運動物體與時空的規范理論

黃寧海

（桂林慧文科技有限公司，廣西桂林541100）

運動物體與時空的規范理論

黃寧海

（桂林慧文科技有限公司，廣西桂林541100）

提出了一種運動物體與時空的規范理論，在將時間具象化為粒子的周期性振蕩（時間是帶有相位的）的基礎上，給出了相位時間和相位差時間的定義。對洛倫茲變換第四個方程分子中的-vx/c2項做出了物理學上的解釋：做勻速直線運動的物體，運動方向上相鄰的原子的振蕩相位存在（相等的）相位差，-vx/c2項是對運動物體沿x軸方向的相鄰原子的相位差時間求和的結果。進一步探討了空間場對（運動）物體的作用，我們推測在計算空間場對（運動）物體中相鄰的A，B兩個原子的作用時應采用相位差時間。在這種情況下，空間場經過A，B兩個原子時產生的作用力的大小正比于空間場場強與空間場從A原子到B原子的相位差時間的積。我們討論了空間場對相鄰的兩個原子作用的情形，而對于空間場對整個物體的作用，可將空間場經過物體中相鄰的原子時產生的作用力疊加得到。

相對論；規范理論；時間；相位時間；相位差時間；希格斯場；慣性

1 引言

狹義相對論預言了牛頓經典物理學所沒有的一些新效應（相對論效應），如時鐘變慢、長度收縮、橫向多普勒效應、質速關系、質能關系等，它們已經獲得大量實驗的直接證明。然而，這一理論關于同時性或同步性的定義卻是約定的[1]。因此，狹義相對論并不是一個完備的物理理論。規范場論認為在空時某點的相位值沒有物理意義，在某一點的相位可以是不確定的，只有兩點間的相位差才有確定的值，并且具有物理意義。我們提出了一種運動物體與時空的規范理論，在將時間具象化的基礎上，給出了相位時間和相位差時間的定義，對洛倫茲變換第四個方程分子中的-vx/c2項做出了物理學上的解釋，并進一步探討了空間場對（運動）物體的作用以及慣性的起源。

2 時間的定義與同時性的相對性

我們認為應該將時間具象化，利用組成物體的粒子的周期性振蕩來定義時間。為了對時間的定義與同時性的相對性有更直觀的認知，我們可以想象，在物體中有兩個相鄰的原子以相同的周期振蕩，而且它們的振蕩存在一個固定的相位差。按照目前通常的理解，時間對于這兩個原子是完全相同的。但是，如果我們將時間具象化為粒子的周期性振蕩（時間是帶有相位的），甚至，我們可以進一步想象，每個原子和一個理想的時間顯示器（假想的能絕對精確地顯示時間的儀器）存在某種聯系，而且原子與時間顯示器之間信息的傳遞速度為無限大，當一個原子的振蕩相位為某些特定值時，與它對應的時間顯示器在同一時刻顯示相應的時間值。在這種情況下我們會發現，對于這兩個原子，同時性是相對的。

3 共同時間、參考時間、相位時間及相位差時間的定義

3.1 共同時間的定義

如果物體中相鄰的兩個粒子（如原子）以相同的周期振蕩，并且在任一時刻，它們有相同的相位，則我們認為這兩個粒子具有共同時間。

3.2 參考時間的定義

假定宇宙中充滿某種粒子，粒子間信息的傳遞速度為無限大，它們以相同的周期振蕩，并且在任一時刻，每個粒子有相同的相位，我們以這種假想粒子的周期性振蕩來定義參考時間。

3.3 相位時間的定義

我們可以想象，物體中相鄰的A，B兩個粒子（如原子）以相同的周期T振蕩，而且它們的振蕩存在一個固定的相位差Φ，在這種情況下，就需要引入“相位時間”的概念。所謂“相位時間”，也就是一種具象化的時間，因為我們認為時間是粒子的周期性振蕩，它是帶有相位的。規范場論認為在空時某點的相位值沒有物理意義，在某一點的相位可以是不確定的，只有兩點間的相位差才有確定的值，并且具有物理意義。因此，我們可以任意假定A粒子（或B粒子）在某一時刻的相位時間值，例如，可以假定在某一時刻，A粒子的相位時間值為t，而一旦A粒子的相位時間值確定，相應地，在這一時刻B粒子的相位時間值也能確定，這一值為以此類推，我們可以計算更多粒子在同一時刻或不同時刻的相位時間值。

3.4 相位差時間的定義

物體中相鄰的兩個粒子（如原子）相位時間的差為相位差時間。例如，當速度為光速的空間場到達A原子，此時，A原子的相位時間為tA，再到達與A原子相鄰的B原子時，B原子的相位時間為tB，兩個時間的差tB－tA為相位差時間；或在同一時刻，A原子的相位時間為At′，與A原子相鄰的B原子的相位時間為Bt′，兩個時間的差Bt′－At′為相位差時間。以此類推，我們可以計算更多粒子間的相位差時間。

