运动物体与时空的规范理论

黄宁海

（桂林慧文科技有限公司，广西桂林541100）

运动物体与时空的规范理论

黄宁海

（桂林慧文科技有限公司，广西桂林541100）

提出了一种运动物体与时空的规范理论，在将时间具象化为粒子的周期性振荡（时间是带有相位的）的基础上，给出了相位时间和相位差时间的定义。对洛伦兹变换第四个方程分子中的-vx/c2项做出了物理学上的解释：做匀速直线运动的物体，运动方向上相邻的原子的振荡相位存在（相等的）相位差，-vx/c2项是对运动物体沿x轴方向的相邻原子的相位差时间求和的结果。进一步探讨了空间场对（运动）物体的作用，我们推测在计算空间场对（运动）物体中相邻的A，B两个原子的作用时应采用相位差时间。在这种情况下，空间场经过A，B两个原子时产生的作用力的大小正比于空间场场强与空间场从A原子到B原子的相位差时间的积。我们讨论了空间场对相邻的两个原子作用的情形，而对于空间场对整个物体的作用，可将空间场经过物体中相邻的原子时产生的作用力叠加得到。

相对论；规范理论；时间；相位时间；相位差时间；希格斯场；惯性

1 引言

狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应（相对论效应），如时钟变慢、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等，它们已经获得大量实验的直接证明。然而，这一理论关于同时性或同步性的定义却是约定的[1]。因此，狭义相对论并不是一个完备的物理理论。规范场论认为在空时某点的相位值没有物理意义，在某一点的相位可以是不确定的，只有两点间的相位差才有确定的值，并且具有物理意义。我们提出了一种运动物体与时空的规范理论，在将时间具象化的基础上，给出了相位时间和相位差时间的定义，对洛伦兹变换第四个方程分子中的-vx/c2项做出了物理学上的解释，并进一步探讨了空间场对（运动）物体的作用以及惯性的起源。

2 时间的定义与同时性的相对性

我们认为应该将时间具象化，利用组成物体的粒子的周期性振荡来定义时间。为了对时间的定义与同时性的相对性有更直观的认知，我们可以想象，在物体中有两个相邻的原子以相同的周期振荡，而且它们的振荡存在一个固定的相位差。按照目前通常的理解，时间对于这两个原子是完全相同的。但是，如果我们将时间具象化为粒子的周期性振荡（时间是带有相位的），甚至，我们可以进一步想象，每个原子和一个理想的时间显示器（假想的能绝对精确地显示时间的仪器）存在某种联系，而且原子与时间显示器之间信息的传递速度为无限大，当一个原子的振荡相位为某些特定值时，与它对应的时间显示器在同一时刻显示相应的时间值。在这种情况下我们会发现，对于这两个原子，同时性是相对的。

3 共同时间、参考时间、相位时间及相位差时间的定义

3.1 共同时间的定义

如果物体中相邻的两个粒子（如原子）以相同的周期振荡，并且在任一时刻，它们有相同的相位，则我们认为这两个粒子具有共同时间。

3.2 参考时间的定义

假定宇宙中充满某种粒子，粒子间信息的传递速度为无限大，它们以相同的周期振荡，并且在任一时刻，每个粒子有相同的相位，我们以这种假想粒子的周期性振荡来定义参考时间。

3.3 相位时间的定义

我们可以想象，物体中相邻的A，B两个粒子（如原子）以相同的周期T振荡，而且它们的振荡存在一个固定的相位差Φ，在这种情况下，就需要引入“相位时间”的概念。所谓“相位时间”，也就是一种具象化的时间，因为我们认为时间是粒子的周期性振荡，它是带有相位的。规范场论认为在空时某点的相位值没有物理意义，在某一点的相位可以是不确定的，只有两点间的相位差才有确定的值，并且具有物理意义。因此，我们可以任意假定A粒子（或B粒子）在某一时刻的相位时间值，例如，可以假定在某一时刻，A粒子的相位时间值为t，而一旦A粒子的相位时间值确定，相应地，在这一时刻B粒子的相位时间值也能确定，这一值为以此类推，我们可以计算更多粒子在同一时刻或不同时刻的相位时间值。

3.4 相位差时间的定义

物体中相邻的两个粒子（如原子）相位时间的差为相位差时间。例如，当速度为光速的空间场到达A原子，此时，A原子的相位时间为tA，再到达与A原子相邻的B原子时，B原子的相位时间为tB，两个时间的差tB－tA为相位差时间；或在同一时刻，A原子的相位时间为At′，与A原子相邻的B原子的相位时间为Bt′，两个时间的差Bt′－At′为相位差时间。以此类推，我们可以计算更多粒子间的相位差时间。

