劉文浩

【摘 要】按物體運(yùn)動(dòng)速度，宇宙可分為低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域和高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的尺會(huì)縮而鐘變慢。兩領(lǐng)域是相互垂直的，當(dāng)在低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域作直線運(yùn)動(dòng)的物體，以高速度進(jìn)入高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)與該領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)的物體相遇，兩者一旦相遇運(yùn)動(dòng)方向必然改變，在一定條件下物體會(huì)開始作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這是宇宙間無(wú)數(shù)星球作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的根本原因。

【關(guān)鍵詞】二維；因子；能量

1 宇宙兩個(gè)領(lǐng)域的劃分

在四維空時(shí)中，按物體運(yùn)動(dòng)速度可分為低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域和高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。高速運(yùn)動(dòng)是指光速或者接近光速的運(yùn)動(dòng)。低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域是四維空時(shí)的外層，或者說(shuō)是時(shí)間一維的外層；高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域是四維空時(shí)的內(nèi)層，或者說(shuō)是時(shí)間一維的內(nèi)層。低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域與高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域是相互垂直的。與低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域相比，高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的尺會(huì)縮而鐘變慢。人們所處的領(lǐng)域是低速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域。

以牛頓為核心的古典物理學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，而以愛因斯坦為核心的現(xiàn)代物理學(xué)既適用于低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域也適用于高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域。

現(xiàn)代物理學(xué)之所以適用于兩個(gè)領(lǐng)域，洛倫茲變換式起著重要作用，它是連接兩個(gè)領(lǐng)域的橋梁，或者說(shuō)是隧道。在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，人們經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，證明光速是不變的。這與牛頓力學(xué)中的伽利略變換式是矛盾的。面對(duì)這一矛盾，洛倫茲將光速不變與相對(duì)性原理科學(xué)地協(xié)調(diào)起來(lái)，推導(dǎo)出了一個(gè)滿足光速不變的變換式。

在狹義相對(duì)論中，洛倫茲變換式是兩個(gè)作相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的慣性參考系之間的坐標(biāo)變換；是在不同的慣性參考系之間，觀測(cè)者對(duì)物理量進(jìn)行測(cè)量時(shí)所進(jìn)行的關(guān)系轉(zhuǎn)換。在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為一套方程組。

洛倫茲變換式在由古典物理學(xué)向相對(duì)論發(fā)展的過(guò)程中，起了重要作用。在人們由三維空間觀念向四維空時(shí)觀念的變化中，也起了重要的作用。

將宇宙劃分為低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域與高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，是根據(jù)宇宙的客觀實(shí)際情況來(lái)劃分的。這樣劃分有利于理解現(xiàn)代物理學(xué)，有利于認(rèn)識(shí)宇宙規(guī)律。

2 宇宙兩個(gè)領(lǐng)域與光速不變

人們平時(shí)所見的事物其速度大多是變化的，這種變化可由伽利略變換式來(lái)計(jì)算。光速為什么就不變呢？

低速運(yùn)動(dòng)的事物其速度都是變化的，但這與方向有關(guān)。例如，在開著的火車上射箭，若朝著與火車前進(jìn)的方向垂直的方向射出，箭的速度就與火車的速度無(wú)關(guān)。而光子的前進(jìn)方向，與射出光子的物體的運(yùn)動(dòng)方向總是垂直的，這是光速不變的一個(gè)重要原因。

任何事物及其運(yùn)動(dòng)都處在四維空時(shí)之中。但地球上大多數(shù)運(yùn)動(dòng)是低速運(yùn)動(dòng)，低速運(yùn)動(dòng)的物體在時(shí)間一維內(nèi)部所走的距離是微不足道的。而當(dāng)事物的運(yùn)動(dòng)成為高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它就會(huì)明顯地深入到時(shí)間一維的內(nèi)層，也就是高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域。

因?yàn)樗木S是相互垂直的，低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域與高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域也是相互垂直的，所以當(dāng)光子由在低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)而深入到高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域時(shí)，其運(yùn)行軌跡發(fā)生了九十度的轉(zhuǎn)折，因此發(fā)出光的物體的速度不可能與光速相加或相減。這是光速不變的一個(gè)重要原因。

