从光速不变原理开始

摘要：光速不变原理指的是光的单向光速相对于任何惯性系中的观察者来说，都是不变的，与光源的运动状态无关。 经过科学家的反复验证， 光在真空中的传播速度永远是一个恒定的数值29.98万千米每秒。本文以该原理为核心，假设光速不变原理绝对成立，在此为前提下做出部分猜想与看法

关键词：光速不变;物理定律;传播

一、狭义相对论的两个基本原理

一切物理定律在所有的惯性系中均有效，关于运动的描述都是等效的。

光速不变原理，光速的大小与光源以及观察者的运动无关。即相对于任意运动的参考系，其在参考系中观测测量的光速恒定不变。

以这两条基本原理作为起点，做出推衍与猜想。

光速不变原理相对于原本的物理界不协调的位置在于，光相对于参考系来说，其速度与参考系自身的运动状态和速度无关，这点是常人较难以理解的。

简单阐述光速不变，小明站在地表，眼前有一辆超级飞船重眼前以0.5倍的光速由左向右在小明面前飞过。此时有一束光线也是相对与小明从左到右的运动。

以小明的眼中测算，很简单可以得出，该光线相对于小明来说，是以光速c运动的，那么同时在小明的眼中，在飞船中与光线的相对运动速度应该是0.5c。这点是非常符合我们的常识与常理的。

而现在根据现有的科学数据于理论，告诉你事实并非如此。在以飞船为参考系的时候看来，测量该光线的飞行速度依然是光速C。

这便是光速不变原理的表现形式，这是与我们的常理相违背的。

会得出这个结论的原因，便是我们现实中观察的实验论证，无论我们在任意参考系中检测光的运动速度，它的值是固定的，是不受参考系的运动速度状态影响的。

一开始的时候，科学家们得出这个检测结果也是非常意外的。那个时代人们并没有意识到光速的特别，也并没有给予光速特别的含义。而现在的科学理论已经意识到，光速在物理学中的特殊含义，光速不变原理隐含的是光与时间的联系。

为什么在参考系中检测真空光速会是一个恒定的值，是由于光速与时间的流逝速度是成正比的，或者说，光就是时间，光速就是时间的流逝速度。

由于光速相对于任何惯性系中的观察者来说，都是恒定的值，为29.98万公里每秒，这个在我们的实验观察中是绝对成立的。那么反过来，秒时间的定义可以定为光在真空走过29.98万的距离所花费的时间。看起来是相互论证的模样，但只要光速不变原理成立，该定义就是成立的。

那么时间是什么，我们来了解时间的定义，时间是物质运动变化的体现，是物质运动变化的持续性和顺序性的表现。一个物体假设是完全静止的，从宏观到微观，并不与其他的任何粒子作任何力的交换，亦不产生任何变化，那么时间对其来说，就是静止的。

我们人感知中的时间是什么，是物质的运动过程，我们所接受到的物质或信息留在脑海的痕迹，物质的变化前后顺序，是因与果的关系。

因此时间流逝速度与物质变化速度的也是成正比的，世界从微观到宏观是由简单到复杂的演化，世界是由物质构成的，时间的流逝是物质变化的过程体现，

舉例：假设两个完全相同空旷的空间中，各有一颗完全相同光子在同一起始点做完全相同的方向运动。但有一个条件不同，那就是空间1的光子运动速度是空间2的10倍。

当一个空间中什么的没有的时候，时间对它来说没有意义，因为没有物质，更没有物质变化的产生，就没有时间，而时间的定义正是物质运动变化参照的因果关系。但哪怕一个空旷的空间中，只有一粒光子在其中运动，其就产生了时间的流逝，因为条件构成了，物质有了（光子），运动变化也有了（光子在空间中运动）。

如何定义两个空间的时间，根据光速不变原理，光子走过29.98万千米的路程定义为1秒。

那么这个空间中相对变化速度的快慢，取决与光子相对于空间的速度快慢，而时间正是物质变化过程的体现，因为空间1的光子到达某个点相对于空间的变化，空间2要花10倍的时间才能到达、因此空间1的时间速度比空间2快10倍。

由前面几点共同得出，时间与光的速度有直接关系，但无论光速是否是可以变化的，在任何惯性系中的观察者而言，检测自身所处的惯性系的真空光速是不会改变的，是一个固定的值。因此，对光速不变原理的原理解读，首先光速不变原理并不完全代表光速恒定，而是任意惯性系中，观测的光速数值恒定，正是由于时间与光的速度有直接的联系，光的速度是允许变化的，但光速的变化的同时会带动时间的变化，因此在任意惯性系中观测，光速恒定。因此光速不变原理成立。

例如，可以用这个定律对七龙珠中的时光屋如何控制时间的流逝速度讲解，精神时光屋在龙珠中进行特训的时候，屋子内时间过去了一年，而外界时间才过去一天，时间流逝速度为外界365倍，那么理论上，它的原理是通过某种方式，将时光屋子内的光的传播速度提高365倍，就可将其时间速度提高365倍，即可达到效果。

二.光速，时间，距离三者之间的关系（不同惯性系下的光速测量思维实验）

不论科学家如何观察，实验的过程是什么（如莫雷实验），光速的测量定义是光走过指定距离除以所花费的时间，即c=l/t （t为时间，l为路程，c为光速），因此光速不变原理的成立就代表着不论在任何惯性参考系中测测量光速，都要符合该原理。

以此为前提作思维实验，

设在地球表面上有一队科学家正在测量光速，测量光速的原理是，通过发射光子到任意方向然后有一面镜子可以将光子反射回原点，通过计算花费的时间来得出光速，实验能够很精准的运行，得到的数值就是光速（光速不变原理前提），

那么此时有一艘宇宙飞船以相对地表0.5倍光速向右飞行的，也有一对科学家在飞船上作相同的实验，在飞船上得出的结论，光速依然为c，这也是光速不变原理的核心。

那么现在以地球上的视角来看飞船上的实验，此时飞船上的科学家，向上发射一颗光子并返回，在飞船上的人眼中，这颗光子是以光速c运动，而在地表上观察，该光子是以向右方向0.5c的分速度，以0.866c向上的分速度运动的光子，以此地表上过去了1s，而飞船上才过去0.866s，飞船上的时间膨胀了。（通俗的故事，科教书上有详细讲解，这里省去详细过程）。

以上是狭义相对论关于时间膨胀的推衍过程。该思维实验已经非常明确了一个观点，那就是时间与光速之间的关系。光速是可以变化的，但变化的光速不影响光速不变原理的成立，原因就是，当一个惯性参考系中，光的速度越快，其时间流逝速度也就变快，光速变慢，其时间流逝速度同样也是变慢的。对时间的测量就是通过光速来得到的。

光速就像一个系统内的运作速度，在一个参考惯性系统中，该系统中的光速越快，那么系统中的整体运动速度就更快，且由于整个系统是整体加速的，因此在该该系统中是无法察觉到不同的。取到的整体效果，就是时间的速度越快，因此，光速就是时间的速度。因此，当科学家某天能夠操控某个区域的光的真空传播，就能操控该区域时间的流速。

