為什麼光子速度恆為常量？

2020-08-30 焦子之

光子速度恆為常量不僅是相對論的重要基礎，同時也經受住了各種嚴苛的實踐檢測。光子速度具有不受光源及參考系（下面以光源為代表進行分析）速度影響常量值的事實是毋庸置疑的。

但是，究竟怎樣的機制導致了光子具有完全違背伽利略變換的特殊常量形式呢？作者認為這是個異常艱難但也異常關鍵的物理學重大課題。

圖1所示為狹義相對論首先對時間進行相對變換而後基於s=vt，再對空間進行變換的形式。其中左側為愛因斯坦推導使用的原圖，右側為本質不變的簡化模式。時間變換遵循以下洛倫茲變換形式：

（1）

（2）

圖1 以時間首先變換的相對時空變換形式

根據前期對時間本質應為度量物質空間運動標尺，而並非與空間並列先天存在的認識提出，狹義相對論的相對時空變換應具有一種首先進行空間而並非現有首先對時間進行變換的等價形式。這種形式避開了並非先天存在時間的首先變換，從次序上來講更具合理性。此後基於s=vt，再對時間進行的變換也只具有表觀現象屬性，並不能通過c=s_v/t_v認為光速不變，進而視為是支撐光子速度恆為常量的發生機制。根據圖1右側的簡化形式，可以推導出圖2基於光源外延專屬空間空象密度變化的相對空間變換形式。

圖2 空間首先發生變換基於光源或參考系中觀察者外延專屬空間發生

圖2中，光源的外延專屬空間基於其內部映射糾纏環的存在發生【1，2】，具體以下式形式實現：


（3）

其中，ρ_0為光源中空單靜止時在觀察者位置的空象密度。實際上光源中空單由於恆以光速相對觀察者運動，其無法向觀察者表現大於0的ρ_0，這支撐了空單的不可見特徵，詳見文獻【1】；ρ_v為光源因內部映射糾纏，構成光源空單群整體在觀察者位置的表觀空象密度，實際也即光源的專屬外延空間空象密度；c為光速；v為考慮了光源內部空單因具有映射糾纏表現的低於光速的表觀速度，d為光源內映射糾纏環直徑，t為光源中空單到觀察者的時間。由於觀察者無法進入光源內部，否則將導致光源糾纏環坍縮，這保證了t＞d/2c和ρ_v大於0。

那麼，為什麼ρ_v和ρ_0滿足（3）式所示關係呢？客觀講該式是基於圖（2）和已有的空間變換（2）式推理得到下式：

（4）

再由下式轉化得到的。後來發現，從本質上分析，應該認為不同運動狀態相對空象及相對空間乘積恆滿足（4）式是由對稱性法則決定的。具體為,物質在各平面相同距離上空象密度相等，且不同半徑圓環上空象密度之和相等.若假設等距圓環空象密度總和為1,則到中心距離為S圓環處空象密度應為ρ=1/(2πS).基於上述關係即可得到（4）式.由此可見，物質外部存在專屬外延空象是可以推理得到的。

現在再回到主題上來，為什麼光子速度不會因為光源相對觀察者運動具有符合伽利略疊加的變化，反而絲毫不受此影響呢？伽利略變換具體表現為光源相對觀察者運動速度v>0時，它們之間空間距離將發生變化，即S_v>S_0,光子速度c_v=S_v/t相應也應增大。不符合伽利略變換表現常量值時愛因斯坦相對論認為是基於c_v=S_v/t_v=c=S_0/t_0實現的。正如上文所說，在否定了時間的客觀存在性後，光子速度恆為常量無法通過相對時間來解釋。應該認為，將光源專屬外延空間空象引進來後，光速恆為常量可以基於下面過程推導來實現。首先光源相對觀察者速度v大於0導致光源外延空間空象密度相對觀察者會變小，具體表現為如下過程：


過程（1）

該過程符合圖2的直觀表現。那麼為什麼v明明大於0實際卻不會造成S_v的變化，並進而造成光子速度的變化呢？結合引力和質量基於映射糾纏環發生和質能具有等效性的暗示，作者認為，如果認為光源相對觀察者的運動能同樣會對空間中的游離空單造成映射糾纏，並形成必然覆蓋觀察者的無限糾纏環構成的糾纏場，那麼一切疑問都將得到化解。其具體過程如下：

