本題極具挑戰(zhàn)性與戰(zhàn)略性。我冥冥直覺,題主暗設(shè)了四個動機(jī):①相對論空間扭曲,可信么?②紅移源自恒星退行,可信么?③光的傳播不需介質(zhì),可信么?④以太不是暗物質(zhì),可信么?
若皆不可信,就必然得出以下結(jié)論:①廣義相對論,不成立!②宇宙大爆炸,不成立!③光的傳播,有介質(zhì)!④空間扭曲的是,暗物質(zhì)!
這一系列問題的總癥結(jié),要?dú)w根于對“邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)”的解釋是否可靠!下面,我對相關(guān)文獻(xiàn)資料(?),逐段分析,提出我的觀點(diǎn)(?),若有不到之處,敬請補(bǔ)正。
一,文獻(xiàn)——邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)的過程與結(jié)果:當(dāng)時,麥克斯韋與狄拉克等主流科學(xué)家,認(rèn)為光的傳播介質(zhì)是“以太”。由此產(chǎn)生了一個新的問題:地球以每秒30公里的速度繞太陽運(yùn)動,就必須會遇到每秒30公里的“以太風(fēng)”迎面吹來,同時,它也必須對光的傳播產(chǎn)生影響。這個問題的產(chǎn)生,引起人們?nèi)ヌ接憽耙蕴L(fēng)”存在與否。邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)就是在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,不論地球運(yùn)動的方向同光的射向一致或相反,測出的光速都相同,地球同設(shè)想的“以太”之間,沒有相對運(yùn)動,實(shí)驗(yàn)沒有看到條紋移動。看來,地球的移動對光速沒有影響,即光在地面上沿任何方向傳播的速度都相同。
?我分析:邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)的過程沒有瑕疵,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與判斷是沒有問題,實(shí)驗(yàn)是偉大的。
二,文獻(xiàn)摘要——對邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)的解釋。在1887年到1905年之間,人們曾經(jīng)好幾次企圖去解釋邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)。?菲茨吉拉德,根據(jù)麥克斯韋電磁理論,在1889年對邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),提出了一種解釋:如果物質(zhì)是由帶電荷的粒子組成,一根相對于以太靜止的量桿的長度,將完全由量桿粒子間取得的靜電平衡決定,而量桿相對于以太在運(yùn)動時,量桿就會縮短,因?yàn)榻M成量桿的帶電粒子將會產(chǎn)生磁場,從而改變這些粒子之間的間隔平衡。這一來,邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)所使用的儀器,當(dāng)它指向地球運(yùn)動的方向時就會縮短,而縮短的程度正好抵消光速的減慢。有些人曾經(jīng)試行測量此縮短值,但都沒有成功。?1904年,荷蘭洛侖茲提出著名的洛侖茲變換:觀察者相對于以太,以一定速度運(yùn)動時,長度在運(yùn)動方向上發(fā)生收縮,抵消了不同方向上由于以太所造成的光速差異,這樣洛侖茲就在不拋棄以太概念的前提下解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。?1905年,愛因斯坦在拋棄以太、以光速不變原理,建立了狹義相對論:空間和時間并不相互獨(dú)立,而是一個統(tǒng)一的四維時空整體,并不存在絕對的空間和時間。整個時空是平直、各向同性、各點(diǎn)同性,由此推導(dǎo)出洛侖茲變換。?里茨在1908年設(shè)想:光速是依賴于光源的速度的,即運(yùn)動光源所發(fā)射出來的光線速度與光源速度以矢量方式相加,光速,也就是以太流的影響被以太內(nèi)的光速和光源的速度所抵消。一般稱為彈道假說,企圖以此解釋該實(shí)驗(yàn)。?彈道假說由天文學(xué)上觀測雙星運(yùn)動結(jié)果易于排除,德·希特于1931年在萊頓大學(xué)指出,如果是這樣的話,那么一對相互環(huán)繞運(yùn)動的星體將會出現(xiàn)表觀上的異常運(yùn)動,而這種現(xiàn)象并沒有觀察到。觀測發(fā)現(xiàn),光的速度與光源的速度無關(guān)。既然沒有一種靜止的以太傳播光波振動,牛頓關(guān)于光速可以增加的看法就必須拋棄。?1892年,荷蘭物理學(xué)家洛侖茲也提出了菲茨杰拉德相同的量桿收縮解釋。這一觀點(diǎn)可以解釋邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),并承認(rèn)以太存在,光速變化。?1895年洛侖茲提出了更為精確的長度收縮公式,順手把時間也調(diào)慢了一點(diǎn),這就是著名的洛侖茲變換。通過以太的運(yùn)動物體,縱向線度發(fā)生收縮(平行運(yùn)動方向),其收縮的比例恰好符合邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)的計(jì)算。同時這個方向的時間也變慢,這樣這個方向的光的速度保持不變。這是光速不變的最早模型。為什么要改動時間?沒有人知道,也沒有理論依據(jù)。這個光速不變的版本,承認(rèn)以太存在。沒有悖論。