那么距离与光速之间的关系该如何定义，首先我们根据光速不变原理，由于光速不变，很自然的会认为，距离就是光在指定时间内走过的路程，即距离L=CT（光速为c，时间为T），因此，一米的距离定义为光在3.0×〖10〗^（-8）s走过的路程，如太阳距离地球约1.5亿千米，阳光从太阳表面到达地球需要8分钟的时间。该定义在测量参考系钟自我测定的时候，是成立的。

但在相对运动的参考系中进行互相观测对方时，该定义时不准确的，这是由于该定义是不完全正确的，以上述两个例子来说，两个相距为1米的点A与点B如何来测定双方之间的距离，站在上帝视角里（绝对参考系空间场），我们观测到，点A发向点B射了一道以光速运行观察讯息，花费了3.0×^（-8）s，但对于A点来说，这是没有意义的观察，因为虽然此时观测信息已经到达了点B，当A并未得到消息的回馈，此时还并不知道点B的存在，需要点B在接受到点A的观测讯息时，做出回馈，同样再花费3.0×^（-8）s的时间到达点A，此时点A才能得到点B的准确距离信息，物质之间的关系是需要信息的联动才有意义。

因此，物与物之间的位置的差异即空间位置的差异，且有物与物之间发生信息交互，位置才具备意义。即在三维空间坐标系中，点A与点B的距离，可以为点A发送的一道信息到达点B，并且再由点B接收信息并且更具这个信息做出反馈信息再传递给A，花费的时间T，信息传递速度为光速C，则点A与B的距离L为TC/2。因此两个物体之间的相对距离就是光在两个物体之间一个来回所花费的时间乘以光速除2。

在参考系中测定的是时候，会认为两点之间来回路程所花费的时间，是相同的。这并非多此一举的举动，而其衍生出来的产物，就是尺缩效应。

尺缩效应是相对论效应之一，指在某一个运动的参考系中，对一根沿运动方向放置且相对于此参考系静止的棒的长度要比在一个静止的参考系中测得的此棒的长度短一些。那么现在可以来尝试来理解为何会产生尺缩效应。

两个相对运动速度为0.9c的宇宙飞船A与B，我们设定飞船A是静止状态，飞船B 以0.9c的速度向右远离飞船A。那么此时我们以飞船A为标准参考系，来观测飞船B上发生的事情。此时飞船B上有两个人甲和乙，左右相距一米在聊天，那么来看看甲乙之间不同视角下如何观测双方之间的距离信息。

那么在飞船之中的甲乙双方来说，一切物理定律在所有的惯性系中均有效，因此他们之间互相观测距离是无法察觉出任何不同的，但在飞船A中观察，甲在左边，乙在右边，你会发现光子在双方之间来回所花费的时间是不同的，当甲发射光子到乙时，由于飞船B在以0.9c的速度向右运动，光子射出时，是以光速c射向乙，因此，此时光子相对于乙的速度是c-0.9c=0.1c，而乙发射光子飞向甲的时候，速度却是c+0.9c=1.9c（飞船A为观察系），甲发射光子到达乙所花费的时间要远远大于乙发射光子到甲的时间，且速度越快，差距越大。而在以飞船b为参考系的甲乙眼中，他们是无法观察到这种时间差的，且物理关系必须不变与协调，因此甲乙之间的距离只能是两个物体之间的相对距离就是光在两个物体之间一个来回所花费的时间乘以光速除2，而不能以单方向的光速到达来衡量两者之间的距离。

那么此时还仅能对距离的定义做出解释，还未能解读到为何会产生尺缩效应，且为何会产生尺缩的仅仅是运动的方向，而垂直运动的方向却不会产生尺缩效应。

这其实是当距离的定义与时间膨胀效应互相作用的结果，同样的，此时飞船B中的甲，头顶正上方距离一米处有一盏灯，对于飞船中的人来说，这盏灯就是在甲头顶一米，因此甲对灯的测量与甲对乙的测量是相同的，甲发射一粒光子到灯返回甲的时间花费就该与甲发射到乙的来回，所花费的时间相同。飞船B 的时间流速中，花费2×3.0×〖10〗^（-8）s。

对于时间膨胀公式的推导，你会发现，时间膨胀效应，本身就是基于相对运动中的垂直于运动方向的光子来回所花费的时间里推导而出的，因此，垂直于运动方向的光子所花费的时间它的公式与时间膨胀公式是一模一样的。因此测算距离L的时候，不论是飞船A还是飞船B观测，它们的L 是不变的。

如飞船B根据时间膨胀公式，得出时间膨胀因为约为0.435，也就是说，以飞船A为参考系，时间过了1s，飞船B中时间才过了0.435s，因此，飞船B中的花费2×3.0×〖10〗^（-8）s，通过计算得出飞船A为参考系看来时间过了1.38×〖10〗^（-7）s。

意味着，在以飞船A为参考系观测飞船B时，以甲为中心，向任意方向发射光子并返回原点总花费时间为1.38×〖10〗^（-7）s时，其距离在飞船B中就是观测就是一米。而在飞船A中观测，这不是一个半径为一米圆形结构，而是一个运动方向被压缩为0.435米半径的椭圆形结构，因此造成运动的方向会比垂直方向短，而最终得出尺缩公式L=L^，√（1-v^2/c^2 ）。

那么现在就可以来了解迈克耳孙-莫雷实验为什么会出现光速不变的结果，其原因就是因为尺缩效应造成的。无论参考系的运动方向是否变化，如何变化，其尺缩效应是会与观测结果抵消。因为距离的定义也是光速决定的。因此是允许存在一个运动的绝对参考系-空间场，相对运动的参考系并不是绝对平权关系。莫雷实验是不能够证伪与否定绝对参考系的存在。

关于等效原理的展开

广义相对论是近代物理学的基石之一，广义相对论有两大基本假设，第一为广义协变原理，也叫广义相对性原理。第二假设就是本章探讨的主要内容，等效原理。

那么什么是等效原理呢，等效原理说的是惯性力场与引力场局部不可辨，即我们在日常生活中，在地球的引力场中感受到的重力效果，某种意义上与物体作加速运动时产生的惯性力是等效的。

当一个人站在地球表面时，会受到地球引力场的影响，产生一个方向指向地心的重力加速度，大小为9.8m/s^2。假设在宇宙空间中乘坐一艘飞船，此时飞船以9.8m/s^2的加速度向上作加速运动，那么在飞船中的你将会感受到一个惯性力，其效果与在地球表面上感受到的重力加速度等效，因此假设引力场中感受到的重力效果与物体作加速运动时产生的惯性力等效，这便是爱因斯坦的等效原理的核心内容。

那么此时我们作一个更加激进的假设，飞船作加速运动时产生的惯性力与地球引力场中的重力效果不仅仅只是等效的，而是完全等同等原理的，在此前提下作出猜想。

已知飞船之上，之所以会产生“引力”是由于飞船在相对于空间作方向向上的加速运动造成的。那么假设引力与惯性力完全是相同原理，则可以大胆推测，我们站在地球表面的时候，之所以会感受到“惯性力”也应当是由于我们在地球表面时相对于空间作向上的加速运动造成的，且在地表的我们相对于空间的加速大小的就是重力加速度的大小。

