现代物理学的 2 个 支柱 是 相对论 和 量子力学 。
不过 这 2 个 理论 也 挖了 许多坑 。
先说说 相对论, 光速不变原理 是 不成立 的 。
因为 光的速度 本来 也不是 相对于 参照系 测量的 。
光速 的 测量过程 是 这样, 在 光源 处 放一个 时钟, 在 接收点 放一个 时钟, 然后 光源 发射光, 并记录下 时钟 的 时间, 接收点 接收 到 光 时 记录下 时间,
光源 和 接收点 之间的 距离 / (接收时间 - 发射时间) = 光速 。
按照 相对论 的 说法, 假设一个 飞船 从 地球 加速起飞, 当 飞船 速度 接近光速时, 会观察到这样的现象: 地球的景象里的 动作 会 越来越慢, 亮度 会 越来越暗, 当 飞船 速度 达到 光速时, 将看不到 地球的景象(黑暗)。 这是因为 光 追不上 飞船, 此时, 光 相对于 飞船 的 速度 为 0 。 呀, 这好像 违反 光速不变原理 了 ?
再说说 量子力学,
我不认同 因果律丧失, 随机概率, 意识参与, 平行世界 这一类的观点。 这些是 文字游戏式 的, 不是 科学 的 形式 。
我们来看看 “单电子双缝干涉” 这个 经典 的 实验 。
如果 这个 实验 可靠 的话, 也很好理解,
比如, 水波, 水波 在遇到 双缝 的时候, 在每个缝处 会形成 一个 波源(相当于 每个 缝 是一个 波源), 这样, 2 个 缝 作为 波源 发出的 水波 之间 会互相 干涉, 形成 双缝干涉 现象 。
从这个角度来看, 与其说 “波粒二相性”, 不如说 波是体, 粒是相 。
从这个角度来看, 我们还可以进行 三缝干涉, 四缝干涉, 五缝干涉, …… , 十缝干涉 实验, 等等 。
微观粒子 的 种种 奇异特性, 这大概可以认为是 性质, 而 宏观世界 的 种种 现象和规律, 可以认为是 现象 。
性质 产生 现象 。
现象 里 的 模型 大概 不宜 用来 对 性质 建模, 这样也许行不通 。
所谓 性质, 大概可以理解为 宇宙的性质, 自然界的性质 。
什么是 现象 里的 模型 呢? 比如 经典物理学 为 代表 的 物质无限细分, 质点系统 , 这一类的 。
那 为什么 不宜用 现象 的 模型 来 为 性质 建模 呢 ?
比如, 我们从 波 的 角度 来 研究 电子, 如果 以 经典物理学 的 标准 来看, 需要 建立一个 符合 经典物理学 的 波 的模型 。
这里面就会 涉及到 波 的介质, 以及 介质 内部(质点之间) 是 如何相互作用 来 产生 这个 波动现象 的 。
但对于 电子, 它 的 “波动介质” 会是什么 ? 这个 介质 是什么物质, 由 什么 组成 ? 组成这个 介质 的 又是 另外的 一些 基本粒子 ? 这就乱了 。
囫囵吞枣 式 的, 很容易 会 想到一个 东西 来 作为 波动介质, 那就是 “以太” 。
说到 以太, 我笑了 。
昨天 和 网友 有一些讨论, 简要记录如下 :
我认为 光速不变 是一种错觉, 造成 光速不变 错觉 的 原因 有 2 点 :
1 不能 用其它的 介质 去 测量 光 的 位置, 也就不能 用 其它 的 介质 去 测量 光的速度
2 光 不遵循 宏观物体 的 动力学, 所以 不存在 宏观物体 抽象出的 参照系 模型 里的 速度叠加
第一点 决定了 无法用 “从 旁边观察” 的 方式 测量出 光速 相对于 某个 参照系 的 速度
第二点 决定了 无法用 “速度叠加” 的 方式 测量出 光速 相对于 某个 参照系 的 速度
所以, 迄今为止, 人类 测量 出来的 光速, 都是 光发射器 到 光接收器 之间 的 路程 除以 时间, 是 与 参照系 无关 的 速度 。
光子 一出现, 速度 就是 C, 没有加速的过程 。 所以 光 是 不遵循 宏观动力学 的 。
相对论 洛伦兹变换 中的 参照系 是 人们 根据 宏观物体运动 总结抽象出来的一个 模型, 没有 任何依据 说明 这个 模型 对 光 适用 。
在 现实世界 中, 速度叠加 是 需要 力 的 参与的, 从 飞船上射出一颗子弹, 飞船会减速, 如果不减速, 就是有一个 “力” 恰到好处 的 保持了 飞船 的 速度 。
飞船减小的速度 * 飞船的质量 = 子弹增加的速度 * 子弹的质量
我记得之前看过一篇文章说 相对论 把 运动学 和 动力学 混为一谈, 说的可能就是这种情况 。
光 不是 子弹, 光 和 光源 之间 不存在 宏观动力学 的 “力” 的 作用, 所以 不存在 “速度叠加” 。 光速 和 光源 的 速度 无关, 或者说, 光速 和 光源 的 运动状态 无关 。
光速 是 一个 常量, 这个常量 代表 光 从 A 点 到 B 点 需要 多长时间 , 与 参照系 无关 。
还可以看看 光 反射 的 现象 。 如果 光 遵循 宏观动力学, 那么, 在 反射 的 时候 应该会有 加速 和 减速 的 现象 。
另一方面, 如果 光 遵循 宏观动力学, 那么 光 和 障碍物 之间的 “力” , 是 什么 量子 来传递 ?
