狭义相对论新解.doc

狭义相对论新解摘要：摘要：爱因斯坦的广义相对论阐明空间是弯曲的黎曼空间，不是平坦的欧几里德空间那么真实的空间是否真如此呢？笔者经过近二十年的研究，发现现实世界并非现今物理学所论述的建立在实空间之上，另有一半的空间隐藏在实空间背后，是现今没有表述的，真实、客观的世界是建立在复空间上的关键词：关键词：超光速；罗氏空间；虚质量；虚体积；虚能量；实世界；虚世界；实矢；复矢1 罗氏空间罗氏空间广义相对论认为空间就如一张平坦的布，当其上放置质量物质的时候就发生弯曲，光子在时空面上的运动也不再是直线，而是沿短程线，这一结论在太阳附近得到验证既然存在时空面，就有面内和面外之分(见图 1)时空面把空间分成两部分，如果面外对应我们的世界，内部就超出了我们的视觉范围，是不可见的把我们的世界称为实世界，则时空面另一侧的世界就称为虚世界，虚、实世界及时空面就构成全空间实世界中的物理量从实世界中观察和虚世界中的物理量从虚世界中观察是同等的，也即是说没有哪个世界更优越，两者不过是时空面分隔的空间而已但实世界中的观察者如何表征虚世界中的物理量呢？我们首先定义虚世界中最基本的点、线、面的概念实世界中的矢量a a移到虚世界中由实世界来观察，是不可见的，但客观存在，定义虚矢a a＇=ia a，这一定义是有实在涵义的，并非只是数学上的处理，这一形式也不陌生，在闵可夫斯基四维坐标中我们用 μ=ict 来代替第四维，ct 是长度量纲，因此 μ 就是虚长度。

在此基础上定义虚面积s ibaib ia ibasrrrrrrrr)()()('''这里，，与我们平常的复数运算是不一致的，主要原因在sbab ia irrrrr)()()(于我们定义了复矢量，并且赋予实际的物理意义，不再是纯粹的数学运算总之，虚世界中的物理量由实世界观察始终是虚量，由虚世界观察始终是实量同理，定义虚体积iVcbaicbia ic ib ia icbaV)]([)]([)()]()[()() ''(''rrrrrrrrrrrr全空间由虚、实空间组成，表征为21iVVV定义了虚、实矢量的全空间称为复空间，从而把实函数、实矢量推广到复数域，仿照实矢量点积和叉积，定义复矢量的点、叉积如下：设 a a、、b b 为不为 0 的实矢量，若o外内时空面a图 10)( b iarr0)( b iarr并且，)()()(baib ia irrrr)()()(baib ia irrrr则称这样的复空间为罗氏空间罗氏空间罗氏空间的本意是虚、实世界的物理量由于有时空面阻隔相互不作用罗氏空间中复数只有数乘，没有矢、叉积：设 a、b 为复数，则))((2121ibbiaaab))(()()(22122111ibiabiaibaba)(2211baiba罗氏空间中复数与复矢的乘积为：设为复数，a a为复矢，则21i))((2121a iaiarrr))(()()(22122111a iiaia iarrrr)(2211aiarr罗氏空间中复矢的点、叉积为：设a a、、b b为复矢，则点积为)()(2121b iba iabarrrrrr)()()()(22122111b ia iba ib iabarrrrrrrr)(2211baibarrrr所以，两复矢量的点积为复数，不是复矢。

两复矢量的点积为复数，不是复矢同理有)()(2121b iba iabarrrrrr)()()()(22122111b ia iba ib iabarrrrrrrr)(2211baibarrrr因而，两复矢量的叉积为复矢量两复矢量的叉积为复矢量罗氏空间中面积矢量为basrrr)(2211baibarrrr21s isrr罗氏空间中的体积为)(cbaVrrr)]()[()(212121c icb iba iarrrrrr)]([)(222111cbaicbarrrrrr21iVV 因此，体积为复数，不是复矢体积为复数，不是复矢实空间中质量为 m 的物体移动到虚空间中质量为 m＇，则imVim罗氏空间中任一物体的质量表达为21immm2 罗氏空间中的牛顿力学罗氏空间中的牛顿力学物体在罗氏空间中运动，位移表达为，见图 221r irrrrr物体运动速度为2121v ivdtrdidtrd dtrdvrrrrrr同理，运动加速度为2121a iadtvdidtvd dtvdarrrrrr物体所受的力为))((2121a iaimmamFrrrr212211)(FiFamiamrrrr这就是罗氏空间中的牛顿第二力学定律，推广后的牛顿力学更具普适性，因为实数是复数的真子集，唯一的问题是推广后的牛顿力学是否有意义，我们有没有必要去推广？随着进一步的研究，建立在罗氏空间的物理学图像将逐渐清晰，几乎涵盖现今物理学的方方面面，意义深刻。

仿照以前的定义，力做的功为实空间虚空间图 2Or1r2r)()(2121ridrdFiFrdFdwrrrrrr)(2211rdFirdFrrrr21idwdw 所以 为复数21iwww定义动量为22112121))((vimvmv ivimmvmprrrrrr因而，动量为复矢动量为复矢复数可以表达成三角形式，因此质量另可表为imeimmm21能量或功也可以表成三角形式iEeiEEE21iweiwww213 狭义相对论狭义相对论1）验证超光速）验证超光速超光速是客观存在的，证明如下：光子的运动路径是沿正弦或余弦曲线运动，光的速率为一常数，仅是指它传播方向的速率，它的瞬时速度的方向与大小是时刻在变化的（见图 3） 假设光子的振幅为A A，角频为ω，瞬时速率为v v，初相位为ΨΨ，实际经过的路径为S S，沿传播方向x x 的速率为C C（光速） ，则光子的运动方程为： ctx ）tAycos(令 ω 为常数，对 t 求导得cdtdx)sin(cos(tAdtdAtdtdy）因为图 3cdtdycdtdydx dtdsv22 222 )()()()(光子的实际速率不小于它传播方向的速率，在波峰或波谷时两者才相等，因此超光速是超光速是客观存在的客观存在的。