光速不變的另一個(gè)原因是，光子在四維空時(shí)里運(yùn)行的軌跡不是一維的而是二維的。

因?yàn)槲矬w是四維的，所以物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，它不僅是在低速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)而且同時(shí)也是在高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)，因而它不僅在低速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域有運(yùn)動(dòng)的軌跡而且同時(shí)也在高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域有運(yùn)動(dòng)的軌跡。而這兩種軌跡是相互垂直的，因此物體的運(yùn)動(dòng)軌跡不是一條線而是一個(gè)面。我們說(shuō)運(yùn)動(dòng)是二維的，這里僅僅指運(yùn)動(dòng)的軌跡，而不是它所經(jīng)歷的空時(shí)。

人們通常所見的多數(shù)物體的運(yùn)動(dòng)屬于低速運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的軌跡雖然也是二維的，但它在高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域的軌跡是微不足道的，所以，只能說(shuō)是一條線，是一維的。而光子運(yùn)動(dòng)的軌跡不是一條線，而是一個(gè)面。

質(zhì)能公式是E=mc^2，而不是E=mc。這也表明物體在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)面。

因?yàn)槲矬w在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)面，而在低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域里運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條線，這兩種運(yùn)動(dòng)的軌跡不同，其運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)法相加減，所以光速不可能變。

3 宇宙兩個(gè)領(lǐng)域與光速不可逾越

光速是c，其運(yùn)行軌跡是二維的，是c^2。根據(jù)質(zhì)能公式，當(dāng)某物體的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到光速時(shí)，該物體的質(zhì)量就逐步轉(zhuǎn)化為能量了。假如某物體的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)了光速，它的質(zhì)量早就轉(zhuǎn)化為能量了，也就是說(shuō)它的質(zhì)量早就沒(méi)有了。這就是說(shuō)，無(wú)論什么物體，只要它的運(yùn)動(dòng)速度開始超越光速，其質(zhì)量就隨之轉(zhuǎn)化為能量了，就沒(méi)有了。沒(méi)有質(zhì)量的物體，宇宙物間存在嗎？質(zhì)量沒(méi)了，談何速度。既然超越光速的物體不能存在，豈能有超越光速的速度。

難道存在沒(méi)有質(zhì)量的能量嗎？宇宙中沒(méi)有絕對(duì)的真空。那些從質(zhì)量中轉(zhuǎn)化出來(lái)的能量，一般是進(jìn)入了別的物體的質(zhì)量之中，有的又轉(zhuǎn)化為了質(zhì)量。從質(zhì)能公式中，可以看出能量可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。

在質(zhì)能公式的推導(dǎo)過(guò)程中，可以看到洛倫茲因子進(jìn)入了質(zhì)能公式，它隱藏在質(zhì)能公式之中。通過(guò)洛倫茲因子，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量，能量也可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。宇宙大爆炸是大量能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量的實(shí)例。若沒(méi)有大量能量，豈能有威力如此巨大的宇宙大爆炸。

具體說(shuō)來(lái)，放出大量能量的質(zhì)量是處于高速運(yùn)動(dòng)中的物體的質(zhì)量，那些高速運(yùn)動(dòng)的物體帶著這些能量到達(dá)了宇宙的高速運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域。

高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的限界，也就是宇宙的限界。宇宙是有限界的。愛因斯坦的宇宙模型是：靜態(tài)、有限、無(wú)邊。若有限豈能沒(méi)有限界；若沒(méi)有限界，豈不成了無(wú)限。宇宙的限界有兩個(gè)，是四維空時(shí)中時(shí)間一維的兩個(gè)限界。時(shí)間可分為三段：過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)。大家知道，過(guò)去的時(shí)間是無(wú)限的，未來(lái)的時(shí)間也是無(wú)限的，那么，在過(guò)去與未來(lái)之間有沒(méi)有現(xiàn)在呢？不能說(shuō)沒(méi)有。那么，現(xiàn)在的時(shí)間有多長(zhǎng)呢？其長(zhǎng)度是可以測(cè)量計(jì)算的。這里要說(shuō)的是，在現(xiàn)在與過(guò)去的交界處是一個(gè)限界，而在現(xiàn)在與未來(lái)的交界處是另一個(gè)限界。