過程（2）

其中，由於光源運動時會在空間形成映像，映像具有與光源相等的空象密度發生能力。這保證了光源主體空間位置的變化不會改變觀察者所處位置的空象密度，即ρ_v恆等於ρ_0。再結合（4）式得到相對空間距離S_v並不會像我們看起來那樣發生變化，即S_v恆等於S_0。進一步結合（2）式，即得到v=0。最後也就使光子速度具有不受任何相對運動速度影響常量值的表現。

上述推導過程成立的依據有以下幾點：

（1）量子糾纏現象人們已反覆證實，並以接近百分百的置信度進行了充分確認，接納量子糾纏並大膽的將其引向深入是勢所必然的；

（2）根據分析，基於量子糾纏的映射糾纏現象可以得到運動相對性和基於宇宙統一假定存在唯一基本單元，空間單體的支撐而合理存在；

（3）定域實在性與非定域實在性之爭終將畫下句號，通過接受量子糾纏非定域實在現象並將之引向深入不僅可以確立非定域實在性的正確性和絕對統治地位，而且還能明確，人們表面看到的定域實在現象背後實際都存在著非定域實在性。換言之，宏觀物質與微觀粒子一樣同樣是具有波粒二象性的；

（4）當認為所有表觀看似具有定域實在宏觀物質運動背後同樣具有映射糾纏支撐的非定域實在性後，結合基於映射糾纏的引力和質量發生機制，不僅光子速度常量現象可以得到解答，而且宇宙暗物質質量效應也能得到解答。更令人欣慰的是，這正與愛因斯坦推導的質能等效相符的；

（5）基於對時間本質的剖析，上述方案還可以對狹義相對論的相對時空變換進行等價解讀和部分修正，而不是完全否認，這也具有合理性；

（6）從電磁力與引力統一的分析發現【3】，物質運動形成糾纏環與電場糾纏環本質是統一的，它們都由空單實際構成，鑑於電場在一定範圍內是全覆蓋的，物質運動形成糾纏場可以實現全覆蓋並保證光子速度對身處其中觀察者恆表現常量也是合理的。物質運動形成糾纏場的覆蓋範圍被認為是一個類黑洞區域，具體可參看文獻【4】

這樣，光子速度恆為常量也就在將質能等效具體機制化映射糾纏場的支撐下得到了圓滿解釋。此外，映射糾纏的存在還支撐著光子的波粒二象性結構，物質質量和引力場的形成，乃至暗物質質量效應的形成，詳情可以見相關文章。

參考文獻：

【1】焦剛珍.基於相對論和測不準規律對時間本質的探討[J],天津理工大學學報,2020,36(1):46-53.頭條版題目為：時間的本質是什麼？連結網址：https://m.toutiaocdn.com/item/6822817659105575438/?app=news_article×tamp=1589091233&req_id=20200510141353010130036159399DA9D4&group_id=6822817659105575438
【2】焦剛珍.光子為什麼沒有靜質量？今日頭條文章，發文時間2020年5月9日，連結網址：https://m.toutiaocdn.com/item/6824725930053730816/?app=news_article×tamp=1589089076&req_id=20200510133755010130037134279AD655&group_id=6824725930053730816

【3】焦剛珍.非對稱機制對電磁力與引力的統一解讀,今日頭條.文章，發文時間2020年5月5日，連結網址：https://m.toutiaocdn.com/item/6823209420512559619/?app=news_article×tamp=1589095748&req_id=202005101529090101310990442FDFA280&group_id=6823209420512559619
【4】焦剛珍.基於時間標尺本質的引力發生機制探討[J],天津理工大學學報,2020,36(3):77-82.今日頭條.文章，引力發生機制及相關問題的探討，發文時間2020年5月5日，連結網址：https://m.toutiaocdn.com/item/6822821141334196750/?app=news_article×tamp=1589095852&req_id=2020051015305201013107513212D9BDDE&group_id=6822821141334196750

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