至此，我们定义了这些鲜为人知的术语，解释了它们的意义，以便在以后的讨论中理解它们。

4 空间场和光的速度与相位差时间

根据狭义相对论和规范场论以及本文所述观点，我们可以推测：①相对于惯性参考系做匀速直线运动的物体，运动方向上相邻的原子的振荡相位存在（相等的）相位差。②对于做匀速直线运动物体上的相邻的两个原子，例如A，B两个原子，空间场从A原子到B原子的相位差时间等于从B原子到A原子的相位差时间。③空间场速度为A，B两个原子的距离与上述相位差时间的比值，这一比值为恒定的光速c。④这些结论适用于空间场经过更多原子的情形，从而可以得出空间场速度为恒定的光速c的结论。⑤如果测量光速时采用相位差时间，那么，真空中的单程光速在所有惯性系中都是同一个常数c。

5 洛伦兹变换第四个方程中的-vx/c2项在物理学上的解释

我们认为洛伦兹变换是正确的，但是，对第四个方程分子中的-vx/c2项应该给出一个物理学上的解释。

假设物体相对于惯性参考系，以速度v沿x轴方向做匀速直线运动，利用惯性参考系的尺寸测得物体运动方向上相邻的原子间距离为l，我们可以推测：在同一时刻，物体运动方向上相邻的两个原子的相位差时间为；做匀速直线运动的物体，运动方向上相邻的原子的振荡相位存在（相等的）相位差，洛伦兹变换第四个方程分子中的-vx/c2项是对物体沿x轴方向的相邻原子的相位差时间求和的结果。

根据狭义相对论，我们还可得出以下结论：相对于惯性参考系以速度v做匀速直线运动的物体，组成物体的原子的振荡周期为物体静止时的倍；在运动方向上，相邻的原子间距离为物体静止时的倍。

6 空间场对物体的作用

假设有速度为光速的空间场穿过物体，空间场的方向为x轴方向，在物体沿x轴方向有相邻的A，B两个原子，它们以相同的周期振荡，而且当空间场经过A，B两个原子时，会对它们产生作用力，作用力的大小正比于空间场场强与空间场从A原子到B原子所需时间的积。

如果A，B两个原子具有共同时间，那么，当空间场穿过物体，经过A，B两个原子时产生的作用力的大小正比于空间场场强与空间场从A原子到B原子所需共同时间的积。

如果A，B两个原子以相同的周期振荡，而且它们的振荡存在一个固定的相位差。假设空间场到达A原子，此时，A原子的相位时间为tA，再到达B原子时，B原子的相位时间为tB，两个时间的差tB－tA为相位差时间。在这种情况下，就会出现一个非常有趣的问题：空间场从A原子到B原子的时间是参考时间，还是相位差时间（或者说，我们在计算空间场对A，B两个原子的作用时应采用哪种时间）？

我们推测在计算空间场对A，B两个原子的作用时应采用相位差时间，在这种情况下，空间场经过A，B两个原子时产生的作用力的大小正比于空间场场强与空间场从A原子到B原子的相位差时间的积。

我们讨论了空间场对相邻的两个原子作用的情形，而对于空间场对整个物体的作用，可将空间场经过物体中相邻的原子时产生的作用力叠加得到。

7 惯性的起源

空间场经过相邻的A，B两个原子时产生的作用力的大小正比于空间场场强与空间场从A原子到B原子的相位差时间的积。相对于惯性参考系做匀速直线运动的物体，只要空间场均匀分布，因为空间场从A原子到B原子的相位差时间等于从B原子到A原子的相位差时间，所以两种情况下产生的力大小相等，方向相反，叠加后结果为零。空间场对其他相邻的原子作用的情形也是如此，这就导致物体整体上受到空间场的作用力为零。

无论在空气中运动，还是在水中运动，物体都会受到空气或水的阻力，但是，一个做匀速直线运动的物体在均匀分布的空间场中受到空间场的作用力叠加为零。因此，物体看起来好像没有受到任何外力作用，仍保持原来的运动状态。

我们甚至可以进一步设想，物体受到外力作用改变其运动状态，但是，由于原有的组成物体的每个原子的振荡周期、相邻的原子间距离，以及相邻原子的相位差不再满足洛伦兹变换，所以物体将受到空间场的阻力，以阻止其运动状态的改变。

根据标准模型理论，宇宙空间中的各处都充满了希格斯场。有理由预期希格斯场就是文中所述的“空间场”，但鉴于我们对希格斯场的认识并不完整，因此本文仍然采用“空间场”的称谓。

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

〔编辑：白洁〕

O413.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.036

2095－6835（2017）18－0036－02