光 本身 就是 量子(电磁作用力 的 量子), 如果 还要 另一种 量子 来 为它 传递 “力”, 那岂不是成了 程序设计 里的 “元数据 的 元数据” ?
量子 是 构成 宏观现象 的 基础, 基础 怎么会 反过来 遵循 现象 的 规律 ?
也许 在 程序设计 里 有的 元数据 可以 自我描述, 但 那是在 程序设计 里 。
光速 并不神秘, 光速 是 量子 在 宏观下 的 传播速度 。
量子 就是 场 。 场 和 量子 也是 波粒二相 。
物体 的 速度 不能 超过 光速, 这也是有问题的 。
要 证明 物体速度 能不能 超过 光速, 其实 很简单,
可以 作 一个 设想, 如果 物体 的 速度 不能 超过 光速, 那么, 在一艘 速度 接近 光速 的 飞船 上, 人们 都 不能 运动 了, 因为 你 跑两步 就 超过光速 了嘛 !
物体速度 不能 超过 光速, 同样 是 文字游戏 的 结果 。
我就想, 难道 物体上 每个原子 都 那么 智能, 哦 ,不, 是 每个 质子 中子 电子, 哦, 不, 是每个 夸克 …… 反正一直 细分 下去, 这些 粒子 那么 智能, 知道自己跑的很快了, 快 接近 光速 了, 于是 就 越来越 跑不动 了 ?
问题是 一艘飞船 相对 大地 的 速度 是 接近光速, 但是 相对于 和 它 同样速度 的飞船, 速度是 0, 还可以相对于 其它 各种各样 的 事物, 于是 飞船 就有 各种各样 的 速度 。
面对 这么多 各种各样 的 速度, 如果你是组成 飞船 的 粒子 , 你要 怎么算? 你的 速度 是 哪个 ? 你 应该 跑得动 还是 跑不动 ?
时空 是 存在于 人类 意识 中的 抽象概念, 不是 “实际存在的实体”, 至少 不是 物理学 里 所描述的 那种,
时空 是 物质 的 存在 和 变化 在 人类 意识 中 被抽象出来的 概念, 不是 “实际存在的实体”, 至少 不是 物理学 里 所描述的 那种 。
不应该 用 “时空” 来 描述 物理学,
不应该 把 “时空” 作为 实体 来 描述 和 研究 物理学,
把 “时空” 作为 实体 来 描述 和 研究 物理学 会 让 物理学 玄化, 就是 变成 玄学 和 文字游戏 。
应该回到 经典 的 时空观,
谈 物质 , 谈 力 。
如果 非要 说明一点的话, 时空 就是 物质 的 表现, 哪里有一个 “独立 存在 的 时空” ?
时空 就是 物质, 物质 就是 时空,
既然如此, 谈物质 就可以了, 何必 绕个圈子 谈时空 ?
我支持 牛顿 的 万有引力 定律 。
上面说的 光 没有 “速度叠加” 会导致一个问题, 就是 光速 丧失了 相对性 。
这会带来一些问题,
比如, 一艘以接近光速行驶的 飞船, 从 船尾 发出一束光, 要 经过 很长 的时间 才能 达到 船头, 因为 飞船 也在 以 接近 光速 的 速度 向前 行驶, 光 相对于 飞船 的 速度 就很慢 。
这样 会给 船员 带来 困扰, 船员 看 船尾方向 上的 东西 时, 观察到的 景象 会 滞后 很多 。
这情景 有点好笑, 也有点滑稽 。
直观上, 以 接近光速 飞行 的 飞船 上的 船员 仍然能 正常的生活, 就像在 地球 上一样,
因为 飞船 上所有的 物体 都跟着 飞船 一起 以 相同的速度 前进, 所以 飞船 上的 所有物体 相互之间 并不会感受到 在 以接近光速的速度运动 。
所以 直观上, 飞船 上 发出的 光线 对于 船员 和 物体 的 速度 仍然是 C 。
但 这样一来, 如果 这束光 射出了 飞船, 被 前方空间站 上的 人 或者 接收器 观察到, 这束光 的 速度 应该是 飞船的速度 + C ,
这并不是我们 有意 去 叠加, 而是按照 飞船 走过的 路程 和 光 在 飞船 上 走过的 路程 计算出来的 光速 就是 飞船的速度 + C 。
我们上文中说了, 直观上, 光 不是 子弹, 不存在 和 光源 的 速度叠加,
但是 刚刚这个例子 也是 从 直观上 来看, 接近光速飞行 的 飞船 上 的 生活状态 应该 和 地面 上 一样, 或者说, 物理现象 应该和 地面 上的一样 。
两者 都是 从 直观上 来看, 但 两者 又矛盾了 。
So, 如果你是上帝, 你会怎样来 设计 世界的规则 ?
