張祥前世界首創靜止動量假設

作者 張祥前交流微信zhxq1105974776

相對論認為任何一個相對於我們靜止的、質量為m的物體，都具有靜止能量mc²，在人類的直覺中，總是認為物體具有的能量和動量都是描述物體運動程度的一種物理概念，可是靜止的物體為什麼也有能量？

為了解釋這個難題以及更加深入的認識相對論質能方程，我們提出一個假設。

乘客坐飛機夜晚降落機場，經常恍惚之間看到機場一排一排的燈光急速的後退，這個可以叫相對於背景運動。與此類似，我們假設：

宇宙中任何一個質量為m』的物體o點，相對於我們觀察者靜止的時候，周圍空間都以o點為中心，以光速度C【這裡光速C是矢量，本文標量光速用c本身】輻射式運動，因而o點具有一個靜止動量mC

這裡有二個問題需要解決，一是光速能不能為矢量？二是如何描述空間本身的運動。

我們知道磁場是電荷運動時候引起電場的變化部分，磁場B和電場E以及電荷運動速度V滿足以下關係：

B = V×E/c²

對於以光速傳播的電磁波，以上關係仍然使用，以矢量光速C表示電磁波的速度，則：

B = C×E/c²

這個公式裡面明確把光速作為矢量，本文認為光速作為矢量方向可以變化，但是，模【也就是標量光速c】不變。

我們如何描述空間本身的運動呢？我們可以把空間分割成許多小塊，每一個小塊叫幾何點，通過描述幾何點的運動就可以描述空間本身的運動。

以上的o點，靜止的時候有動量P靜 = m』C，相對於我們觀察者以速度V運動的時候，由於光速不變【相對論中的光速不變是正確的，百度「統一場論6版」可以看到嚴格的邏輯證明過程】，o點周圍幾何點的光速相對於我們觀察者仍然不變，可是相對於o點就要變化了，我們用矢量C-V可以方便的表示o點周圍幾何點相對於o點的速度【因為C-V和V合成後仍然是C，這樣滿足光速不變的條件】。

這樣，o點以速度V運動的時候，動量變成了P動 = m(C-V)【這個動量公式可以叫廣義動量公式，為了區分，用m表示o點運動時候的質量】。

   以上靜止動量和廣義動量概念是否能夠成立呢？

 

一，靜止動量、廣義動量公式和牛頓力學、相對論的動量公式是否兼容？

  可以看出牛頓動量公式P = mV【m是常量】和相對論動量公式P = mV【m 和V都是變量】是廣義動量P動 = m(C-V)中C=0的一種特例。

   二，拓寬認識光速度C與光源速度V之間的函數關係。

相對論中認為光源速度V和光速c沒有關係，光源速度不能改變光速c。但是，我們把光速看成矢量C，C和V有函數關係。

相對論中的勞倫茲變換告訴我們，光源以速度V相對於我們觀察者運動，使V垂直方向的光速c發生變化，變成了√（c²-v²）【v是速度V的數量，c是C的數量】，很顯然v/c= cosθ【θ是V和C的夾角】，矢量光速C在V上的投影就是v，所以有關係式C·V = v²

 

三，深入一步理解相對論的質速關係

相對論認為物體靜止的時候有質量m，當這個物體以速度V運動的時候，具有質量m = m』/√（1-v²/c²）

我們將廣義動量P動 = m(C-V)和靜止動量m』C各自平方，結果分別為：m²（c²-v²）【利用了式C·V = v²】和m』²c²，如果認為物體運動的時候和靜止的時候動量的數量是相等的，運動只是改變了動量的形式，而沒有改變數量，則：

m²（c²-v²）= m』²c²

mc√（1-v²/c²）= m』c

m√（1-v²/c²）= m』

這樣，我們可以看出相對論質速關係的本質是：

靜止動量m』C的數量m』c是一個守恆量，等於物體運動的時候廣義動量m(C-V)的數量mc√（1-v²/c²）。

質量的增加是以周圍空間運動的光速減少為代價的，或者說是質量和速度是可以相互轉化的。

 