根據(jù)他的設(shè)想,觀察者相對于以太以一定速度運(yùn)動時,長度在運(yùn)動方向上發(fā)生收縮,以解釋邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),時間變慢,以滿足光速在量桿運(yùn)動方向無變化。這樣洛侖茲在不拋棄以太概念的前提下,提出光速不變。?1905年,在洛侖茲提出光速不變觀點(diǎn)10年后,愛因斯坦認(rèn)為既然光速不變,作為靜止參考系的以太就沒有理由存在。于是拋棄靜止參考系以太、以光速不變原理和狹義相對性原理為基本假設(shè)的基礎(chǔ)上建立了狹義相對論。同時保留洛侖茲變換來解釋邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)和光速不變。愛因斯坦的洛侖茲變換是指純數(shù)學(xué)的空間縮短,不再是組成量桿的帶電粒子距離縮短。而且這種空間縮短不具有任何實(shí)質(zhì)性的物理意義。例如,兩輛速度不同的火箭經(jīng)過太陽系,那么從慢速火箭上看地球與太陽的空間距離與快速火箭上的看到的空間距離不同,空間距離的物理意義在于引力大小,和陽光輻射強(qiáng)度有關(guān)。?相對論認(rèn)為空間和時間并不相互獨(dú)立,而是統(tǒng)一的四維時空整體。在狹義相對論中,整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點(diǎn)同性的。幾星期后,法國最重要的數(shù)學(xué)家亨利·龐加萊也提出類似的觀點(diǎn)。
?我分析:正如1000年前人類不知道有空氣或究竟是什么,100年前人類也不知道以太究竟是什么。猜定以太是靜止的風(fēng),本身就是狹隘的。在無法解釋光速不變的背景下,愛因斯坦用純數(shù)學(xué)四維時空,強(qiáng)加于物理,顯然武斷。
三,文獻(xiàn)摘要——進(jìn)一步驗(yàn)證。?1893年,洛奇在倫敦發(fā)現(xiàn),光通過兩塊快速轉(zhuǎn)動的巨大鋼盤時,速度并不改變,表明鋼盤并不把以太帶著轉(zhuǎn)。對恒星光行差的觀測也顯示以太并不隨著地球轉(zhuǎn)動。?人們在不同地點(diǎn)、不同時間多次重復(fù)了邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn),并且應(yīng)用各種手段對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,精度不斷提高。除光學(xué)方法外,還有使用其他技術(shù)進(jìn)行的類似實(shí)驗(yàn)。如1958年利用微波激射所做的實(shí)驗(yàn)得到地球相對以太的速度上限是3×10-2km/s,1970年利用穆斯堡爾效應(yīng)所做的實(shí)驗(yàn)得到此速度的上限只有5×10-5km/s。?綜合各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果,人們基本可以判定地球不存在相對以太的運(yùn)動。
?我分析。對邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)之后的驗(yàn)證,依然是“一根筋”,那時還想不到有暗物質(zhì)存在,至少假設(shè)不到要害。我認(rèn)為,各種音頻的機(jī)械波,作為能量波的傳遞,都借助于載體。而光,作為一種能量波的傳遞,也應(yīng)該借助于載體,應(yīng)該就是暗物質(zhì)。
關(guān)于暗物質(zhì),丁肇中團(tuán)隊(duì)最近聲稱到2024年,可以揭示其基本模型與特性,有關(guān)細(xì)節(jié)仍在保密。不過,我倒是,結(jié)合國內(nèi)學(xué)者的大膽設(shè)想,綜合提出暗物質(zhì)的模型、特性、功能。
暗物質(zhì)是一種體積波(或海綿波)。其基本模型:是一種有厚度的正弦波,其一個周期的正弦曲線,對應(yīng)一個暗物質(zhì)量子,與軸子(axion)相當(dāng),即背景微波(2.725K),波長7.35cm,靜質(zhì)量為0.7meV。暗物質(zhì)的主要有五大功能。
其一,作為海綿波,遇到高能密會收縮。在粒子與天體附近,有引力透鏡效應(yīng)。不是時空彎曲,而是暗物質(zhì)的海綿波曲率變大。
其二,暗物質(zhì)是各種超微量子的載體。它可以承載量子物質(zhì)波,例如中微子波、等離子體波。可以承載量子能量波,例如引力波、電磁波。但不能承載超短能量波,例如聲波、超聲波、次聲波。
其三,暗物質(zhì)以光速運(yùn)動,有極強(qiáng)的“超滲效應(yīng)”。可穿越任何粒子與天體。
其四,暗物質(zhì)在深太空,其全局性分布,各向同性,熵值達(dá)到最大,是一種消彌態(tài),是整個宇宙中,具有最低能量的“洼地效應(yīng)”,仿佛一個真空吸塵器——吸塵、吸能、吸光、吸波。
其五,暗物質(zhì)對被載體的運(yùn)動,有極其輕微的“阻尼效應(yīng)”,或叫“降頻效應(yīng)”。所謂的多普勒紅移,其實(shí)是高頻電磁波,被暗物質(zhì)阻尼、拉長、降頻。關(guān)于LIGO引力波與宇宙大爆炸的解釋如下:
①這次20171014LIGO公布的引力波測試得到的500Hz,其實(shí)是,雙中子星合并時發(fā)出的高頻波,在1.3億光年的暗物質(zhì)中,被阻尼成500Hz超低頻波。
②大爆炸之證偽:我承認(rèn),在哈勃望遠(yuǎn)鏡的周圍的各個方向,接受到所有恒星的紅移,可以有它們都在退行之解釋的一個選項(xiàng)。但是,就同一個恒星而言,它向各個方向發(fā)出的光,如果哈勃望遠(yuǎn)鏡,在它周圍接受的必然都是紅移,那么如果還說,該恒星向各個方向退行,顯然不可能。因此,大爆炸理論是荒唐的,宇宙膨脹,或者是說,空間彎曲是不成立的。
小結(jié):空間彎曲的本質(zhì),不妨假設(shè)是暗物質(zhì)“海綿體”受到粒子或天體引力場梯度影響的一種能密變化。簡言之,引力扭曲的就是暗物質(zhì)。