相对论 时代 科学家 观察到的 光速不变 的 现象 和 所做的 实验 是不是 上面这样, 我没有查证 。
对这个 现象 可以有这样一种解释, 就是 “与观察者有关”, 就是 这束光 可以 预料到 未来 将会被 飞船 上的 观察者 观察, 于是就以 相对于 飞船 的 C 前进, 或者 预料到 未来 将会被 飞船外(比如 空间站) 上的 观察者 观察, 那么 就以 相对于 空间站 的 C 前进 。
说到这里, 会不会 觉得 像 量子力学 ? ^^ ^^ ^^
量子力学 就是 “与观察者有关” 嘛 !
所以, 我提出 “光速量子原理” :
应该用 量子力学 量子 的 观念 来 认识 光速, 光 不是 机械运动, 光速 不是 机械运动 的 产物 。 光速量子原理 和 光速不变原理 的 区别是 光速量子原理 会导致 尺缩钟慢 时空变形 等 效应, 光速量子原理 不会产生这些效应 。
但是 光速量子原理 会产生 很多逻辑上的矛盾 和 各种各样的 奇谈怪论, 比 量子现象 更加 难以解释 。
其中一个 就是 因果律 被 颠覆, 且 比 量子现象 更加 难以解释 。
狭义相对论 的 贡献 主要是 质能互换, 时空观 则是 错解 。
广义相对论 的 贡献 主要是 把 光 纳入 引力 范围, 时空观 也是 错解 。
上文提到 速度叠加 需要 力 的作用, 其实不一定 。 比如 飞机 发射 导弹, 可以 先 让 导弹 脱离飞机, 再点火发射, 这样 导弹 发射 时 不会 与 飞机 产生 力 的作用。
而 导弹的 速度 = 和飞机同样的速度 + 发射产生的速度
其实 我希望 光速 和 光源的速度 可以叠加, 这样 模型 就简单 了, 符合我们 的 宏观模型 的 习惯 。
如果 光速 和 光源 的 速度 不能 叠加, 那 大概 只能 用 量子 来解释 。
这样的话, 光波 光子 光速 都不是 光 的 本体, 只是 从 某个角度 观察到的 现象 。
光的 本体 应该是 包含了 或者 传达着 某种信息 的 东西。
光 是 信息 。
应该用 信息论 来解释 宇宙 。
迈克尔逊莫雷 实验 并不能 证明 光速 和 光源的速度 能否 叠加,
只是 证明 以太(绝对静止参照系) 不存在。
以太 是一个 非常 陈旧 和 想当然 的 概念, 毫无意义 。
光 传播 为什么 非要想一个 子虚乌有 的 载体(介质) ?
这是 把 宏观动力学 的 波 理论 套 在 光 上 的 结果 。
光 是 自然的属性, 是 场, 是 量子, 需要什么载体 ?
