第13章:光速定律
红移效应,又称为多普勒效应,能够对极端遥远的天体进行测距。先前人类观测显示,所有的星系都在远离我们,并且距离我们越遥远的星系远离的速度越快,这就是著名的哈勃定律,它背后的本质是宇宙的膨胀。可以通过对遥远天体光线的光谱分析检测这种“红移”效应。恒星光谱中会有一些暗线,这是光源发出的光线中,由于某些类型的元素被吸收而产生的吸收线。星系远离我们的速度越快,其波长的拉升程度越明显,在光谱中的表现便偏向红端,被称作红移。那么基于哈勃定律,可以发现,星系距离我们越远,它们光谱中表现出的红移量也会越大。目前接收到红移最大的电磁波信号显示其来自138亿光年之外。换句话说,这是目前人类能够观察到的最古老的光线,这也在一定程度上透露了宇宙本身的年龄。在过去的138亿年间,宇宙一直在持续膨胀——并且膨胀的速度非常迅速。将这一因素纳入考虑之后,天文学家们的计算结果显示,那些从138亿光年外发出的光线,产生这些光线的古老天体,由于宇宙的膨胀,今天它们和我们之间的距离已经达到了大约465亿光年左右。这一数值是目前对于可观测宇宙半径的最佳估算。将这一数值乘上一倍,就能获得可观测宇宙的直径,大约是930亿光年。2016年左右,牛津大学的米汉.瓦达扬和同事们,对可观测宇宙中的已知天体数据进行了分析,试图从中探寻整个宇宙的真实形态。在使用计算机算法对数据中有意义的模式进行挖掘之后,他们得到一个新的估算值。计算结果显示整个宇宙的大小大约是可观测宇宙的250倍左右。
不管可观测宇宙有多大,这些数据都是基于光速恒定为基础的,但是基于光速壁垒的存在,所以人类观测需要重新认识,需要新的理论支撑。
第二份报告,就是文明院士提出的光速定律报告。以下是主要内容。
光速四定律:
定理1:对于一个孤立系统空间域的物质,如果该系统没有和其它系统进行能量和物质交换,则该孤立系统空间域的物质光速取决于该系统空间域的能量密度{成正比}和物质密度{成反比};
定理2:类似于地球人类热力学第二定律的“熵增原理”,光速存在“光降原理”,即在一个孤立系统空间域内,光速会随时间单调下降;
定理3:如果两个孤立系统空间域中物质的光速相同,则它们彼此也必定处于同一时间轴上;
定理4:对于一个系统三维空间域,c^2=k*Ψe/Ψm,c为该系统三维空间域的物质光速,Ψe为该系统三维空间域的能量密度,Ψm为该系统三维空间域的物质密度,Ψe/Ψm定义为密度波,k为该系统三维空间域与其它三维空间域的能量和物质交换程度,即交互因子,对于一个孤立系统的三维空间域,k=1。
光速四定律设定,前提是大爆炸产生了我们这个宇宙。大爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
宇宙在致密炽热的奇点时,具有极高极高的能量。由于能量密度极高,而物质密度极小,所以宇宙的初始膨胀是超光速进行的。宇宙爆炸之后,宇宙体系在不断地膨胀,能量密度不断下降,能量不断创造物质,物质密度不断增加,这是一个能量密度由大到小、物质密度从稀到密的演化,所以本宇宙的本征光速是随时间单调下降的。
如果将本宇宙看作是一个孤立的系统,那么光速定律1、2、3这三条成立。如果还存在其它宇宙,则光速定理4保证有效性。将一个宇宙或多个宇宙情况推演到一个或多个系统空间域{即下面推论所说的光速位面空间,或者光速空间域},光速四定律同样适用。
注:宇宙光速称为本征光速,不同空间区域的光速称为空间域{或空间域物质的}光速,因为宇宙本征光速是随时间单调下降的,所以宇宙中所有空间域光速都是随时间单调下降的。
基于宇宙大爆炸学说和光速四定律,可以得出一些有意思的推论:
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不管可观测宇宙有多大,这些数据都是基于光速恒定为基础的,但是基于光速壁垒的存在,所以人类观测需要重新认识,需要新的理论支撑。
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光速四定律:
定理1:对于一个孤立系统空间域的物质,如果该系统没有和其它系统进行能量和物质交换,则该孤立系统空间域的物质光速取决于该系统空间域的能量密度{成正比}和物质密度{成反比};
定理2:类似于地球人类热力学第二定律的“熵增原理”,光速存在“光降原理”,即在一个孤立系统空间域内,光速会随时间单调下降;
定理3:如果两个孤立系统空间域中物质的光速相同,则它们彼此也必定处于同一时间轴上;
定理4:对于一个系统三维空间域,c^2=k*Ψe/Ψm,c为该系统三维空间域的物质光速,Ψe为该系统三维空间域的能量密度,Ψm为该系统三维空间域的物质密度,Ψe/Ψm定义为密度波,k为该系统三维空间域与其它三维空间域的能量和物质交换程度,即交互因子,对于一个孤立系统的三维空间域,k=1。
光速四定律设定,前提是大爆炸产生了我们这个宇宙。大爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
宇宙在致密炽热的奇点时,具有极高极高的能量。由于能量密度极高,而物质密度极小,所以宇宙的初始膨胀是超光速进行的。宇宙爆炸之后,宇宙体系在不断地膨胀,能量密度不断下降,能量不断创造物质,物质密度不断增加,这是一个能量密度由大到小、物质密度从稀到密的演化,所以本宇宙的本征光速是随时间单调下降的。
如果将本宇宙看作是一个孤立的系统,那么光速定律1、2、3这三条成立。如果还存在其它宇宙,则光速定理4保证有效性。将一个宇宙或多个宇宙情况推演到一个或多个系统空间域{即下面推论所说的光速位面空间,或者光速空间域},光速四定律同样适用。
注:宇宙光速称为本征光速,不同空间区域的光速称为空间域{或空间域物质的}光速,因为宇宙本征光速是随时间单调下降的,所以宇宙中所有空间域光速都是随时间单调下降的。
基于宇宙大爆炸学说和光速四定律,可以得出一些有意思的推论:
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