至此，我們定義了這些鮮為人知的術語，解釋了它們的意義，以便在以后的討論中理解它們。

4 空間場和光的速度與相位差時間

根據狹義相對論和規范場論以及本文所述觀點，我們可以推測：①相對于慣性參考系做勻速直線運動的物體，運動方向上相鄰的原子的振蕩相位存在（相等的）相位差。②對于做勻速直線運動物體上的相鄰的兩個原子，例如A，B兩個原子，空間場從A原子到B原子的相位差時間等于從B原子到A原子的相位差時間。③空間場速度為A，B兩個原子的距離與上述相位差時間的比值，這一比值為恒定的光速c。④這些結論適用于空間場經過更多原子的情形，從而可以得出空間場速度為恒定的光速c的結論。⑤如果測量光速時采用相位差時間，那么，真空中的單程光速在所有慣性系中都是同一個常數c。

5 洛倫茲變換第四個方程中的-vx/c2項在物理學上的解釋

我們認為洛倫茲變換是正確的，但是，對第四個方程分子中的-vx/c2項應該給出一個物理學上的解釋。

假設物體相對于慣性參考系，以速度v沿x軸方向做勻速直線運動，利用慣性參考系的尺寸測得物體運動方向上相鄰的原子間距離為l，我們可以推測：在同一時刻，物體運動方向上相鄰的兩個原子的相位差時間為；做勻速直線運動的物體，運動方向上相鄰的原子的振蕩相位存在（相等的）相位差，洛倫茲變換第四個方程分子中的-vx/c2項是對物體沿x軸方向的相鄰原子的相位差時間求和的結果。

根據狹義相對論，我們還可得出以下結論：相對于慣性參考系以速度v做勻速直線運動的物體，組成物體的原子的振蕩周期為物體靜止時的倍；在運動方向上，相鄰的原子間距離為物體靜止時的倍。

6 空間場對物體的作用

假設有速度為光速的空間場穿過物體，空間場的方向為x軸方向，在物體沿x軸方向有相鄰的A，B兩個原子，它們以相同的周期振蕩，而且當空間場經過A，B兩個原子時，會對它們產生作用力，作用力的大小正比于空間場場強與空間場從A原子到B原子所需時間的積。

如果A，B兩個原子具有共同時間，那么，當空間場穿過物體，經過A，B兩個原子時產生的作用力的大小正比于空間場場強與空間場從A原子到B原子所需共同時間的積。

如果A，B兩個原子以相同的周期振蕩，而且它們的振蕩存在一個固定的相位差。假設空間場到達A原子，此時，A原子的相位時間為tA，再到達B原子時，B原子的相位時間為tB，兩個時間的差tB－tA為相位差時間。在這種情況下，就會出現一個非常有趣的問題：空間場從A原子到B原子的時間是參考時間，還是相位差時間（或者說，我們在計算空間場對A，B兩個原子的作用時應采用哪種時間）？

我們推測在計算空間場對A，B兩個原子的作用時應采用相位差時間，在這種情況下，空間場經過A，B兩個原子時產生的作用力的大小正比于空間場場強與空間場從A原子到B原子的相位差時間的積。

我們討論了空間場對相鄰的兩個原子作用的情形，而對于空間場對整個物體的作用，可將空間場經過物體中相鄰的原子時產生的作用力疊加得到。

7 慣性的起源

空間場經過相鄰的A，B兩個原子時產生的作用力的大小正比于空間場場強與空間場從A原子到B原子的相位差時間的積。相對于慣性參考系做勻速直線運動的物體，只要空間場均勻分布，因為空間場從A原子到B原子的相位差時間等于從B原子到A原子的相位差時間，所以兩種情況下產生的力大小相等，方向相反，疊加后結果為零。空間場對其他相鄰的原子作用的情形也是如此，這就導致物體整體上受到空間場的作用力為零。

無論在空氣中運動，還是在水中運動，物體都會受到空氣或水的阻力，但是，一個做勻速直線運動的物體在均勻分布的空間場中受到空間場的作用力疊加為零。因此，物體看起來好像沒有受到任何外力作用，仍保持原來的運動狀態。

我們甚至可以進一步設想，物體受到外力作用改變其運動狀態，但是，由于原有的組成物體的每個原子的振蕩周期、相鄰的原子間距離，以及相鄰原子的相位差不再滿足洛倫茲變換，所以物體將受到空間場的阻力，以阻止其運動狀態的改變。

根據標準模型理論，宇宙空間中的各處都充滿了希格斯場。有理由預期希格斯場就是文中所述的“空間場”，但鑒于我們對希格斯場的認識并不完整，因此本文仍然采用“空間場”的稱謂。

［1］A.Einstein.Zur Elektrodynamik bewegter K?rper.Annalen der Physik，1905，322（10）：891-921.

〔編輯：白潔〕

O413.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.036

2095－6835（2017）18－0036－02