空间量子化与狭义相对论.doc

空间量子化与狭义相对论 ――空间量子化系列论文之二 摘要：本文在量子化弹性空间的背景下，提出电磁辐射通过元空间——空子振动传播的观点。提出虚、实参考系，绝对与相对坐标系的概念。通过光信号在虚、实参考系，在绝对与相对坐标系传播特征的分析，揭示了洛伦兹（H.A.Lorentz）变换的实质，分析了光速不变原理与相对性原理的意义。并在光有介质传播的基础上分析了迈克尔逊（A. A. Michelson）－－莫雷（E. W. Monley）实验、光行差现象等试验，其核心是揭示光有介质传播的特征，进一步证实量子化弹性空间－－量子空间的实在性。 关键词：元空间、空子、量子空间、虚参考系、量子参考系、实参考系、绝对坐标系、相对坐标系、绝对圆、相对圆、光有介质传播。 一．引言 爱因斯坦（A.Einstein）狭义相对论是现代物理学的两块基石之一，在狭义相对论中，爱因斯坦提出了两条基本假设，即光速不变原理和相对性原理，其中光速不变原理是以电磁辐射无介质传播为背景的。量子空间论认为，宇宙空间由呈颗粒状的元空间――空子构成，电磁辐射通过空子振动在量子空间传播。可以证明，电磁辐射的有媒介性，不仅同上述两条假设相容，而且还是假设成立的基础。 作者认为如何把握、认识宇宙空间是当前物理学面临的重大课题。这个问题由来已久，几经演变，但目前仍没有很好解决。对空间结构的认真研究自迈克尔逊探测以太的工作开始，实验的否定性结论和之后爱因斯坦狭义相对论的创立，使空虚空间在物理空间理论中占主导地位。光速不变原理就是在这个空间背景下提出来的。 物理学理论的发展表明，光速不变原理是我们描述自然规律的一个好的形式，但是这一原理真实的物理含义并不明确。光速的测量决定于时间的测量，而时间的测量又依赖于光速，这一互为条件的困惑使爱因斯坦作出了光在两点间往反速率相等的假定。然而，我们不得不遗憾地指出，这一假定只在地球这类实惯性系成立，将之引入一般惯性系的假定未必成立。我们对时空结构的研究正是从这里开始的，研究的结果表示，我们关于时空背景、关于自然规律基础的认识应发生根本性的改变。 二．参考系与坐标系 我们先讨论参考系、坐标系。牛顿（S. L. Newton）曾认为宇宙存在绝对时间与空间，量子空间论持有相同的观点。量子空间由分立的空子构成，构成量子空间的空子尽管极其微小，但作为量子空间的基本组元，有其确定的形体、结构和平衡位置，除非受实体物质的作用，处于绝对静止状态。我们把相对于量子空间静止的参考系称作量子参考系，简称量子系。而把相对于量子系匀速直线运动的参考系称作惯性系。 需特别强调，参考系同参照物相关。因物体同量子空间有相互作用，作用的方式、强度同物体的质量、运动状态相关，故以某物为参照物建立的参考系，就暗含了参照物同量子空间的相互作用。例如引力场可否忽略的参考系就有很大的区别。以示区分，将参考系分为两类：虚参考系与实参考系。 虚参考系 虚参考系是指自由量子空间中以空子为参照物建立的参考系。对于运动的参照物，是指参照物的质量、运动状态对量子空间的作用、对所研究对象的影响可忽略不计的参考系。例如以运动粒子、以质量小到可忽略不计的运动质点为参照物建立的参考系等。我们下面经常提到的以点光源为参照物建立的参考系就属于此类。 实参考系 实参考系是指参照物的运动状态对量子空间的作用不可忽略的参考系。如以地球或以地球表面某一静止物体为参照物建立的参考系。在实参考系，光信号的传播速率同量子空间受作用的方式、强度相关，在引力场就是如此。 参考系确定后，还有如何建立坐标系的问题。从本质上讲，坐标系的建立有两种方法，分别为几何方法和物理方法。将用几何方法建立的坐标系称为绝对坐标系，将用物理方法建立的坐标系称为相对坐标系。随后即可看到，这种区分对揭示洛伦兹（H.A.Lorentz）变换的实质，将是十分必要的。 绝对坐标系 在确定的参考系中任选一点O为原点，过O点以直杆作两条相交直线，并以此确定一平面。在此平面上以O点圆心，以杆长L为半径作一平面圆，然后将圆对折成四等分。以两条折痕分别确定为、轴。然后固定轴，使半圆以轴为轴旋转一周，折痕轴的轨迹为一与原平面正交的平面。反过来固定轴，使半圆绕轴旋转一周，折痕的轨迹同原平面正交，将、轴旋转平面的交线确定为轴，确定、、z轴的方向后，在该标架中以杆长L为长度单位。这种以几何方法建立的坐标系，其正交与等长有绝对性，故称为几何或绝对坐标系。 相对坐标系 坐标系也可以这样设想建立：在确定的参考系中任选一点为原点，点处置一点光源，同一时刻自发出两束光线，以此确定一平面，并将其中一束光线所示的方向定为轴正向，该平面上同轴永不相交直线同轴平行。设想该平行线由密集的质点构成，具有镜面反射特征，将自点发出，击中平行线上一点，且反射光线恰击中光源的那束光线所示的方向定为轴正向。同