四，導出引力場和質量的定義方程。

我們可以認為物體的質量以及在周圍產生的引力場，反映了這個物體周圍空間的運動程度。

     設想有一個質點o相對於我們觀測者靜止，周圍空間中任意一個空間幾何點p在零時刻以光速度C從o點出發，沿某一個方向運動，經歷了時間t，在t'時刻到達p所在的位置，讓點o處於直角坐標系xyzo的原點，由o點指向p點的矢徑為R = C t =  xi+ y j + z k 

    R是空間位置x，y，z的函數，隨x，y，z的變化而變化，記為：

    R = R（x,y,z,）。

    我們以 R = Ct中R的長度r為半徑作高斯球面s = 4πr²【內接球體體積為4πr³/3】包圍質點o。

 o點周圍的引力場A表示o點周圍在體積4πr³/3內有n條幾何點的位移矢量R = Ct，

    A =k g n R /（4πr³/3） 

    k為比例常數。 g為萬有引力常數。

    而質點o的質量m就表示在高斯球面s = 4πr²【內接球體體積為4πr³/3】內，包含幾何點矢量位移R = Ct的條數n和立體角度4π的比值。

    m = 3 k n/4π

    這樣,以上的引力場方程A = k g nR /（4πr³/3） 可以寫為：

    A =g m R  /r³ 

   牛頓萬有引力定理指出，質點o周圍空間p處【由o指向p點的矢徑為R，o點到p點的距離,也就是矢量R的數量為r】產生的引力場a = g m/r²,矢量式：A = g m R/r³。

   以上的引力場方程和牛頓力學引力場方程是吻合的。

   以上引入的質量方程m = 3k n /4π中角度是常數4π，實際上角度可以是變量，在0和4π之間變化，n和m都可以是變量，質量方程仍然成立。

   我們引入立體角Ω概念，把質量方程 m = 3k n /4π寫成普遍形式：

   m = k n /Ω

   相應的有比較普遍的引力場方程：

   A = g m R /r³ =g k n R/Ωr³

    相應的高斯面為s = Ωr²

 

五，對靜止能量的深入認識

一個質量為m的火車相對於我們地面的觀測者以勻速度V【V的數量為v】直線運動，地面的觀測者認為這個火車有動能1/2 mv² ，而火車上的觀測者認為火車的速度為零，因而動能為零。所以講，現代物理學認為動能相對於不同的參考系是不守恆的，一個物體具有的動能在不同的觀測者看來是不一樣的。實際上這種看法是錯誤的。
    對以上的廣義動量的數量等於靜止動量的數量

mc√（1-v²/c²）= m』c

方程兩邊乘以光速c，為能量方程：

m』c² = mc²√(1- v²/c²)

m』c²為o點的靜止能量，這個和相對論的看法一致，mc²√(1- v²/c²)為o點以速度V運動的時候的總的能量，這個和相對論的看法稍稍不同，相對論認為o點以速度V運動的時候總能量為mc²，這樣相對論認為o點靜止時候的能量m』c²和以速度V運動的時候能量mc²是不一樣的。

我們應該合理的認為o點以速度V運動的時候總的能量為mc²√(1-v²/c²)，和靜止能量m』c²是相等的。

質點能量的量必須相對於一個確定的觀察者才有意義，和o點靜止的觀察者發現o點能量為m』c²，和o點以速度v運動的觀察者發現o點能量為mc²√(1- v²/c²)，無論哪一個觀察者都不可能觀察到o點能量為mc²。