在兩限界處有大量質(zhì)量，能量可存在其內(nèi)部，也可附著在其表層。任何質(zhì)量、能量都不可能沖出宇宙的限界。大量能量存在于宇宙的限界處，在一定條件下發(fā)生宇宙大爆炸是可能的。

4 宇宙兩個(gè)領(lǐng)域相互垂直導(dǎo)致星體旋轉(zhuǎn)

在河流轉(zhuǎn)彎的角落處，往往會(huì)出現(xiàn)漩渦，這是由河水與河岸邊摩擦造成的。作直線運(yùn)動(dòng)的物體在遇到撞擊時(shí)，也會(huì)改變方向，在一定條件下會(huì)也會(huì)開始旋轉(zhuǎn)。

眾所周知，發(fā)射人造衛(wèi)星要有一定的速度。人們以一定速度發(fā)射人造衛(wèi)星，當(dāng)該衛(wèi)星到達(dá)一定高度并有一定傾斜度時(shí)，它會(huì)圍繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

從兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在萬(wàn)有引力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律出發(fā)，人們把宇宙速度分為三個(gè)。

第一宇宙速度約為7.9千米/秒，這是環(huán)繞地球能在圓形軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)的最低速度。其計(jì)算公式是：

V1=√gR（m/s），其中g(shù)=9.8（m/s2），R=6.4×106（m）。

m1.m2表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示它們間的距離，（下轉(zhuǎn)第200頁(yè)）（上接第161頁(yè)）則物體間相互吸引力F=（Gm1m2）/r2，G稱為萬(wàn)有引力常數(shù)。

航天器在距離地面表面數(shù)百公里以上的高空運(yùn)行。

第二宇宙速度（V2）V2=11.2公里/秒，是第一宇宙速度的√2倍。

第三宇宙速度（V3）V3=16.7公里/秒。地面上的物體在利用地球公轉(zhuǎn)速度的情況下再獲得這一速度后可沿雙曲線軌道飛離地球。當(dāng)它到達(dá)距地心93萬(wàn)米處時(shí)，便已脫離地球引力，以后就在太陽(yáng)的萬(wàn)有引力的作用下運(yùn)動(dòng)。

物體具有110～120km/s的速度時(shí)，可以脫離銀河系而進(jìn)入河外星系，這個(gè)速度叫做第四宇宙速度。

第五宇宙速度是航天器從地球發(fā)射，飛出本星系群的最小速度。該星系群的半徑估計(jì)大概有50-100億光年，這需要1500-2250km/S的速度才能飛離。

假設(shè)以最高宇宙速度光速的速度發(fā)射一衛(wèi)星，當(dāng)它到達(dá)一定高度并在一定條件下傾斜到一定角度時(shí)，它也會(huì)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它所作的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將形成宇宙間最大的圓。根據(jù)宇宙速度的計(jì)算公式，可以計(jì)算出這一圓形的半徑。這一圓形的半徑是所有星系中最長(zhǎng)的半徑。

當(dāng)物體有一定的初速度，且受到一個(gè)方向始終與物體運(yùn)動(dòng)速度方向垂直且大小不變的力的作用時(shí)，會(huì)進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。這里有幾個(gè)量：一是，光速300000千米/秒；二是，宇宙中的引力；三是，物質(zhì)的彎曲度。這幾個(gè)量需要契合。

物質(zhì)彎曲要有特定的彎曲度，才可形成圓形。物體在低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域所作的直線運(yùn)動(dòng)，與在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域里的直線運(yùn)動(dòng)是呈相互垂直狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)在低速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域作直線運(yùn)動(dòng)的物體，以高速度進(jìn)入高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域時(shí)，就會(huì)與該領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)的物體相遇，而兩種物體的運(yùn)動(dòng)方向總是相互垂直的，兩者一旦相遇運(yùn)動(dòng)方向必然改變，在一定條件下物體會(huì)開始作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這是宇宙間無(wú)數(shù)星球作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的根本原因。

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