1、狹義相對(duì)論與絕對(duì)微粒假說(shuō)班級(jí)：01510706 姓名：董超 學(xué)號(hào)：20071441 摘要：本文簡(jiǎn)單闡述了我對(duì)狹義相對(duì)論的三點(diǎn)思考，指出了超光速運(yùn)動(dòng)的存在和與狹義相對(duì)論的矛盾。之后提出絕對(duì)微粒假說(shuō)重新定義電磁波，并嘗試解釋狹義相對(duì)論的不足之處。最后提出我對(duì)科學(xué)研究的哲學(xué)思考。關(guān)鍵詞：狹義相對(duì)論，超光速運(yùn)動(dòng)，第二微觀，絕對(duì)微粒我是懷著崇敬而又不安的心情來(lái)寫(xiě)這篇論文的，因?yàn)檫@篇論文所要提出的假說(shuō)是與狹義相對(duì)論所違背的，而我本身又是一個(gè)剛剛接觸物理不久的初學(xué)者，對(duì)于博大的物理世界還不了解，做出這樣的假說(shuō)也許只是一個(gè)小孩子懵懂的幻想而已。但這畢竟是我精心思考良久的成果，希望它能承載著思辨的價(jià)值，表現(xiàn)出特

2、有的意義。一、研究狹義相對(duì)論所遇到的問(wèn)題 愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的狹義相對(duì)論建立了革命的時(shí)空觀，它給出了高速運(yùn)動(dòng)物體所滿足的物理規(guī)律，揭示了質(zhì)量和能量的內(nèi)在聯(lián)系，開(kāi)始了對(duì)萬(wàn)有引力和大尺度空間本質(zhì)關(guān)系的探索?？梢哉f(shuō)狹義相對(duì)論是二十世紀(jì)最偉大的物理理論之一。但這個(gè)理論真的就是完美的嗎？它的普適性就一定比牛頓力學(xué)更好嗎？在不否認(rèn)它的意義的基礎(chǔ)上，我想給出我對(duì)這個(gè)理論的幾點(diǎn)疑惑。狹義相對(duì)論有兩大最基本原理愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和光速不變性原理。伴隨而生的愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程是相對(duì)論最有意義的結(jié)果。下面我將對(duì)這三點(diǎn)分別提出我的觀點(diǎn)。 1、超光速運(yùn)動(dòng)與光速不可超越的矛盾。愛(ài)因斯坦由麥克斯韋方程和邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)做出了光速不

3、變的假設(shè)，并將其運(yùn)用于洛倫茲變換，從洛倫茲變換而得到的速度變換公式中我們可以清楚的看到：一切物體的速度都是不可能超越光速的。但這本身是一個(gè)自洽體系，因?yàn)檫@是在用假設(shè)的前提證明假設(shè)，怎么能說(shuō)是有力的證明呢？即使按照洛倫茲變換得到的公式，我們同樣可以預(yù)言虛質(zhì)量，正如我們認(rèn)為光無(wú)靜止質(zhì)量一樣。因此這個(gè)假設(shè)本身就是值得質(zhì)疑的。而要證實(shí)這個(gè)假設(shè)的不準(zhǔn)確性關(guān)鍵在于發(fā)現(xiàn)超光速運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上超光速運(yùn)動(dòng)已經(jīng)被我們發(fā)現(xiàn)。在人們發(fā)現(xiàn)了類星體之后，天文學(xué)家從數(shù)十個(gè)類星體和活動(dòng)星系中觀測(cè)到了超光速膨脹現(xiàn)象。之后又發(fā)現(xiàn)了銀河系內(nèi)的具有超光速膨脹的微類星體。在物理實(shí)驗(yàn)室中，人們根據(jù)波導(dǎo)的截至原理和反常色散現(xiàn)象，十?dāng)?shù)次得到微波