此时会产生一个疑问，我们在地表的时候并未有任何速度的变换，却又怎么能说在作一个向着空间的加速运动呢？

这是因为我们仅僅只是相对于地球静止而已，运动是相对的，既然我们在地表已经有了一个“惯性力”那么我们就一定是在向着空间作加速运动，之所以感受不到，原因与在宇宙飞船中的呆在一个密闭房间里分不清我们是在飞船中还是在地球表面的原因相同，是因为我们无法直接观察到空间的运动。

因此可以作出大胆假设，地球周边的空间并不是静止的，由于空间受到地球质量的影响，向着地球方向作加速运动的。地球就像一个空间聚集器一样，在宇宙空间中，不断的吞噬着地球周边的空间，致使地球周围的空间场向着地球方向作加速运动。因此我们在地球表面时，空间场不断的从我们身上加速流过，指向地球质心。由于运动是相对的，则等同于地表上的所有人与物体相对着空间作一个方向指向天空的加速运动。

这里就要将牛顿第二定律，当一个物体不遭受外力的影响时，其运动状态不发生改变，将其拓展到相对于空间场。站在地表的我们，既然是相对于空间场作加速运动，那么就需要一个额外的力提供给我们，而这个力就是站在地表之时，地表给与我们的支撑力。此时相对于空间场，在地球表面的我们由于受到地表给予的支撑力，因此相对于空间场作与支撑力方向相同的加速运动，因此在地球表面，所有的物体都会感受到一个被称之为重力的“惯性力”。而当一个物体在地球上空作自由落体运动的失重状态时，由于没有地表给予的支撑力，在忽略空气阻力的理想情况下，其相对于空间场的运动状态是不变的，因此当空间场相对地球质心作加速运动时，该物体也随着空间场向着地球质心作一个加速运动，而这个现象被我们称之为引力效应。由此我们也可以很容得出，引力并不是真实存在的一个力，而是由于相对空间运动的变化造成的一种观察效应。

那么引力场产生的重力与惯性力完全相同么？答案却又是否定的，虽然重力与惯性力性质可以完全相同，都是由于相对空间场作变速运动造成的。以地球为例子，在地球表面上感受到的重力时，虽然空间相对于地表的人或物作加速运动，但在地表上的人和物相对空间场的运动状态与速度是不随着时间的变化而变化的。而在宇宙空间中乘坐一艘飞船时，飞船加速时产生与地球相同的“重力”时，飞船与飞船上的人和物相对于空间场的运动状态速度是随着时间而变化的，这就是惯性力场与引力场最大的区别。

这个时候再来讨论广义相对论的另外一条假设，就是广义协变性原理。在广义相对论的猜想中，相对运动的不同参考系之间的关系应当是平权的，即参考系平权关系。但此时若加入了空间场的概念，尤其还是一个运动的空间场。那么相互运动的参考系之间的平权关系就不存在了，所有物体作相对运动时，都需要以所处空间场作为相对运动的参考系，参考系相对于空间运动速度的大小影响着该参考系的时间流逝速度的快慢，且参考系相对于空间运动速度的变化大小（加速度大小），则相对着该参考系中重力加速度的大小，这点从很多方面可以得出来的。

首先讨论双生子佯谬，根据爱因斯坦提出的狭义相对论，时间的流动速度与物体的相对速度有关。因此假设地球之上有一对双生兄弟，其中一人跨上宇宙飞船作接近光速的长程太空旅行，而另外一个则留在地球，结果当旅行者回到地球之后，发现他比留在地球的兄弟更加年轻。但由于参考系之间的平权关系，且参考系之间的运动关系是相对的，因此，若以旅行者作为参考系之时，将会得到一个完全不同结果。因为在旅行者看来，他的兄弟在地球相对于飞船也在以接近光速相对着飞船作运动，因此留在地球的兄弟应该更年轻才对。而最终给予的答案却是不管以谁为参考系，在飞船上的旅行者一定更年轻，因为狭义相对论只适用于匀速参考系，而飞船要飞回地球作对比需要经历加速与减速的过程，因此不适用于狭义相对论。

但若是加入了运动的空间场概念，这个猜想就很容易得到解释，即所有参考系的运动都要相对于所处的空间场为标准参考系，相对于所处的空间场的运动速度的快慢，影响着时间的流逝速度快慢。相对着空间场的运动速度发生改变，则必然存在“惯性力”或者说产生引力场效应。

因此，当旅行者以接近光速离开地球旅行，则要考虑到其接近光速必须是相对于空间场，而不是地球，再计算考虑地球上的兄弟相对空间场的运动速度与状态，作出对比。地球上的兄弟相对于空间场运动对比光速运动速度更低，则时间流速更快。飞船中的旅行者一直相对空间场速度更高，则时间流逝速度更快慢，因此当旅行者回到地球将会更年轻。

那么现在根据实际的一些实验效果讨论，1971年美国科学家进行的原子钟飞行实验验证，飞机绕赤道向东飞行一圈时间比地面慢大约59纳秒，向西方向绕行者时间流逝速度比地面快了273纳秒左右。科学家由此进一步验证了狭义相对论的时间流速问题。

但是这个实验结果验证了一个结果，那就是参考系不平权问题，根据查询到的计算方式，很容易得出，科学家在计算速度与时间的关系，采用了一个标准参考系，那就是以地球质心作为相对运动速度的计算参考系。若以不同的参考系，则计算结果将会出现很大不同，例如以地表上的时钟，或者以飞机上的时钟作为参考系，那么实验结果都将是混乱而不符合的。因此验证了参考系必须不平权，所有参考系的相对运动速度必然有一个共同参考系，那就是参考系所处空间场。

再来对引力造成的时间膨胀现象来举例子，根据现在用的GPS导航系统，验证了在地球高空的时间流动速度比地表更快。这是由于地球周围的空间是向着地球加速运动的。因此在地球的引力场中，越是接近地表位置相对于空间的运动速度越快，时间流逝速度越慢。因此，可以不存在引力造成的时间膨胀效应，GPS导航卫星轨道之所以时间流逝速度更快，也仅仅是由于速度造成的时间膨胀效应，对比地球表面，GPS卫星相对空间场的运动速度更慢。

那么运动的空间场到底是什么呢，我们科学有观测或者提出类似的物质吗？答案是有的，那就是暗能量。首先我们来了解一下什么是暗能量 。暗能量是科学家为了解释目前观测到宇宙膨胀现象，所提出来的一种物质，目前未被直接观测到。但在科学家的预言中暗能量不会吸收反射或者辐射光，充溢着整个空间，具有负压强的能量，那么现在将暗能量的性质代入空间场。

引力的产生是由于宇宙之中充斥遍布著暗能量（空间场物质），暗能量具备负压，有质量的物质，会通过某种规律，消耗暗能量。越多的物质会消耗越多的暗能量，物质消耗暗能量的量与物质的量是正比关系。当暗能量被物质消弭时，就会形成暗能量低压的地区。由于暗能量之间具有负压，附近的暗能量就会流向低压地区，补充被消耗所缺失的暗能量。且由于星体在空间中的圆球体结构，暗能量必然是加速向星体运动的。这就直接对应了开头提到的，物质吞噬空间场的概念。因此暗能量的负压不仅仅是造成宇宙膨胀的动力来源，同时也应该是引力产生的来源。