什么是 光速不变? 我们可以用一个 实验 来作为定义 :
地面上有 A 、B 2 个点, AB 间 距离 为 L, 有一个 飞行器 以速度 v 沿地面 沿 AB 方向飞行, 地面 A 点 和 飞行器 上都安装有一个 光源, 当 飞行器 经过 A 点时, 飞行器 和 地面 A 点 的 光源 同时向 B 点 发出一束光, 设 地面 发出的 光束 最前面的 光子 到达 B 点 的 时间 为 t1, 飞行器 发出的 光束 最前面的 光子 到达 B 点 的 时间 为 t2, 则,
若 t1 = t2, 则是 光速不变,
若 t2 = L / ( v + L / t1 ) , 则是 光速可变 。 L / t1 表示 地面上的光速 。
如果 光速不变, 就像上文说的, 需要用 量子 来解释 光速 和 光本体, 需要用 信息 来 解释 光本体 和 量子 。
如果 光速可变, 就简单了, 光速 适用于 宏观 运动学 参照系 。
如果 光速不变, 这种 光速不变 的 性质 是 一种 奇异性质, 是 宏观系统思维 难以理解 的 性质, 是 量子性质 。
我们可以用一个 臆想实验 来 推导 光速不变 还是 光速可变 :
假设在 一艘 接近光速的飞船上, 人们的 生活状态 和 地面 保持不变, 或者说 物理现象 和 地面 一致 。
飞船 沿 地面飞行, 相对 地面 的 速度 是 v, v 接近光速 C 。
飞船 上 沿 飞行方向 有 A 、B 2 点, AB 间距离为 L, A 处有一个 光源, 向 B 发出 一束光, 由于 飞船 上的 物理现象 和 地面 一致, 所以 A 发出的 光 相对于 飞船 和 A 、B 的 光速 和 地面 的 光速一样, 是 C 。
假设 A 发出的光 到达 B 经过的 时间 是 t , 在 t 内, 光 在 飞船 上 经过的 路程 为 AB = L, 而 飞船 相对于 地面 前进的 路程 是 vt,
所以, 光 相对于 地面 经过的 路程 = L + vt ,
光 相对于 地面 的 速度 = ( L + vt ) / t = L/t + v = C + v 。
可以看出来, 在 这个 臆想实验 中, 光速 符合 宏观运动学 参照系 速度叠加 原理 。
且 光速 与 光源 相关, 是 相对于 光源 的 常量 C 。
这个 实验 表达的 原理 就是 光速相对性原理 , 如果 这个 实验成立, 则 光速相对性原理 也成立 。
如果 上述实验 成立, 则 向 船头 射出的 光(和 飞船飞行方向一致) 相对于地面的 光速 是 C + v, 向 船尾 射出的 光(和 飞船飞行方向相反) 相对于地面的 光速 是 C - v, 如果 v 接近光速, 则 射向船尾 的 光 相对于地面的 光速 会 很小, 当 这个 光 离开 飞船 后, 在 地面 上 传播 的 速度 很慢,
如果 飞船 以 光速 飞行, 那么, 射向船尾 的 光 相对于地面的 速度 是 0, 当 光 离开 飞船后, 是 “静止” 在 地面上空, 或者说 “停留” 在 地面上空 。
这是不是有点 奇怪 ?
但 这至少 可以让 飞船内部 的 物理现象 和 地面一样, 人们的生活状态 和 地面一样 。
从逻辑上来分析, 光速 只有 3 种 可能 :
1 光速不变
2 光速唯一
3 光速相对
对于 1 光速不变, 可以用 光速不变原理(狭义相对论) 和 上文提到的 光速量子原理 来解释,
用 光速不变原理(狭义相对论) 解释会造成 尺缩钟慢 时空变形 的 效应,
用 光速量子理论 解释 则 会 充满 逻辑矛盾 和 奇谈怪论, 其中一个 就是 因果律 被 颠覆, 且 比 量子现象 更加 难以解释 。
2 光速唯一 是指 光速 是 相对于 宇宙 的 速度, 这实际上 就是 认为有一个 绝对静止 的 参照系(宇宙), 这会带来一个问题, 在 接近光速 飞行 的 飞船 上, 人们无法正常生活, 因为 射向 船头 的 光 的 光速 很慢, 设 飞船 速度是 v, 则 射向 船头 的 光 的 光速 是 C - v , 如果 v 接近光速, 则 C - v 很小, 射向 船头方向 的 光 的 光速 很慢, 但是 反过来, 射向 船尾方向 的 光 的 光速 很快, 是 C + v, 如果 v 接近光速, 则 射向 船尾方向 的 光 的 光速 接近 2 倍 光速 2C 。
所以 飞船 上的 人们 的 生活状态 和 物理现象 和 地面 不一致 。
3 光速相对 就是 上文 提出的 光速相对性原理 。
如果 光速相对性原理 成立, 则 光速 不会 成为 物体 运动速度 的 极限, 反而 为 物体 的 光速运动 和 超光速运动 提供了 可能条件 。
因为 光速相对性原理 的 成立 意味着 光速运动 和 超光速 运动的 系统(飞船 星球 等) 上面 的 物理现象 和 “地面”(相对 低速 和 静止 的 系统) 一致 。
人们 可以在 光速运行 和 超光速运行 的 飞船 星球 上 正常生活 。
只不过 和 相对 低速 和 静止 的 系统 之间 的 信息通信 会有 沟壑(Gap), 需要 适配(Adapt, 计算机术语) 。
上面提到 如果 光速相对性原理 成立, 那么, 光速飞行 的 飞船 上 向 船尾 射出的光 离开 飞船 后 “静止停留” 在 地面 上空,
如果是 超光速飞行 的 飞船, 那么, 向 船尾 射出的光 离开 飞船后 会 继续 向 飞船 飞行 的 方向 飞行,
设 飞船 速度 是 v, 则 向 船尾 射出的光 离开 飞船后 继续 向 飞船 飞行 的 方向 传播 的 速度 是 v - C 。
因为是 超光速飞行, 所以 v > C 。
这有点 违反常识, 向 船尾 射出 的 光 离开 飞船 后 不继续 向后 传播, 而是 向前(飞船 飞行 的 方向) 传播 。呵呵 。
昨天在网上文章里看到 “两艘接近光速飞行的飞船相对而行, 彼此之间的相对速度是否超过光速” 。
可以这样来计算, 假设 飞船速度 是 v, v 接近 光速 C, 飞船 1 从 A 点 出发, 飞船 2 从 B 点出发, 则 2 者 最终在 AB 的 中点 C 相遇, 从 出发 到 相遇 经过的 时间 是 t, 则 飞船1 和 飞船 2 之间的 相对速度 是 AB / t = (AC + CB) / t = AC/t + BC/t = v + v = 2v,
因为 v 接近光速 C, 所以 2v 大于 光速 C 。
所以 两艘飞船 之间的 相对速度 已经 超过光速 。
实际上, 如果让 两艘飞船 相撞, 从 碰撞 的 激烈程度 就可以看出来 2 者 的 相对速度 。
或者 也可以 让 粒子加速器 里的 2 个 接近光速 的 粒子 碰撞, 看释放出的 能量 。
昨天还关注了 动质量 的问题 。 按照 相对论 的 理论, 物体 的 速度 越大, 动质量 就 越大 。 这是 戏论 。
速度 , 是 相对 谁 的 速度 ?