4、和光波的超光速運(yùn)動(dòng)。2000年，我國(guó)旅美留學(xué)生王力軍等通過(guò)增益輔助反常色散過(guò)程得到了沒(méi)有形變的超光速傳遞的激光脈沖。而物理學(xué)家史蒂夫霍金也提出在黑洞中反射出的射線是可以在某一瞬間超越光速的。這一切表明光速的不可超越假設(shè)不再正確。那么到底應(yīng)該如何認(rèn)識(shí)超光速運(yùn)動(dòng)，它的存在真的能完全否定光速不可超越假設(shè)的意義嗎？這引起了我對(duì)光的本質(zhì)的一些思考。2、對(duì)E=mc2的另一種解釋。愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程給出了質(zhì)量和能量互相關(guān)聯(lián)的公式，原則上講不可以把質(zhì)能關(guān)系理解成質(zhì)量和能量的相互轉(zhuǎn)化。但這里我們不妨來(lái)試著解釋一下，看看會(huì)得出那些結(jié)論。在核聚變中質(zhì)量的損失變成能量是已經(jīng)由實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的，因此我們只嘗試解釋由質(zhì)量變?yōu)槟?/p>

5、量的過(guò)程。由公式我們可以看出，減少的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成了能量，但c2這一比值讓我們很難想通，形式轉(zhuǎn)換為什么是以光的形式？同時(shí)那質(zhì)量m又去了哪里呢？可不可以理解為光承載著這一份份的質(zhì)量逃離了呢？而這擁有靜止質(zhì)量的光子又是與狹義相對(duì)論所違背的。3、相對(duì)性原理與量子力學(xué)。對(duì)于這個(gè)理論我只是提出自己的一個(gè)簡(jiǎn)單的想法。這個(gè)假設(shè)是牛頓力學(xué)體系的推廣，當(dāng)遇到了與牛頓力學(xué)截然不同的量子力學(xué)時(shí)，這個(gè)假設(shè)是否還是成立的呢？我認(rèn)為答案是否定的，當(dāng)“決定論”遭遇了“概率論”時(shí)，這個(gè)假設(shè)就已經(jīng)開(kāi)始值得懷疑了。那么對(duì)于這些問(wèn)題應(yīng)該如何解決呢？下面我嘗試重新定義一種微粒，通過(guò)對(duì)這種微粒假設(shè)來(lái)解釋現(xiàn)有的問(wèn)題。二、絕對(duì)微粒假說(shuō) 1、第

6、二微觀世界的存在性假設(shè)。從理論上講微粒是可以無(wú)限小下去的，但實(shí)際研究出的量子力學(xué)否定了這種連續(xù)性的存在，于是對(duì)于相對(duì)于可視宏觀物體的微觀物體，我們用量子力學(xué)來(lái)解釋這些規(guī)律。但既然宏觀物體的基本原理不適用于微觀物體，那是否存在我們無(wú)法用量子力學(xué)所解釋的更小的微觀世界呢？相對(duì)于這個(gè)世界我們現(xiàn)有的微觀物體就成了相對(duì)宏觀物體，假設(shè)這個(gè)世界真的存在，在這里我定義它為“第二微觀世界”。那么對(duì)于第二微觀我們就不能用現(xiàn)有的所有理論解釋它們，因?yàn)樗鼈兛梢杂凶约哼m用的規(guī)則，而由于我們從未接觸，所有我們的理論不適用于它們也是極為正常的，這時(shí)就有必要去假設(shè)新的理論的存在。2、絕對(duì)微粒假說(shuō)。針對(duì)第二微觀世界我假設(shè)了一種

7、新的微粒的存在，即絕對(duì)微粒。絕對(duì)微粒是針對(duì)光的本質(zhì)提出的新的假設(shè)，因此絕對(duì)微粒是在真空中能夠以光速傳播的系列微粒，這樣的微粒是有質(zhì)量限制的，當(dāng)質(zhì)量大于最大承受限度時(shí)將不能以光速傳播。根據(jù)這個(gè)定義，現(xiàn)實(shí)中以光速傳播的所有物質(zhì)形式都將是以絕對(duì)微粒為載體，包括各種射線和光。因此在這個(gè)假說(shuō)中光是有實(shí)際大小和質(zhì)量的微粒。既然絕對(duì)微粒已經(jīng)小到我們所能認(rèn)可的第二微觀，那么微粒的波動(dòng)性就不一定要被否認(rèn)，而且絕對(duì)微粒是否就是我們意義上的微粒還尚未可知。所以絕對(duì)微?？赡芫哂信c我們現(xiàn)實(shí)觀察所不相同的波動(dòng)性。這樣的波動(dòng)性被麥克斯韋所發(fā)現(xiàn)，并定義為電磁波。這樣一來(lái)我們既不能否認(rèn)光的粒子性，又不能否認(rèn)光的波動(dòng)性，而其實(shí)質(zhì)