如何理解广相中的引力越大时间流逝速度越慢之说

相对论效应中，除了速度越快，时间的流逝速度越慢之外，还有另外一个很重要的理论，那就引力越大，时间流逝速度也会越慢，并且该理论已经运用到了我们的日常生活当中。

我们日常生活中使用的gps卫星定位系统中，添加了广义相对论与狭义相对论的计算对定位结果进行修正，才能得到我们目前较为精确的定位范围误差。

要想理解这里面的关系，首先必须粗略的对GPS卫星定位系统的工作原理进行了解，GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的距离与时间的数据就可知道接收机的具体位置。根然而在现实计算中却必须考虑相对论效应，这里面主要是对卫星的时间流逝速度进行调整，根据相对论的论述，速度越快，时间流逝速度越慢，以及引力越大时间流逝速度慢的论述，经过科学家的验证。相对论效应会影响卫星钟误差。根据狭义相对论，速度越快，时间越慢，所以卫星钟会走得慢;根据广义相对论，物质质量的存在会造成时空的弯曲，质量越大，距离越近，就弯曲得越厉害，时间则会越慢。卫星离地球远，受影响小，时间会变快。 狭义相对论和广义相对论的影响相互综合之后，卫星钟大概会每天走快38微秒。GPS卫星在设计的时候已经考虑到了这一点，在GPS卫星发射前，已经把其时钟的频率调慢100亿分之4.465，把10.23兆赫调为10.22999999543兆赫。

那么如何来理解广义相对论中，关于引力会造成时空的弯曲，弯曲越厉害者时间流逝速度越慢的说法。其实时空弯曲的说法比较抽象，这里面的关系依然经过刨析后依然是狭义相对论关于速度与时间的论述。

首先就必须对引力如何弯曲时空进行讲解与猜想。首先根据等效原理的忒解，我们首先提出假设，空间不是静止的，是运动变化的，在此前提下来刨析与解释引力的产生，会容易许多。

引力的产生是由于遍布虚空中的空间场，带入暗能量的负压属性，空间场具有负压属性，且空间场本身就是一种特殊的物质，光介质。以此为前提进行推导。由于空间场具备负压，物质微观之间的运动，会通过某种规律，吸附（或消弭）空间场。越多的物质会吸附越多的空间，物质吸附（或消弭）空间的量与物质本身的量是正比关系。当空间被物质吸附（或消弭），就会形成空间低压的地区。由于空间具有负压，附近的空间就会流向星体，补充被吸附所缺失的空间。在此之上，进行下一步的衍生。

以地球为例，地球的质量产生的空间的塌陷是由于地球质量吸附空间（或消弭）造成的，那么就会造成越靠近地球的空间流动速度越快，以地球为中心任意半径R的空间作球体切面，其空间流过的量是相同的，空间物质的流速和球面积成反比，球体表面积公式表面积S和距离R平方成正比，因此暗能量在地球周边的流动速度与半径R的平方成反比。即在地球周边形成向质心加速运动的空间场，且越靠近地球越近距离内的空间的速度变化率越大，加速度越大，引力越大。这里面就包含如何理解万有引力公式，引力的大小与距离的平方成反比的原因了。

因此空间场相对地球的加速度就是该位置的引力加速度（匀速运动的空间场不会产生引力效应）。造成空间的扭曲，如此当人站在地球表面之时，其实是空间场向着地心的方向做加速运动，在地表上以地面作为参考系时，就可以看作地面向着空间场做加速运动，人所感受到的重力就是地面向天空作加速运动的惯性力。而此时在不考虑空气阻力等因素影响的理想状态下，

任何自由落体的物体相对空间场其运动的状态是反而是不变的。

引力的产生根本是由于空间场的变化运动导致的，只有空间场做加速运动时，才会造成空间的扭曲。在单位时间内，空间速度的变化越大，引力效应越明显。那么物体作加速运动时，空间场也是相对于物体作加速运动。则等效原理呼之欲出，物体作加速运动时产生的惯性力与在地表感受到的重力是性质完全一样的，因此引力是不存在的，是地表与空间场作相对加速运动造成的一种效果。是选取参考系时，由于无法直接观测到空间的运动，而选取地表作为参考系时，添加的一种计算修正。

假设在空间场之中只存在着一个与地球一模一样的星球，由于地球自身质量对空间的的聚集吸附效应，空间场就会作一个增加速的向地球质心运动，这个时候站在地表，与地球同步卫星轨道，他们相对于空间场的运动速度就不会相同。物体在地球表面相对空间场的速度就更快就会，因此时间变慢效果更明显，这便是地表上观测到的越靠近地表，时间流逝速度越慢的原由解释，也是广义相对论关于引力造成的时间流逝速度变慢与狭义相对论中的时间膨胀效应作连结。

那么在地表物体相对空间场的运动速度，与地球引力场之外一个相对空间静止的物体受到地球引力作用，由于该物体仅受地球的引力场影响，在上文所述中，作自由落体的物质在理想状态下，相对与空间的运动状态是不发生改变的，因此在这种情况下，就为空间场相对地表的运动速度，因为该物体依然是相对空间场静止的。因为一个物体在不遭受外力的影响下，它的运动状态不变，因此该物体作自由落体到达地表时的速度，就为此时地表相对空间场的速度。因此此时根据引力场势能计算出来的地球的逃逸速度就是空间场的运动速度（理想状态下）

逃逸速度公式是v=√（2&2GM/R）。逃逸速度是指在星球表面垂直向上射出一物体，若初速度小于星球逃逸速度，该物体将仅上升一段距离，之后由星球引力产生的加速度将最终使其下落。若初速度达到星球逃逸速度，该物体将完全逃脱星球的引力束缚而飞出该星球。需要使物体刚刚好逃脱星球引力的这一速度叫逃逸速度。天体表面上物体摆脱该天体万有引力的束缚飞向宇宙空间所需的最小速度。

因此，无论地表还是卫星的运行轨道，此时皆可以用该位置的逃逸速度来替代该高度位置相对空间的运动速度，已知地球重量为5.965×10²⁴kg，地球半径R为6400km，同步卫星轨道离地面约36000km。GPS卫星轨道高度为20000km，求同步卫星轨道，gps卫星轨道，和地表的空间场的相对速度，引力常数G为6.67×〖10〗^（-11）（空间中只有地球且静止的理想状态）

得出地表逃逸速度约为11.2km/s。同步卫星轨道逃逸速度约4.35km/s。GPS轨道高度逃逸速度为5.5km/s

即在同步卫星轨道的高度位置，其相对空间场的流动速度为4.35km/s  GPS卫星轨道相对空间场速度为5.5km/s。 而在地表相对于空间场的速度为11.2km/s，因此根据狭义相对论关于时间膨胀的描述，地表的时间流动速度更慢。（仅仅考虑高度）这就是在地球上观察到广义相对论引力与时间的关系的原因。

同时根据此描述，引力的大小并不与时间膨胀的速率构成直接关系，本质上依然是速度造成的时间膨胀效应。

此外地球向太空发射电磁波，在太空上观察之所以会有引力红移现象，正是由于看似相对静止的地表与太空实际上以空间为标准参考系时存在的相对速度差异造成的。

这里面最重要的一点是由于在广相的中，引力并非一个真实存在的力，因而任何仅受到引力自由落体的物体相对空间场其运动的状态是反而是不变的，因此同时其时间的流逝速度是不发生改变的。