一个 接近光速飞行 的 电子, 动质量 变大了, 如果 在 电子 旁边 有一艘 同样速度 飞行 的 飞船, 是不是 相对于 这艘飞船, 电子 的 质量 和 静止时候 一样 轻 ?
既然 电子 的 质量 和 静止时候一样, 那 只要 从 飞船 上 伸出一个 电压加速板, 对 电子加速, 电子的 速度 就会 增加, 相对于 地面, 电子 很轻易 就 超光速 了 。
So ?
大家可能会 用 相对论 的 速度叠加 公式 来解释, 我只提一个问题 : 地面上有 A 、B 2 点, 电子 和 飞船 以 同样的速度(接近光速) 从 A 点出发, 2 者 是不是 同时到达 B 点, 如果是, 那么 2 者 的 相对速度 是 0 。
还有 上面 两艘飞船 相对飞行 的 例子也是, 两艘飞船 是不是 同时到达 AB 的 中点 C ? 如果是, 那么 两艘飞船 的 相对速度 就是 2v 。
要 验证 上面 这个 推理 很简单, 可以在 粒子加速器 的 管道中 安装一个 可沿管道移动的 托架, 然后 把 粒子 加速到 接近光速, 比如 和 光速 C 只 相差 1 千米 / 秒, 然后 让 托架 以 2 千米 / 秒 的 速度 前进(和 粒子运动 的 方向 相同), 然后 从 托架 上 伸出一个 电压加速板, 对 粒子 加速, 这样, 粒子 相对于 托架 的 速度 是 C - 2 千米/ 秒, 可以利用 托架 把 粒子 加速到 相对于 托架 的 速度是 C - 1 千米 / 秒, 这就相当于 粒子 相对于 地面的速度是 光速 C 。如果 托架 把 粒子 的 速度加速到 C - 1.1 千米/ 秒, 那么 粒子 相对于 地面的速度 是 C + 0.1 千米/ 秒, 这已经 超光速 了 。
因为 粒子 的 速度很快, 所以 一个 托架 可能 不能 达到 把 粒子 加速到 相对于 托架 C - 1千米/ 秒 的 速度, 可能需要 多个 托架, 这些 托架 都应该 相对于 管道 以 2 千米/ 秒 的 速度 前进 。
我们在 地球 上 加速 一个电子 达到 接近光速, 电子 的 动质量 很大, 如果 地球 本身 就是一个 接近光速 运动 的 星球, 那 地球上的 物体 的 动质量 岂不是 也很大? 如果 地球 的 速度 非常非常 接近光速, 那 地球 上的 所有 物体 的 动质量 岂不是 大的不得了 ?
但是 地球 上的 物体之间 或者说 人们 感觉 不到 地球 上 的 物体 有 这么大的 动质量, 物理现象 和 人们的 生活状况 和 地球 低速运动 时一样 。 这样要怎么解释? 又会回到上面 接近光速飞行的 电子 旁边 飞行着 一艘 和 电子 同样速度 的 飞船 的问题, 因为 地球 上的 物体 和 地球 相对静止, 物体 之间 相对 低速 和 静止, 所以 接近光速 运动 的 地球 上的 物体 和 人们 感受到的 物体 的 动质量 仍然 是 低速 或 静止 时 的 动质量, 很小 。
说到 地球 接近光速 运动, 那还是上面的问题, 相对 谁 接近光速 运动 ?
可以说 相对于 太阳, 也可以说 整个 太阳系 在 接近光速 运动 。
太阳系 又 相对 谁 接近光速 运动 ?
可以说 相对于 银河系, 也可以说 整个 银河系 在 接近光速 运动 。
银河系 又 相对 谁 接近光速 运动 ?