8、不過(guò)是絕對(duì)微粒的性質(zhì)罷了。所有的絕對(duì)微粒屬于同一個(gè)數(shù)量級(jí)，但對(duì)于不同大小的絕對(duì)微粒其性質(zhì)也是有所差異的，它們的波動(dòng)周期，波長(zhǎng)等會(huì)不同，由此便引出了各種形式的電磁波。3、絕對(duì)微?？梢越忉尩膯?wèn)題。為什么存在超光速運(yùn)動(dòng)呢？用絕對(duì)微粒就很好解釋。在非真空中，絕對(duì)微粒會(huì)受到各種影響而使速度減慢，那當(dāng)它們受到某些外界條件激發(fā)時(shí)同樣可以超越真空中的光速。根據(jù)絕對(duì)微粒的假設(shè)，物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化成光也就很好理解了。同樣可以解決的問(wèn)題還有磁場(chǎng)的質(zhì)量問(wèn)題。磁場(chǎng)有質(zhì)量是因?yàn)榻^對(duì)微粒是場(chǎng)的載體，它也是可以以光速傳播的。三、關(guān)于科學(xué)的哲學(xué)思辨希望用一個(gè)理論來(lái)解釋所有現(xiàn)象，在現(xiàn)在是無(wú)論如何做不到的。于是我認(rèn)為人們有必要去建立新的理

9、論，做出新的假設(shè)，脫離出固有的范疇，而開(kāi)辟新的天地。這里我可以再舉一個(gè)例子。即宇宙無(wú)限與有限的謬論。我們也許無(wú)論如何無(wú)法相信宇宙是永遠(yuǎn)存在的，但如果我們假設(shè)宇宙有一個(gè)開(kāi)端，那開(kāi)端之前也必然會(huì)有無(wú)限的時(shí)間，這樣就陷入了無(wú)限循環(huán)的謬論。那這里就想了，難道我們非要用現(xiàn)在所知的常識(shí)不可嗎？也就是說(shuō)我們認(rèn)為時(shí)間無(wú)限，那只不過(guò)是我們的一廂情愿，如果我們說(shuō)宇宙的開(kāi)端之前必有無(wú)限的時(shí)間其前提是有時(shí)間這個(gè)概念。如果時(shí)間只不過(guò)是宇宙誕生后的一個(gè)屬性，那我們?cè)趺茨苡脮r(shí)間去衡量宇宙誕生之前的一切呢？所以時(shí)間也許作為一種特殊的形式存在于我們的世界，與它聯(lián)系的是物質(zhì)和空間，我們不能想象宇宙的前后只是因?yàn)槲覀優(yōu)槲覀兊某ＷR(shí)所束縛。人類的想象力源自于他們的所知，對(duì)于未知我們善于用所知去預(yù)測(cè)，所以我們無(wú)法知道不可知的過(guò)去。如果人存在這樣的局限性的話，那么在人類的進(jìn)化發(fā)生質(zhì)變之前，我們是永遠(yuǎn)有無(wú)法解答的奧秘的。所謂的科學(xué)也就不能超出人類所知而存在，科學(xué)的局限性便十分明顯，有時(shí)反倒是宗教更有道理了。四、結(jié)語(yǔ) 我對(duì)絕對(duì)微粒的假說(shuō)只是開(kāi)端，像它以熱與電的形式傳播就會(huì)更加復(fù)雜，當(dāng)然也有可能更加簡(jiǎn)單。但也許這個(gè)理論從一開(kāi)始就是一個(gè)謬論，假說(shuō)只是不存在的幻想。但我還是希望它能具有它本身的科學(xué)意義，引領(lǐng)我走向我所熱愛(ài)的領(lǐng)域。以上假說(shuō)多為個(gè)人觀點(diǎn)，不當(dāng)之處還請(qǐng)批評(píng)