不过该论述会造成一点问题，虽然同是由广相延申而出的解释，但在现实生活中同样对于时间流逝速度的观测却会得出不同的结果，那就是关于椭圆轨道卫星的时间流逝速度变化的问题。

我们天上的卫星，乃至广袤星空中的天体，在围绕者更大的星体作运动时，并非是完全圆形的运行轨道，大多天体的运行轨道都是椭圆型的，那么既然是椭圆型的运行轨道，必然有近点与远点。那么就以地球的卫星为例子，椭圆轨道运行的卫星必然有近地点，与相对的远地点，在理想模型中，当卫星在相对靠近地表的近点时，它的运动速度是较快的，此时重力势能转变为动能，而在远地点是相反的，它的动能转化为重力势能（实际上以空间场为参考系时，并不存在重力势能一说）。

在广义相对论与狭义相对的描述中，对该现象的研究时发现，靠近地表时，速度较快，因此狭义相对论效果明显，时间流逝速度变慢，且越靠近地表，遭受到的引力效果越强，因而广义相对论描述，时间流逝速度依然变慢，在远地点的时候相反。因此椭圆轨道运动的卫星近地点与远地点它的时间流逝速度不同，越靠近地表速度越快，引力越强。广义与狭义相对论效果是叠加的，时间流逝速度越慢。可得出椭圆轨道运动的天体它的时间流逝速度是变化的。

这点与引力是空间运动造成的一种现象有极大的冲突，在该论述中任何仅受到引力自由落体的物体相对空间场其运动的状态是是不变的，其时间流逝速度不变。

绝对参考系下的时间与运动

时间与运动是密不可分的，结合无时间论与狭义相对论对时间的论述，来针对时间与运动之间的关系结合展开描述与猜想。

绝对参考系下最重要的点是参考系不平权关系，存在一个可以作为所有上帝视角的空间场作为参考系，在此前提下，时间也是具有同一尺度的同时性。时间的反应速度可以不同，但整个空间必然是同时且坚定的流逝。

时间是物质运动过程的体现，是物质运动变化的持续性和顺序性的表现。一个物体假设是完全静止的，从宏观到微观，不与其他的任何粒子作任何力的交换，亦不产生任何变化，那么时间对其来说，就是静止的。

如我们能够感知时间，正是由于物质变化的顺序与因果关系，物质在信息交互的过程中产生变化，留下了痕迹，而這种痕迹的先后顺序与因果关系被我们所感知，称之为时间的流逝痕迹。

因此时间是和运动是密不可分的，而所有物质的运动变化都是由不同物质之间相对运动或信息的交换造成的，如粒子与粒子之间力的交换，从微观上看，是通过各种传递力的粒子轻子造成的，但其传递速度都是有上限的，上限值为C即光的速度。不论从宏观世界的事件还是微观世界的粒子，它们之间的相互关联，信息或者力的交互，都是需要在空间场中以一个速度来传递的，而光的速度C在物理学中具有特殊地位，即在微观世界中，物体时间的流速与粒子之间信息交换的速度相关并成正比。因此不论粒子之间力与信息的交互速度是否变化，在实验中测量这个速度C一定会得到一个固定的值，这个值测为光速约30万千米每秒（光速不变原理）。

在存在绝对参考系空间场为前提的情况下，可以理解为一个物体在空间场中的运动速度都是光速，我们在参考系中所感受到的时间流逝是由于参考系中的物质运动变化造成的。变化的快慢者亦可以代表时间的流逝速度的变化快慢。当一个物体相对于空间场的速度为零时，看似静止的，没有速度的。但是这个时候从微观上看，由于物质的变化由物质之间内部能量的传递造成的，能量的传递是由光子，胶子等轻子粒子传递的。因此当物质相对空间场静止时，微观层面上看，所有的物质能量的传递速度是最大的，为空间光子运动速度。而光的速度正是时间的速度，因此该惯性参考系的变化速度速度是最快的。

而一个相对空间运动的参考系，该参考系的光虽然相对于空间场依然是以光速运动，但其部分的光速用于整体的参考系运动中，并没有参与参考系内部的变化，而是以相对宏观的形式作用于整个参考系之中，因此其内部的运动变化的速度就相对的降低了，越多的速度用于外部，那么内部的变化越慢，这便是从另外一个角度另外一个角度来阐述时间膨胀效应的由来。

此时再进行总结，任意惯性参考系在空间场中的运动速度是恒定的，恒为光速。只是这个物质的运动分为内运动与外运动，以该惯性参考系为视角时，参考系相对空间场的运动速度越高，系统内部的内运动（时间）的速度就越低，反之，相对空间场的速度越低，其内部物质的运动速度越高。参考系统内部的运动速度与参考系相对空间场的运动的和速度的平方和为光速。

那么从这个角度来看待物质就非常有趣了，什么是物质，物质指不依赖于人们的意识而存在，又能为人们的意识所反映的客观实在。运动是物质的根本属性。时间和空间是运动着的物质的存在形式。自然界和社会中千差万别的事物，都是物质的不同表现形态。物质既不能被创造，也不能被消灭，只能在一定的条件下从一种形态转化为另一种形态。

目前科学界通过对物质的不断研究，已经对物质的构成有较为详细的成功，我们日常生活中所见的万事万物，都是由不同分子与原子构成的，而原子又由质子中子与电子构成，而目前又对质子与中子的构成作解析，发现了各种类型的夸克。可以看出科学家追寻世间万物最基本的构粒子上可谓是不遗余力。

那么仔细来理解为何说运动是物质的根本属性，及时间与空间到底如何联系着物质的存在形式。我们生活中说能够观察到的物质，其都有相对稳定的结构，如原子的构成，大部分情况下是十分稳定的。再往微观方面细分，如质子与中子，乃至各种夸克都是相对稳定的，无论多么微观的物质，都非凭空而来，皆有其结构。而实际上，越是微观的物体，相对的运动速度变化速度是更快的。

比如一块石头放在你的眼前，以你的眼光来看，这块石头它是静止的，然而从肉眼无法观察的微观上看，它其实也是无时无刻的正在运动变化着，构成石头的原子还是相对比较稳固的，但其内部原子核，电子等更微观的层面，电子依然绕着原子作运动。但无论是相对宏观还是微观的物质，运动的时候依然会有相对论效应，运动的速度越快其内部物质变化的速度就会变慢，因而时间的流逝速度就越慢。

根据目前的理论效果，有质量的物体是无法达到光速运动的，最多只能接近光速，而光是特殊的，光子是没有静止质量的，只有动能质量。因为光子是以光速运动的，那么根据相对论时间膨胀效应，它就没有内部的时间流逝，因为他的速度全部表现在外显。也因此，既然光子内部没有时间流逝的，那么从另一方面而言，它就没有内部结构。而我们目前观察到的所有拥有静止质量的物质，它们的速度是无法达到光速的，因而，它们就必然存在内部结构，内部的运动。

那么从这个方面来看，光子才具备最基本粒子的特性，简洁而存粹，没有内部结构，因而无法和无需细分。那么在此可以得出一个结论，光子就是构成物质的最基础的粒子。并在以此为结论的前提下来谈谈物质的构成。