可以说 相对于 河外星系 …… 所以说 这是 戏论 。
由 上面 加速器 里 增加 向前运动 的 托架 上 伸出 电压加速板 加速 粒子 的 推想 还可以 引出一个 推想,
粒子加速器 之所以 不能 把 粒子 加速到 光速 或者 超过光速 是因为 粒子 相对于 加速器 的 速度 接近光速了, 动质量 越来越大,
对于 粒子 来将, 粒子加速器 是 靠 外力 来 加速 粒子 的 。 随着 粒子 的 加速, 粒子 相对于 “力源”* (电压板) 的 速度 越来越大,
于是 粒子 相对于 电压板 的 动质量 也 越来越大, 所以 电压板 对 粒子 施加 的 力 产生的 加速度 越来越小 。
如果 对 物体 施加 的 力 是 物体 自身 产生的, 也许就不会有这个问题 。
比如 火箭, 燃料 燃烧前, 相对 火箭 是 静止的, 燃料点然后, 产生气体喷射, 和 火箭 静止 时 的 效应 一样 。
不管 火箭 飞的 多快, 燃料 随着 火箭 以 同样的 速度运动, 所以 点燃后 产生 气体喷射 和 火箭 静止 或者 低速飞行 时 的 效应 一样 。
所以, 燃料 和 火箭 之间 是 相对静止(未点燃时) 和 低速(点燃时) 的 状态, 所以 火箭 相对于 燃料 的 速度 是 低速的, 远小于 光速的,
所以 火箭 相对于 燃料 的 动质量 是 很小的, 和 从静止状态发射 或者 低速飞行时 的 情形 是 一样的 。
所以, 燃料 产生的 推力 对 火箭 持续有效, 不管 火箭 飞的多块, 都能 对 火箭 产生 和 从静止状态发射 或者 低速飞行时 一样的 加速度 。
这样的话, 如果 火箭 的 燃料足够, 就可以持续产生 推力, 以此 产生 稳定的 加速度, 可以稳定的加速 将 火箭 加速到 光速 和 超光速 。
老一辈 科幻作品 《飞向人马座》 里面描述的 东方号 火箭, 原文 是 这样描述的 :
“
四级火箭,加上前面的驾驶舱和载运舱,一共长八百米,最粗的地方是直径一百米。
它就相当于一座两百层的高楼,然而它全部是用金属铸成的,没有窗户,就象《一千零一夜》里那个什么苏丹用来幽闭公主的铜塔。然而它更象一枚硕大无朋的炮弹——是的,将要射向新的世界、射向宇宙空间的炮弹。
”
文中 讲述 东方号 四级火箭 持续加速, 可以把 飞船 加速到 4 万公里 / 秒, 我想 这样的火箭, 如果可以持续加速的话, 可以把 飞船 加速到 光速 和 超光速 。
文中 讲述 的 年代 是 2004 年, 想起来 还很 激动人心 呢 !
光速相对性原理 和 光速不变原理 的 区别 是 :
光速不变原理 认为 光速 是 相对于 观察者 的 常量,
光速相对性原理 认为 光速 是 相对于 光源 的 常量 。
上文中 用 臆想实验 给 光速相对性原理 下过定义 。
狭义相对论 的 贡献 是 根据 光速 是 量子 在 宏观下的 传播速度 这一性质推导出 质能互换 。
广义相对论 的 贡献 是 把 光 纳入 引力 范围 。
但是 用 空间弯曲 来 代替 引力 没有必要 。 用 空间弯曲 的 惯性系 来 表示 因为 引力 而 加速运动 的 非惯性系 没有必要 。
惯性系 + 引力 更加 简单直观 。
迄今为止, 人类 测量 出来的 光速, 是 相对于 光源 的 光速, 所以 当然 会 “不变” 了 。
网上提到 麦克斯韦方程组 也 暗示了 光速不变 。
但可以推测, 麦克斯韦方程组 计算 电磁波 的 速度 应该是 相对于 发射电磁波 的 物体 来计算的, 即 计算出来的 电磁波 的 速度 是 相对 波源 的 。
狭义相对论 的 空间收缩 时间膨胀 和 广义相对论 的 时空变形 是 过度 依赖数学, 脱离了 直观 和 逻辑思辨 产生的 错误结果 。
这个 错误结果 不是 现实 的 物理世界 。
光 是 传递信息 的 量子 之一, 光速 有限, 所以 当 物体(系统) 之间的 相对速度 接近光速 时, 信息传递 会 出现 沟壑(Gap), 会看到 和 低速状态 下 不一样 的 景象, 但这是 信息传递 的 问题, 就像是 用 凸透镜 和 凹透镜 看 事物 一样, 是 景象 的 失真, 失真 的 景象 不代表 现实 的 物理事件 。
网上提到 现代物理学 的 一个 课题是 如何 把 广义相对论 的 平滑时空 和 量子力学 的 微观剧烈起伏时空 统一 ,
