第2节)
     
                徐永海
     
               2010年11月9日
     
     2004年诺贝尔物理学奖得主大卫•格罗斯,在他获奖的同年指出:“知识最重要的产品是无知”。中国科学院郭汉英研究员说:“知识还有一个副产品——权威与偏见”。爱因斯坦在晚年说过这么一段话:“大家都认为,当我回顾自己一生的工作时,会感到坦然和满意。但事实恰恰相反。在我提出的概念中,没有一个我确信能坚如盘石,我也没有把握自己总体上是否处于正确的轨道”。
     
   一、前言:让我们再次地了解一下迈克耳逊-莫雷实验
     
     在迈克耳逊-莫雷实验中,迈克耳逊干涉仪像一个十字架,有十字架交叉点和左臂、右臂、上臂、下臂四个臂。一束光从左臂进入,到达十字架交叉点,遇到一个“左下——右上”(╱)呈45度角的半镀银玻璃片,被分为两束光。
     
     一束光被这个十字架交叉点呈45度角的玻璃片反射,直角拐弯上行(走在上臂中)。到达上臂顶端,被一反射镜反射回来下行(依旧走在上臂中)。下行到十字架交叉点,经过十字架交叉点的玻璃片透射,继续下行,进入下臂。这束光(可称为“垂直的光”)在上臂垂直地走了一个往返,走了一个“‖”(垂直)路程。
     
     另一束光经过这个十字架交叉点的玻璃片透射,继续右行(走在右臂中)。到达右臂顶端,被一反射镜反射回来左行(依旧走在右臂中)。左行到十字架交叉点,被十字架交叉点呈45度角玻璃片反射,直角拐弯下行,进入下臂。这束光(可称为“平行的光”)在右臂平行地走了一个往返,走了一个“=”(平行)路程。
     
   深入相对论就会发现宇宙在个点内

     
     上臂、右臂长度相等,“‖”路程、“=”路程长度相等。假设“‖”路程、“=”路程长30米,光走完“‖”路程、“=”路程所用的时间就是100纳秒。
     
     地球围绕太阳的运动速度是30公里/秒,太阳带着地球在银河系中的运动速度是300公里/秒。迈克耳逊干涉仪是放在这个高速运动的地球上,“垂直的光”是走在高速运动的上臂中,“平行的光”在走在高速运动的右臂中。
     
     在行驶的火车车厢里,一个人垂直向上抛一个球,球撞到车厢天花板后垂直落下。期间火车已经行驶了一段距离,(铁路边静止的人来看)球上抛的地点和球落下的地点不在同一个点上,这个球走的是一个“∧”路程(可称为A字路程)。
     
     “垂直的光”在走上臂时,如果与地球运动方向垂直,在一上一下过程中,“垂直的光”走的也是“∧”路程。“∧”路程比“‖”路程距离长。“‖”路程假设30米,“∧”路程就是“>30米”(“>”为大于符号),“垂直的光”走完“∧”路程所用的时间就是“>100纳秒”。
     
   深入相对论就会发现宇宙在个点内

     
     一辆摩托车在赶超一列火车时,假设火车长30米,因火车也在行驶着,并方向相同,摩托车行驶了较长的距离(如200米),才从(长30米的)火车的车尾赶超到了车头。之后摩托车立刻掉头行驶,速度不变,因火车也在行驶着,并方向相反,摩托车行驶了不长的距离(如大约10多米),就从(长30米的)火车的车头行驶到车尾。这个摩托车走了一个“—=”路程(可称为鱼钩路程)。
     
   深入相对论就会发现宇宙在个点内

     
     “平行的光”在走右臂时,如果与地球运动方向平行,“平行的光”是顺着与对着地球运动方向各飞行了一段距离。顺着(方向相同)多走距离,对着(方向相反)少走距离,“平行的光”走的也是“—=”路程。“—=”路程比“=”路程距离长。“=”路程假设30米,“—=”路程就是“>>30米”(“>>”为更大于符号),“平行的光”走完“—=”路程所用的时间就是“>>100纳秒”。
     
     根据物理教科书、物理网站上的复杂计算,“平行的光”所走的“—=”路程(>>30米)要比“垂直的光”所走的“∧”路程(>30米)距离要长。将迈克耳逊干涉仪旋转90度,“垂直的光”变成了“平行的光”,这时这束光就需要多走一段距离,就要晚进入下臂。如果需要多走的是半个波长奇数倍的距离,两束光在下臂被一起观测时,就应当出现这种现象:“明线的干涉条纹变成暗条纹”。
     
     可是迈克耳逊-莫雷实验的实验结果确是“明线的干涉条纹没有变成暗条纹”,“垂直的光”、“平行的光”一定是同时(同相)进入下臂的,否则不会出现这种实验结果。“垂直的光”、“平行的光”是同时(同相)进入下臂的,这样只能是:
     
     或者,距离变短:“垂直的光”所走的“>30米”(“∧”路程),“平行的光”所走的“>>30米”(“—=”路程),都变短到30米(“‖”、“=”路程)。都变短到了30米,“垂直的光”、“平行的光”就会同时进入下臂,就会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。
     
     或者,钟表变慢:“垂直的光”走完“∧”路程所用的“>100纳秒”,“平行的光”走完“—=”路程所用的“>>100纳秒”,都变慢到100纳秒。都变慢到了100纳秒,“垂直的光”、“平行的光”就会同时进入下臂,就会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。(相对论的“钟表变慢”不好理解,“正文3”中将再次讨论!!)
     