来讨论爱因斯坦提出的一个非常著名的质能方程式，E=mc^2，从这个方程上理解，质量与能量是同源的，质量就是能量，只是它们的表现形式不同，而被我们作出区分。一个拥有静止质量物质的速度越快时，它的能量就越大，这个表述是没有问题的、因为运动的速度，就是能量，而能量就是质量。

而同时，拥有静止质量的物质，它的运动速度，是无法达到光速的，因为将一个拥有静止质量的物质加速到光速，从理论上它需要的能量是无穷大。原因是当物质加速时候，在极高速运动的时候，高速运动时的能量又会叠加在该物质之上，简单的说，哪怕是一粒原子，速度越快，它的质量就会变的更重，而更重的质量加速到更高的速度就需要更多的能量，因而循环，在计算的过程中发现，如此计算之下，只要是有静止质量的物质，加速到光速所需要的能量都是无穷大。

那么，说到这里不知道大家是否发现了一个问题，或者说，这个理论忽略了一个点。

当一个有质量的物质，它的速度越大，其能量也就越大。因此该物质它的外质量就越大，但是，它内部的时间物质运动速度降低了，那么物质统的内运动（时间）越慢，那它的质量不就降低了，但是他们的运动速度之和是不变的。此时将物质质量的原理推解为物质内运动造成的，由于内运动（时间）的降低，则可推测其本身质量应该降低。因此，可以推出一个“奇怪”的结论，不论一个物质的运动速度的快慢，其质量不变。或者说运动速度越大，其“内质量”（内动的即时间变慢）越小，其“动能质量”越大，“动能质量”与“本身质量”之和总质量不变，因此质能方程式质量等于能量条件成立，但速度越大质量越大条件不成立，因为所有的物质总速度（时间速度之和）恒定，它们叠加不能超过光速，否者光速不变就不成立，以此可以来对应爱因斯坦广义相对论提出的，空间四维的第四维，时间与速度之和为光速之说。在这种情况下计算不使用E=mc^2，应使用動能方程式E=1/2 MC^2，M为速度质量与时间质量之和，即M为总质量。

什么是质量？

质量是物体所具有的一种物理属性，是物质量的量度，是一个标量，质量分为惯性质量与引力质量，两者的质量度量测出是完全相等的。因此科学家也推定，惯性质量与引力质量是物体内在性质的同一个物理量的不同表现。

惯性是一个物理概念，根据牛顿第二定律的表述，任何物体都要保持匀速直线运动或者静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。惯性质量代表着物质维持原本运动状态的能力，质量越大，改变运动状态所需要的能量就越大。物质的质量就是其能量多少的度量，当一个物质拥有质量时，其质量越大，能量越高，改变其运动方式所需要交换的能量也就越大，因此表现为惯性质量。

物质是由光子作为基本粒子构成的，是光子相互纠缠得到的相对平衡与稳定的集合体，动能是矢量，在空间场中具有方向，如光子胶子等以光速运动的能量，其沒有内部结构，那么在空间上只能向一个方向运动，所有能量都具有相同运动的方向，因此其运动速度为恒定，为空间场介质传播速度C。但拥有静止质量的物质粒子其是有内部结构的，内部为不同方向的光子互相纠缠平衡，因此当一个物质粒子相对于空间场为静止状态，可理解为其内部各个方向的光子动能的量达到平衡，合力为零。当一个物质以一个速度在空间场运动时，则说明物质内部动能不平衡，所有运动都有一个共同的方向趋势。表现的形式为物质的运动速度。

举个有趣的例子，光子拥有动能，那么就有质量，假设空间中存在两粒运动方向相反能量值（质量）相等皆为1的光子，这两粒光子在空间运动的时候，撞到了一起，相互纠缠了起来，那么在理想情况中，就会变成一个相对于空间静止且具有静质量（能量）为2的一颗粒子。因而，静止质量与动质量是相同的，。

现在就可以理解为什么质能方程式为何会是E=mc^2，在核聚变或者裂变的过程中，损失的质量就是如此转化成能量的，我们日常生活中所见到的任何有质量的物质，它就是能量的集合体。但有些物质相对而言结构较为不稳定。通过施加一定的条件，可以使得物质的结构发生改变，并释放出多余的质量，而这些质量就是能够被人们所利用的能量。

现在有四颗能量为100的光，它们各自的运动方向为东西南北，再某一时刻忽然撞击到了一起，四颗光子纠缠在一起变成了一个粒子X，这个粒子X的性质非常特别，它们缠在了一起，形成了一个均衡的粒子，X粒子它的能量为400，此时它们刚好结合在一起能量合力为0，由于x粒子的能量合力方向大小刚好抵消，因此这个X粒子在空间中就刚好静止的，它的所有能量动量都在X粒子内部纠缠运动。此时X粒子的内运动（时间）为C。

这个时候有一根单独的能量值为40向西运动的光子弦撞击到了X粒子，被X粒子完全吸收。但由于X粒子只能容纳400质量的能量的，因此当这个弦的能量被并入X粒子中，X粒子中的四根弦都被各自击出10能量值的弦，于是这个空间中多了四根向其他方能量值为10的质量的能量弦，少了一个质量能量值为40向西的弦。且X粒子变为了四根向东向南向北质量能量为90的弦与一根向西质量能量值为130的弦组成的能质量为400的X粒子。

这时候加入内速度即时间来求解碰撞过程中的详细变化，完全刚性碰撞的动量守恒与整体能量质量守恒的区别是，动量守恒在上述的例子中，动量是能量的传递，即小球B携带能量在碰撞时传递给小球A，考虑到质量增加效应还要添加洛伦兹因子修正。但整体质量能量守恒的根本并不是能量的传递，而是交换，即小球B以0.5C的速度运动时，其内部的时间流逝速度降低，能量就是质量依然不变。在与A小球的碰撞过程中，并不是能量的传递，而是交换。因此小球B与A质量相等，因此能量相等，因此此时的E_a=E_b，  由于小球A相对空间场为静止，因此小球的内速度   V_a1（时间）为光速c，小球B以0.5c运动，则小球的B的内速度〖（时间）     V〗_b1=√（c^2-v_b^2 ）=0.866c，根据上面求解得出两者最后的速度为0.35c，根据公式可得出碰撞后AB小球的内速度（时间）约为0.937c。

此时来计算小球A和B碰撞过程中的内外能量变化，碰撞后小球A与小球B内速度（时间）皆为0.937c，碰撞前小球A的内速度（时间）从c降低为0.937c，速度由零增加到0.35c。其总能量E_a=E_a时+E_a速 依然保持不变，小球B初始速度由0.5c降低至0.35c，内速度（时间）从0.866增大至0.937c。E_b=E_b时+E_b速之和依然不变。

什么是引力质量，

引力质量出现在万有引力定律。任何物体都具有吸引其他物体的性质，引力质量是物体这种性质的量度，虽然惯性质量与引力质量两个定律都包含质量，且在目前的科学观测中，两者相等。但不代表惯性质量和出现在万有引力定律中的引力质量是同一个物理量。它们的着力点并不相同，从物理意义上而言，它们并没有直接的联系。