m』c² = mc²√(1- v²/c²)表示不同的觀測者，看到了能量有不同的表現形式，而總的能量的數量與觀測者無關。

相對論的靜止能量反映了靜止物體周圍空間本身的運動程度，它等於運動能量和運動時候的動能之差。

     以上能量方程和經典力學的動能公式有什麼關係呢？

     經典力學認為，一個質量為m的質點o點相對於我們觀測者以速度V【數量為v】運動時候，在我們觀測者看來，具有動能 Ek = 1/2 mv²。

將以上的能量方程e = mc²√(1-v²/c²)中√(1- v²/c²)用級數展開為1- v²/2c²+·····

略去後面的高次項，

e ≈ mc²- mv²/2c²

由e = m』c²可知e = m』c²≈ mc²-mv²/2c²，這個表明經典動能是物體以速度v運動的時候引起靜止能量發生變化的變化量。

能量是質點在空間中【或者質點周圍空間本身】相對於我們觀察者在某個空間範圍內【也可以說在某一個時間段內】運動的運動量。

     空間、物質點、觀測者、運動四個條件一個都不能少，否則，能量就失去了意義。單獨存在著質點，單獨存在著空間都沒有能量，那些說真空中有自由能源都是錯誤的。沒有觀察者，或者沒有指明哪一個觀察者，能量也不能確定。

 

六，導出廣義動力學方程

可以認為力是物體在空間中運動【或者物體周圍空間本身運動】的運動狀態在某一個空間範圍【或者某一個時間內】的改變量。

按照這種思想，電磁力和萬有引力、核力表面看是物體之間的相互作用力，本質上都是物質點在空間中相對於我們觀測者運動形成的，都是慣性力，都是廣義動量P= m（C-V）隨時間t的變化率。

F = dP/dt = Cdm/dt - Vdm/dt + mdC/dt - mdV/dt

(C- V)dm/dt = Cdm/dt - Vdm/dt是質量隨時間變化的力，簡稱加質量力，本文認為是電磁力，其中Cdm/dt 是電場力，Vdm/dt是磁場力，mdV/dt牛頓第二定理中的慣性力，也是萬有引力。

mdC/dt 這項力可能是核力。

 

七，導出電荷、電場定義方程。

質點o如果帶有電荷q，在周圍產生電場E，電場的實質反映了單位時間內、單位體積內o點周圍空間以光速運動的運動量,和引力場比較起來就是多了時間因素。

正電荷周圍空間從正電荷出發，以光速發散運動，而負電荷周圍空間從無限遠處向負電荷匯聚。

    在質點o周圍空間中，引力場A = g m R /r³ =g k n R/Ω r³中質量m隨時間t變化產生電場：

    E =k』(dA/dt）= k』g(dm/dt) R/r³ =k』g[k d(n/Ω)/ dt] R / r³

    k』為常數。而o點的電荷q表示單位時間內o點質量的變化量，反映了在單位時間裡o點周圍光速運動空間幾何點越過某一個界面的位移的條數。

   q  = 4πε。k』g(dm/dt) = 4πε。k』g [k d(n/Ω)/ dt]

    ε。為介電常數。

    以上是電荷的幾何定義方程，4π, g,ε。,k』都是常數，合併常數，把上式帶入式 E = k』g(dm/dt)R/r³中可以導出庫倫定理中的電場強度方程：

E = q R/ 4πε。r³

八，靜止動量概念用於光子

由於空間時刻以光速運動，可以認為，光子靜止在空間中，隨空間一同以光速運動，因而光子靜止質量為零，電荷量為零，物體具有質量和電荷就是因為物體周圍空間光速運動，一旦物體以光速運動，周圍空間的運動由於光速不變性而消失，所以光子可以認為是靜止在空間中隨空間一同運動。

這個時候光子動量p動 = m(C-V)中光速度C為零，而V等於光速C，這樣可以寫為：p動 = -mC或者p動 = mC。

光子能量方程為e = mc²

對於光子的本質，這裡不加證明的簡單的說是：

負電荷【主要是電子】受到了可以引起質量變化的力(C-V)dm/dt的作用而加速運動起來，產生了反引力場，抵消了某些電子的質量，使這些電子激發起來，隨空間一同以光速運動，光子的粒子性正是這個原因，而光子的波動性是空間本身的波動。

光子以光速運動時候靜止質量為零。

這個逆定理：

宇宙中任何物體只要你有辦法使它的靜止質量變成零，就會突然的以光速運動起來。

這個逆定理很重要，是光速飛行器的飛行原理。