     或者,光速加快:“垂直的光”加快了速度,用100纳秒走完它自己的“>30米”(“∧”路程);“平行的光”加快了速度,用100纳秒走完它自己的“>>30米”(“—=”路程)。都用了100纳秒,“垂直的光”、“平行的光”就会同时进入下臂,就会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。
     
     或者,光与地球之间的速度恒定为30万公里/秒。在顺着地球运动方向(方向相同)时,光的速度是30万公里/秒加上地球速度(光速加快);在对着地球运动方向(方向相反)时,光的速度是30万公里/秒减去地球速度(光速减慢)。
     
     “平行的光”在走“—=”路程时。在顺着地球运动方向时,因走的距离长,“光速加快”所占的比例多。在对着地球运动方向时,因走的距离短,“光速减慢”所占的比例少。综合在一起,“平行的光”在走“—=”路程时加快了速度。
     
     光与地球之间的速度恒定为30万公里/秒,此时“平行的光”加快了速度,用100纳秒走完它自己的“>>30米”(“—=”路程);此时“垂直的光”加快了速度,用100纳秒走完它自己的“>30米”(“∧”路程)。都用了100纳秒,“垂直的光”、“平行的光”就会同时进入下臂,就会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。
     
   二、正文:深入相对论就会发现宇宙在个点内
     
   1、光与任何运动体之间的速度恒定为30万公里/秒
     
     在迈克耳逊-莫雷实验中,迈克耳逊干涉仪像一个十字架,一束光从左臂进入,到达十字架交叉点,被分为两束光。一束光在上臂垂直地走了一个往返,另一束光在右臂平行地走了一个往返,之后这两束光都进入下臂。
     
     如果地球静止不动,这两束光就会同时进入下臂,就会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。可是地球是在高速的运动中,这两束光应当不会同时进入下臂,应当不会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。
     
     如果光与地球(任何运动体)之间的速度恒定为30万公里/秒,如同地球静止不动,这两束光也会同时进入下臂,也会出现迈克耳逊-莫雷实验的实验结果。迈克耳逊-莫雷实验是真实的,“恒定”这种现象也应当是真实的。
     
   2、同时出发,方向相同,不论我们的速度多快,我们依旧飞在光的后边
     
     光与任何运动体(如地球,如我们)之间的速度恒定为30万公里/秒。那么,方向相同时,不论我们飞行的速度多快,光的速度依旧比我们的速度还要再快上30万公里/秒(我们所测量的光速依旧是30万公里/秒),我们依旧飞在光的后面。
     
     假设我们的速度是100亿光年/秒。我们和一个光同时从地球出发,走了整整100亿光年的距离,再返回地球。相对于地球上等待者来说,光速是30万公里/秒,光比静止的他们快30万公里/秒。他们看见这个光返回地球时,自然是在第100亿年结束这一时刻,自然是在他们的岁数已经长了100亿岁这一时刻。
     
     虽然我们飞行的速度是100亿光年/秒,虽然我们只用了1秒钟就飞完了这100亿光年的距离,虽然我们仅仅只过了1秒钟的时间。但是,由于我们依旧飞在这个光的后边,地球上等待者看到我们返回地球时,一定是在第100亿年结束之后的某一时刻,一定是在他们的岁数长了100亿岁之后的某一时刻。
     
   3、相对于高速飞行者来说,时间和空间都变短
     
     我们返回地球,我们与地球上等待者相见时,地球上等待者的岁数已经长了100多亿岁,他们已经过了100多亿年;而我们的岁数没有增加,我们仅仅过了1秒钟,我们的钟表极度地变慢了,近乎于停止(这时才好理解相对论的“钟表变慢”!!)。我们从地球出发到返回地球,同样一段时间,相对于地球上等待者来说,是100多亿年;而相对于高速飞行的我们来说,仅仅是1秒钟。由于我们高速飞行,相对于我们来说,时间变短了,100多亿年的时间变短到了1秒钟的时间。
     
     当100多亿年的时间(整个宇宙的时间)变短到1秒钟时,这时100多亿光年的距离(整个宇宙的空间)也就变短到了30万公里。因为“宇宙空间是以光速膨胀来的”,当整个宇宙时间是1秒钟时,整个宇宙空间只能是30万公里。当我们以很高的速度飞行时,不仅时间变短,空间(距离)也变短。
     
     如果我们的速度还快,相对于我们来说,时间、空间(距离)还要变短,100多亿年的时间就要变短到万分之一秒、亿分之一秒,100多亿光年的距离就要变短到30公里、3米。当我们的速度是无限大时,相对于我们来说,100多亿年的时间(整个宇宙时间)、100多亿光年的距离(整个宇宙空间)就要变短到零点。宇宙的本来面目一定是虚空的、零点的,是个“点”,整个宇宙都在一个点内;因为只有这样,才会出现:“相对于不同速度,整个宇宙的时间、空间变短到不同大小;相对于速度无限大,整个宇宙的时间、空间变短到零点”。

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