引力是由于物质造成的空间塌陷，空间向物质运动造成的一种观察效应，并不是一个真实存在的力，这在上文有详细的描述，在此为前提下作出考虑。

万事万物的产生皆有其缘由，物质或能量也并不能无缘由的产生或消失，宇宙中如此多的物质是如何产生的，根据量子涨落理论的部分观点的论述，真空（非空间）中无时无刻发生着量子的涨落。假定物质为量子“涨落”中的“涨”，那么与其对应的“落”者该是空间（或暗能量）。

那么真空中有如此多的物质与空间，对应着真空中的大规模的量子涨落的过程，某个时刻我们的宇宙真空中遭受未知的冲击产生了以此无比剧烈的爆炸性量子涨落（宇宙大爆炸），原本空无一物的真空就像一块平整的幕布，产生了剧烈的量子波动，爆炸点产生的剧烈量子涨落向向四面八方的辐射冲击而去，一切物质的运动，或者说光沿着空间传播的过程就是物质与空间互相消弭的方式。消弭的过程中产生的变化的过程，是我们宇宙中的一切运动的根源体现。

引力的产生就是物质与空间作消弭，而空间具备负压属性（理论上暗能量的属性），导致空间向着被物质消弭的方运动，而由于空间的三维属性，得出了距离与平方反比的万有引力公式。

因而，引力质量是物质与空间反应消弭运动的体现，而惯性质量是物质与物质之间向量守恒的体现。而质量为物质的量的度量。

这里就得额外的提起正物质与反物质了，反物质是正常物质的反状态，当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，并且产生巨大能量。例如正电子与负电子就是一对反物质。根据科学家的观测，正反电子湮灭时会产生两个光子与能量。不论正反电子都是能量构成的，正反物质，都是以电磁波为基的物质，具备质量的 ，正反物质可想象为由电磁波构成粒子“方向”结构相反，一旦正反物质相遇会互相弥合能量之间的纠缠状态，使得粒子内结构破坏，能量以纯动能方式散发，其質量是守恒的，只是状态的变化。这与物质与空间的弥合状态从根本意义上是不同的，物质与空间的弥合是真正意义上的物质的消失。

什么是能量

在物理定义中，能量是物质运动转换的度量，世间万物是不断运动的，运动是最基本的属性，其它属性都是运动的具体表现，能量表征物理系统做功本领的度量。

能量有各种各样不同的形式，且不同形式的能量能通过一定的方式互相转换，能量的种类繁多，如太阳能，核能，石油能，电能，生物能源等。从物理科学的角度上看，常用的还有动能，势能，热能，机械能等。

然而根据现代的论述，相对论提出了E=mc^2，证明物质与能量之间的关系仅仅只是形态上的区别，即世间的万物都是能量。那么从这个方面上而言，能量就是质量，就是世间上的所有能接触到或接触不到的所有物质。

能量并不能凭空的出现与消失（暂不考虑量子涨落），能量与我们的日常生活也是息息相关，我们的生活也离不开能量，蕴藏在我们身体内部的生物能，日常生活所需要的电能，石油能，在生活我们不断的在挥霍能量，但根据能量守恒定律，能量的总量是不变的，只能是由一种形态转化为另外一种形态。

仔细区分会发现，能量就是质量这种说法，与我们日常生活中的说能量，并不完全是一个相同的含义。物质就是能量，譬如我们生活中看到的一颗不起眼的石头，在这种情况下，可以说，这块石头它就是能量。但这种能量却对于我们没有任何意义，因为完全无法利用。

因而，在这种情况下能够被利用的能量相对我们而言才是有意义的，世间的万物都在不断的运动当中，而能够促使推动我们所需要的运动的变化的能量才有意义。因而日常生活中所言的能量，与物理性质中的E=mc^2是巨大有区别的，它们并不是直接等同的。

换个角度看，自然界中的能量即质量是客观存在的，世界的万事万物是运动变化。自然界中的能量分布是不均衡的，然而能量又是趋向于往均衡的趋势发展（熵增理论），因此在能量达到均衡的过程中（最高熵值），它的变化是无时无刻正在进行中的。而我们人类及所有的生物都生存在这样的自然界中，也是同样处在运动与变化之中的，只是生物的运动变化是更带有目的性的，是朝着能够使得自身的存在不断的延续下去而进行的。因而我们需要利用好是自然界中的能量变化的差异性，使得这种变化可以朝着我们所需要的方向发展。而一切能够被我们所利用的变化过程，就是我们所需要而言的能量使用的过程。

这种意义上的能量就是自然界中物质运动的差异性与变化，这种差异越大，越容易被我们所利用，就是越优质的能量来源。如现实中的光能，风能，石油能，与生物能（如食物）等，在大多数的情况下，人们需要把这些能量转化为我们日常行动中所需要的动能与机械能等。

而我们使用这些能量之后，能量并不会凭空消失，只是转为其它类型的能量，但这些被使用能量的发展总体是逐渐趋势是与自然界中的物质差异性越来越小（熵增化），因此就越难以被我们所利用。在这种意义上而言，我们所说的消耗能量就是在消耗这种差异性。

随着科技的发展与人口的增加与容易被利用的能量被日益消耗，如石油能。这些能量渐渐的满足不了日益增加的能量（变化）需要，因此科学家们在不断的研究新的能量来源，可以看作寻找原本在自然界中存在的差异性，并且激活使得差异性释放出来。

那么，什么是动能？

你站在地表，手里拿着一块石头，这块石头相对于你而言，是相对静止的状态。因此，这个石头对你而言，它是不带有动能的。同样一块石头，高速运动向你砸过来，那么这块石头相对你而言，却有了动能，拥有了能量，能把你砸个头破血流的。但运动是相对的，因而静止也是相对的。当石块相对于你静止的时候，相对于其他运动的参考系而言，你跟石块是同时带有动能的。反而言之，一个人呢抱着一块石头向你冲撞过来，对你而言无论是人还是石块都是具备动能的，但冲过来的人相对于他身上携带的石块而言却相对静止无动能

因此从这方面再次对物质速度越块质量增加作一定程度的疑问，速度越快，质量越大，它的速度的参考系在哪，假设参考系是完全平权关系，那么速度就完全是相对的，而质量却并不会凭空产生，物理学意义上质量等同于能量，因而速度越快质量越大不成立。

且这个角度来理解，物质的运动是相对的，而相对运动的参考系或物质之间的动能来源，是由于之间如此浅白直接的运动的差异性体现，相对静止的物体它们直接的动能差异为零，没有差异，因此就没有相对的能量。而相对运动的物体，它们之间有运动变化的差异，当相对运动的物体接触到一起的时候，将带来变化，产生新的平衡。虽然它们的总能量与总动量不发生改变（能量守恒和角动量守恒），但其最终双方的结构都会发生改变。利用这种动量的差异相互接触时带来的平衡变化的过程，利用这种变化，使最终的结果达到想要的目的，便可以看作动能能量的利用。

且相对运动的速度差别越大，其带来的整个系统的最终变化也将越大，那么所能够利用的变化也就越多，因此相对运动速度越大，能量越大。

那么什么又是重力势能，

重力势能物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定。物体质量越大、位置越高、做功本领越大，物体具有的重力势能就越大，其表达式为：Ep=mgh。  可以看出，重力势能的大小与高度，引力大小，质量大小有关，因此重力势能也可称为引力势能，与引力是有着直接的关系。