频率越大，实际速率越大，能量越大2）超光速变换）超光速变换爱因斯坦的狭义相对论有个非常精彩的结果就是质能方程，这在原子衰变等领域中得到精确验证，从而反证了狭义相对论是不容置疑的，但存在另一个结果就是光速是信号传送的极限速率，也即说面对浩瀚的宇宙，由于有速度的限制，人类可能永远冲不出银河系伴随人类文明的无限演进，人类的活动范围将会越来越广，光速作为极限速率从哲学发展观来看也是不合时宜的，因为随着物体运动速度越来越接近光速，它的惯性质量会越来越大，它的灵活性会越来越差，从而就越不自由从以上分析来看相对论是不完备的，它需要完善我们不作光速的限制，反过来审查相对论，发现原来光速是极限速率只是相对论的假设，而不是结论，爱因斯坦从来没有证明过光速的极限性，他只是很随意的使用了这一假设下面我们就沿爱因斯坦的脚步应用相对性原理和光速不变原理推导洛伦兹变换（见《爱因斯坦文集》第四卷） ，这一推导过程如下（如图 4）：与惯性系在初始时刻原点重合，其后系以不变速率沿方向运动，由系S' S' Sv' x' S来观察系原点 ，有So0x''vtx在同一空间点上，与 同时为 0，它们之间的关系为一般的线性关系，即x' x（3-2-1）) ''(vtxkx对系点，同理有' S' o)( ''vtxkx由相对性原理，此两个惯性系等价， , 所以' kk （3-2-2）)('vtxkx、上的变换为：yzyozz’xx’图 4S’S vyy 'zz '把（2-2）代入（2-1） ，得（3-2-3）kvxkktt)1 ('2由光速不变原理 ，有, ctx ''ctx 由以上各式联解得（3-2-4） 222 2 vcck因此，爱因斯坦得到（3-2-5）22 11cvk从而推得洛伦兹变换式22 1'cvvtxxyy 'zz '2221'cvcvxt t 很明显，爱因斯坦在推导（3-2-5）式的过程中不仅只应用了相对性原理和光速不变原理，还假设了，从而“任何物体的速度小于光速“是相对论的一条假设而不是结cv 论。

爱因斯坦没有证明这一论断就推导出洛伦兹变换式，用该变换式反证如果存在超光速将会违背因果律，从而给物理世界带来极大的迷惑其实对(3-2-4）式，正确的做法应该分、和三种情况讨论cv cv cv ①当时，即是洛伦兹变换cv ②当时，光的运动cv ③当时，, cv 02k122 －cvik因此得超光速变换式为1)('22 cvvtxixyy 'zz '1)( '222 cvcvxti t式中坐标为虚数，它的意义是物体在超光速状态下所经过的路径，也即是说物体超光速运动将穿越时空面，进入虚世界，这在实世界中是不可见的，超越了我们的视觉范围3）关于超光速不会违背因果律的证明）关于超光速不会违背因果律的证明以前认为超光速会引起因果倒置，证明过程如下：设事件和在惯性系和中的空间和时间坐标分别为 (，，，)、 （1p2pS' S1x1y1z1t，，，) 和(，，，)、 （，，，)，由洛伦兹变换得2x2y2z2t'1x'1y'1z'1t'2x'2y'2z'2t2221 11 1'cvcvxt t 和 2222 22 1'cvcvxt t 所以22212 1212 1)()( ''cvcxxvtt tt 如果因果倒置，则 ，即0''12tt0)()(212 12cxxvtt因为 ，上式变换得0)(12tt1)()(12212 ttcxxv为信号传递速度，记为，则有1212 ttxx sv2cvvs因此有或大于, 即超光速会引起因果倒置，我们已经知道洛伦兹变换只适用于vsvc低光速，证明超光速是否违背因果律需要用超光速变换式，证明如下：1)( '2221 11  cvcvxti t和 1)( '2222 22  cvcvxti t所以itt''12式中1)()(22212 12 cvcxxvtt 因为 ，， 012ttcttxxvs1212cv 所以 0因此，超光速不会违背因果律，时间可以伸长或缩短，但永远不可能回到从前或进入超光速不会违背因果律，时间可以伸长或缩短，但永远不可能回到从前或进入未来。

未来4）狭义相对论）狭义相对论4.1 运动质量与速度的关系运动质量与速度的关系把代入质量表达式，得超光速时物体的运动质量为：122 －cvik（3-4-1） 1220－cveimmi运动质量的模为（3-4-2）1220－cvmm （3-4-2）式表明：物体超光速时速度越大，越小，惯性越小；当趋于无穷大时，mv趋近于 0也即物体超光速运动，速度越大，惯性越小，物体越自由物体超光速运动，速度越大，惯性越小，物体越自由m4.2 相对性动量、能量与动量、能量守恒相对性动量、能量与动量、能量守恒4.2.1 相对性动量当时，运动物体的动量，动量的模为cv 2021cvvempir202 1cvvmp当时，运动物体的动量，动量的模为cv 1220cvveimpi1220cvvmp4.2.2 相对性能量当时，。