实际上 没必要 统一 。
宏观 是 现象, 微观 是 本体, 微观 的 量子现象 是 本体性质 的 显现,
本体 是 构成 现象 的 基础,
现象 和 本体 没必要 统一, 也无法统一 。
我们在来 看看 量子 现象 。
量子现象 可以从 电子 单缝衍射 开始, 电子 单缝衍射 是 “概率” 、“塌缩” 的 开始, 因为 塌缩概率 推理出 因果律 的 丧失 。
实际上 不应该 把 单缝衍射 看作是 因果律 的 丧失 。
单缝衍射 其实 很好解释,
比如, 我们在 桌面上 放一块 磁铁(比如 马蹄形 磁铁), 然后 在 桌面 上方 撒下铁屑, 让 铁屑 呈直线 掉落, 在 桌面上方 铁屑束 的 中间位置 放置一个 微型吹风机, 可以随机的 对 铁屑束 从水平的各个方向吹风扰动, 这样 铁屑 会被 吹散, “随机” 的 掉落 在 桌面上, 经过一段时间后, 我们可以看桌面上的 铁屑, 会 在 磁铁 的 周围 形成一个 “磁力线” 的 图案, 铁屑 的 掉落 是 随机的, 但 整体上 会 按照 磁铁 的 磁力线 规律 来 分布, 磁通密度 大 的 地方 铁屑 就 密集, 磁通密度 小 的 地方 铁屑 就 稀疏, 铁屑 的 分布图案 和 磁力线 的 分布图 是 相似的 。
上面这个实验是一个 宏观 现象, 我们并不会 把 这个 现象 看作是 因果律 的 丧失, 所以, 同样, 对于 量子, 不应该 把 衍射 看作是 因果律 的 丧失 。
当然, 在 宏观 下, 理论上, 在 上述 的 实验 里, 给定 宇宙 的 初始状态, 或者 某一时刻 的 状态, 是否能 预测 到 每一次 扰动 对 铁屑 产生的影响 以及 铁屑 掉落 桌面 时 的 速度 和 位置, 这也是 还没有 答案 的 。 这涉及到 决定论 的 问题 。 当然 这是另外一个问题 。 但是 决定论 的 研究 又会回到 微观, 或者说 与 微观 有关系, 但这是另外一个问题 。
再来看看 单个电子双缝干涉, 其实在 本文 开头 就已经 解释过了, 就像 水波 一样, 水波 遇到 双缝 的时候, 会变成 2 列波, 每个缝 会 成为一个 波源, 这样, 双缝 发出的 2 列波 相互 干涉, 就成了 干涉现象 。
这样的话, 三缝干涉, 四缝干涉, …… 十缝干涉, 多少缝 干涉 都可以 。
上文中 也 提过, 波粒二象 可以用 量子 和 场 来 解释 。
量子 就是 场, 场 就是 量子 。
量子 有 量子纠缠 的 现象 。
其实 量子纠缠 是 量子 组成 宏观现象 的 基础, 或者说 纽带, 或者说 机制 。
质子 和 中子 通过 强相互作用力 吸引在一块, 组成 原子核, 这应该是 量子纠缠 。
二十世纪初 认为 电子 围绕 原子核 旋转, 但 随后很快就发现问题了 : 运动的电荷 会 向外 辐射能量, 电子 围绕 原子核 旋转一段时间后,能量耗尽 就掉到 原子核 上了 。
所以 后来 就 产生了 量子力学 来 解释这个问题 。
量子力学 认为 电子 是 以 量子 的 形式 存在于 原子核 “周围”, 形象的说, 原子 周围 有一片 “电子云” 。
实际上, 电子 存在于 原子核 “周围” 的 这个 形式, 也是 量子纠缠 。
还有 化学 当中 共价键 的 形成, 也是 量子纠缠 。
共价键 是 2 个 原子 “共用” 一个 “电子对”, 这个 电子对 是 2 个 原子 各自提供一个 电子 组成的,
这实际上 是 量子纠缠, 电子对 的 2 个电子 “组队” 一起 运行, 这是 量子纠缠, 而 电子对 “围绕” 2 个 原子核 运行, 这也是 量子纠缠 。
物体之间 的 摩擦力 和 支持力, 也可能是 量子纠缠 产生的 。
摩擦力 和 支持力 应该 起源于 分子间 的 作用力, 记得书本上说, “分子间的作用力 …… 分子间 距离远 时 为 引力, 距离近 时 为 斥力” 。
我以前认为 分子间 作用力 可能是 原子 的 电荷作用力 产生的, 就是 原子核 带 正电, 电子 带 负电, 2 个 原子 之间 通过 原子核 和 电子 的 电荷 产生 引力 或 斥力 。 但实际上 原子核 都是 电中性 的, 电荷作用 已经 在 原子核 和 电子 之间 抵消掉了, 所以 原子 之间 应该不会通过 电荷 产生作用力 。