之前文章有提到，引力并非真实存在的一种力，而是相对于引力源（如地球）作加速运动造成的一种现象。其原因是在引力场中计算，地表并不能作为运动的标准参考系，而真正的参考系只能是空间场，以地球地表为例，假设空间中只存在一个地球。那么根据逃逸速度得出，由于地球造成的空间运动，一个相对于地表静止的物质，实际上是相对空间以11.2km/s的速度向上运动。GPS轨道高度面是以5.5km/s的速度向上运动，同步卫星轨道面是以4.35km/s向上运动。

因此以地表参考系时，相对地表静止的不同高度的轨道面（等势面），在转换到以空间场为标准参考系时，并非是静止的而，而是实际上以不同的速度向上运动的，且越靠近地表，其相对空间的速度越大，实际上是由于空间向地球加速运动造成的。

在这个角度来看，重力势能的实质是就是动能，只是在选择标准参考系时，以地表为参考系时误以为它们是相对静止的状态。而物质在相对于空间场不受到外力的影响下，是不改变其在空间场的运动状态的，因此当不同高度的物体随着空间场加速运动到地表时，最终将其自身与地表上物质相对的速度动能的差异体现出来，这便是能量来源，最终被称作重力势能。

什么是核能？

核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，即核能的利用离不开该方程式。它的本质上可以粗暴的理解为，将质量转化为能被我们所利用的能量。

核能是核能是可持续发展的能源，目前人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变;二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，己得到实际性的应用;而轻元素聚变技术，也正在积极研制之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。可以说能够成功的开发好核能，那么能量几乎就是取之不尽用之不竭的。但对核能的利用无论是目前比较成熟的核裂变，还是国家正在研究开发的核聚变（人造太阳技术），它们的目的都是要将质量转化为能量的行为。

相信第一次看到质能方程E=mc² 时，许多人会产生一个疑问，那就是为何质能方程式的表述中，光速c有如此重要的地位，因为第一眼望去，质量和能量看起来完全和光速不相干。然而原子弹，核能的出现与开放却又事实的告诉你，它是真实有效的，一个伟大的方程式，质量转化为能量就是与光速直接挂钩。

因为质量就是能量，在核聚变或裂变的过程中损失的质量不会消失，这里所言的消失的质量，其实是指的静止质量消失了，而转换为纯动量或说动质量的方式散发出去，而什么东西只有动质量而静止质量？答案已经很明显就是电磁波（光）。

物质是由光子作为基本构成的，而各种夸克，原子，中子质子 乃至电子，可以看作是由光构成的几种较为稳定的形态，而那些重核元素，可以看作是较为不稳定的形态。会发生自然衰变与裂变，在裂变的过程中，会有多余的物质质量被甩出去，（如α，β 等辐射与各种频率的电磁波）。

而我们能够利用的能量，是物质和我们所处的参考系它的速度的差异量，已知的速度上限就是光速，这些由质量转化为光的就是由原本的静止质量，变为相对与我们所处的参考系以光速运行的动质量。因此E=mc²就变得理所当然了。

生物与物质之间的区别

生物泛指一切有生命的物体，生物指的是自然界中所有具有生长、发育、繁殖等能力的物体。生物能通过新陈代谢作用跟周围环境进行物质交换。动物、植物、真菌、细菌、病毒等都是生物。

那么站在物理角度来观看，生物与物质的区别又是些什么，首先，物质是包含一切的，因而物质与生物并不冲突，生物只能算物质之中的一小部分，但我们人类作为生物，自然要将非生物的物质与有生命的生物作出一定的区分。站在物理学的角度，将路边的一块石头和我们作区分该如何分辨。

首先将什么是物质从微观到相对宏观的先梳理一遍，电磁波在广阔的空间中运动，在宇宙爆炸初期，电磁波（物质）的密度是高到难以想象的，因而，高密度的电磁波在运动碰撞无序的纠缠中就会产生出结构较为稳定的各类粒子，我们称之为基本粒子。各类粒子能够留存和存在，自然是由于其结构是相对稳定，才能保存下来，所有不稳定的粒子最终都烟消云散，回归电磁波。同时不同结构的基本粒子各自的外向属性不尽相同的，这便是物质构成的基础，各类基本粒子的由来.（猜想）

各类基本粒子在无需的运行中，同样也会产生更高更大的一级粒子，如质子，中子电子等结构稳定的存在，在之上就是也是相同的缘由，质子中子和电子通过各种条件下，又会生成各种类型的原子，元素。再之上乃至于各类元素通过不同的组合或聚积，最终变成我们眼中的各种种类繁多的物质。非生命物质，无论是原子还是分子，指的是本身的结构较为稳定，是不需要额外的能量，能够保持自身稳固的状态。

而生命却是另外一种存在的模式，它是不稳定的，是在不断的运动与变化之中的，但却在这种不稳定的运动状态中得到了另一种相对稳定的状态。着可以是生命的另外一种解说，与普通的非生命物质作出最基本的区分。

生命在于运动，这里的运动可不是进行健身那样，而是在于，它是随时处在运动与变化之中，在不断的运动与变化之中得到了复制自身形态的能力，使得其形态能够持续的延续下去，才能够算的上完整的生命定义。当然，要是没有复制自身形态而延续下去的能力，也算的上生命，只是与我们定义中与现实中存在等生命形式不同，因而说其不完整的的生命形式不为过。之所以会说起这个，是许多小说中的无法诞生后代的神魔，想象中要是假设存在这种生物，也算的上生命，只是生活中暂不存在。

生命在于运动，随时处于运动与变化之中，而这种额外的变化是需要能量的，这就代表着生物需要生存与存在，就需要不断的夺取外界的变化量（能量），来改变与调整自身的物质的的运行状态。目前而言，只有拥有能够获取外部能量的方式和多种苛刻条件的的物质结合體，才能够以生命的形式延续下来。

生物相较与物质是脆弱的，因为生物依然是物质的一种，是物质的特殊结合状态。因而，物质是构成生命的根基，物质遭受到破坏，生物自然就存在不下去。同时由于生命在于运动，这也代表着其构成生命的结构也必须是相对活跃的，那么其结构就要更加的脆弱，才能保持其活跃性，同时又不能太过于脆弱，否则过于脆弱亦无法在相对混乱的自然界中存活而留序下来。因而生命是一种奇迹，对于环境的要求与对自身的要求都是极高的。

生物能，生物能是以生物为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，其蕴藏量极大，仅地球上的植物每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍。

生命的运行需要持续的能量供给，夺取外部的能量同时自身也需要将这些能量转化并储存为自身可以使用的能量，起到类似电池般的作用，因此生物的身体里都需要蕴藏和储备自身向外界夺取的变化能量。以地球上存在的生物大多是碳基生物的缘由就是如此，碳基有机化合物在相对于其他的元素有极大的优势，这是由于自然界中大量且普遍性的存在，如此生物可以较为轻易的得到该元素，组成自身的“电池”。较为活跃，能够相对容易且稳定的存储与释放能量。

因而生物永远离不开对能量的利用，从相对微观上观察，生物的构成就是就是由各类基本物质的组成的，且从基本物理的意义上，也并不违背物理学上的物质运行规律。

作者简介：黄欢（1990.02.28—2090.02.28 ），男，福建省福清市人，身份证号码：350181199002282377

邮政编码350309 科普爱好者。