所以, 分子间 作用力 应该也是 量子纠缠 。
还有 光 的 反射, 光 遇到 障碍物 时 为什么会反射? 发生了 “力” 的 作用吗? 我觉得 和 宏观 物体 碰撞 的 情况 应该 有所不同, 应该不是 宏观 里的 “力” 的 作用, 这里应该也是 量子纠缠 的 作用 。
还有 电子显微镜, 高速电子束 遇到 物体 发生 反射, 就像 光 的 反射, 利用这个特性来实现 电子显微镜, 电子 遇到 物体 的 反射 我想也不是 宏观 的 “力” 的作用, 而是 量子纠缠 的 作用 。
说到这里, 可以看出来, 微观 的 量子之间 的 作用 不适合 用 宏观 的 “力” 和 动力学 来描述, 微观 的 量子 之间的作用 应该用 量子纠缠 来描述, 量子纠缠 也可以称为 “量子间相互作用” , 这里 称为 “作用” 而不称为 “力” 是 为了 和 宏观 的 “力” 区分开来 。
强相互作用力 和 弱相互作用力 应该可以归为 量子纠缠, 这样 宏观 的 力 就 只剩下 电磁作用力 和 引力 2 种 。
当然 还有 摩擦力 和 支持力, 不过 这 2 个力 现在好像 是 归为 电磁作用力 的 ……
量子间相互作用(量子纠缠) 有 微观 特有的 规律, 和 宏观 的 力 不同 。
宏观 的 力 用来 描述 宏观现象, 量子现象 应用 量子间相互作用(量子纠缠) 来 描述 。
可以 对 量子间相互作用(量子纠缠) 归纳总结出一套规律, 就像 宏观动力学 一样 。
前段时间 量子计算机 火起来了, 大家都等着 量子计算机 破解 对称加密 和 非对称加密 。
其实 大家 不用 担心, 在 网上 查了一下, 用 量子计算机 来 破解 对称(非对称)加密 应该是一个 模拟计算 的 模型,
但是 要 设计 出一个 破解 密钥 的 “退火” 模型 并不太容易 。
其实 说白了, 量子计算机(模拟方式) 和 占卜 的时候 抛 几个 硬币 起来 占卜 差不多,
用 64 个 量子 来 破解 64 位 密钥, 其实 也可以 抛 64 个 硬币 来 破解 。
量子计算机 对 64 个 量子 退火, 我们 也 可以 在 硬币 落下 的 过程中 对 硬币 “退火” 就可以了 。 哈哈哈 。
量子数字计算机 则是 用 量子 来实现 开关, 进而 实现 和 现在的 计算机 一样的 逻辑电路, 进而 实现 和 现在的 计算机 架构 一样的 量子计算机 。
但是 量子开关 在 技术上 路可能还远, 量子 太微观了, 不容易控制 。
可行的方向是, 在 现有 的 电路技术 的 基础上, 加入更多的 量子技术 成分, 比如 可以用 一些 量子效应 来 实现 尺寸 更小 的 开关 和 电路 。
当然 现在 有些 元件 好像已经用到 量子效应 了, 比如 场效应管 (我没具体查证) 。
计算机 CPU 计算能力 在 电路工艺 外 仍有 很大 的 上升空间, 比如 处理器 和 存储器 之间 的 关系, 处理器 和 存储器 离 的 越近, 离 处理器 近 的 存储器 容量 越大, 则 CPU 执行速度 就 越快 。
还有就是 CPU 或者 XPU 对于 复杂指令 和 专业指令 的 硬件支持, XPU 是指 各种 辅助处理器, 比如 GPU 。
专业指令 的 支持, 比如 把 Decimal 类型 作为 CPU 的 内置 数据类型, 可以由 指令 支持, 这对于 软件开发人员 来说, 也是很好的 。
说到 Decimal, 还有 BigInt 等 。 呵呵呵 。
还可以把 解析 json 字符串 也 固化为 CPU 指令 嘛 ! 不过 这可能会在 FPGA(可编程逻辑阵列) 上进行 。
这当然 涉及 到 FPGA 的 普及, 这些说明, 在 电路工艺 外, CPU 能力 仍然是有 很大 的 上升空间 的 。
再加上 多核, 多核 共享 大容量 高速缓存(Cache), 以及 并行计算 。
并行计算 是 未来 大计算能力 的 基础 。
所以, 未来一段时间内, 不一定 要 依赖 电路工艺精度 的 提升, 在 现有的 工艺精度 上 发展 各种 “混搭” 架构, 也是可以满足需要的 。
再说一下 暗物质, 按照 现代物理学 的 说法, 暗物质 是 “有质量, 但是 看不见 的 东东”, 你说 这会是什么 ?
我有点想 呵呵 了 。 ^^ ^^ ^^