自旋相对论简介-----熊玉科

1905年洛伦茨和爱因斯坦等依据迈克尔逊-莫雷干涉实验创立狭义相对论,后来爱因斯坦发现狭义相对论有局限性,只能适合平直惯性系的空间,不适合非惯性系,发现这个问题后,于是1926年发展并发表了广义相对论,但是广义相对论和量子力学无法兼容,互相矛盾,成为物理学的核心灾难,根本原因是广义相对论忽视自旋对时空的影响,而量子力学根本不懂得粒子自旋是什么,且粒子自旋的速度非常高,把两个理论比喻成对立的两个水火不容的冰山和火山,1990年熊玉科提出并发表自旋相对论。自旋相对论就是一个连接火山和冰山的桥梁,统一物理学的两大理论。

 为了使相对论兼容统计力学,必须考虑自旋运动,论证如下:下面做一个理想实验,将一个正方体悬挂在一个飞船内,飞船以接近光速的速度飞行,依照狭义相对论,在x的方向上有洛伦兹收缩,垂直运动方向y和z的方向上没有。

自旋相对论简介-----熊玉科

提出问题,若该正方体是薄膜做成的,内部充满气体,依照能量均分原理各个方向的压强和自由程应相等,若气体只有在x方向上被压缩,而在y和x方向不被压缩,则会得出y、z和x方向的压强不相等的谬论,这与统计力学相矛盾。依据相对性原理,在不同的参照系所有物理定律(包含统计规律)应具有相同的形式,考虑统计规律以后,由于分子之间的相互作用,不断碰撞,不断转动,每秒碰撞几亿次,粒子在x、y和z三维坐标不断互相变换,依据相对论的观点,有多少个粒子就是多少个参照系,定义每个粒子的x、y和z坐标轴,一秒钟变换几亿次,宏观物体可以看成大量性质和结构完全相同的、处于各种运动状态的、各自独立的的参照系集合,适用于气体、液体、固体和等离子体的洛伦茨变换应该为:

自旋相对论简介-----熊玉科

为了解释迈克尔逊-莫雷干涉实验的结果,洛伦兹根据他本人的电子论,提出了运动使长度收缩的假说,并导出了洛伦兹变换公式。他认为由于运动,物体中沿运动方向的电子之间的距离稍稍变小,所以物体沿运动方向的长度稍稍变短了,这是一种绝对的缩短。爱因斯坦虽采用了洛伦兹变换公式,但其理解与洛伦兹相差甚远,二人发生了争论激烈,各不相让,爱因斯坦认为,由于运动是相对的,洛伦兹变换所体现的长度收缩也是相对的;这种缩短,只是一种时空效应,并非是哪一根刚尺真实地缩短了。熊玉科的思想是他们的两人的解释都对,当天体、磁体和带电体运动时,它们的引力场、电场和磁场一同运动,实体和场均有洛伦兹收缩,有两个洛伦兹收缩。

自旋非惯性系参照系的场的时空变换

广义相对论有两个核心思想:一是质量告诉空间如何弯曲,空间告诉物体如何运动,其核心思想是:质量改变空间的曲率,或说质量改变引力场的分布;二是加速或转动参考系会使时空弯曲。狭义相对论认为直线运动也可以改变空间或说场的分布,比如一个转动磁体或者电子等带电体,实体和场都有洛伦茨收缩,磁体和宏观带电体在x、y和z轴三个方向都会有洛伦茨收缩,而

磁场和电场不遵守统计规律,洛伦茨收缩规律和实体部分不同,自旋是一个非惯性参考系,也会改变空间和时间,有必要进一步补充。有一个三维坐标系,平面XOY绕Z轴转动角速度为ω,由光速极限原理知r=c/ω。在Z轴上立一个量杆,由于没有洛伦茨收缩,无论量杆有多长总可以再接一段,对应着无穷大。

下面讨论场的洛伦茨变换,在XOY上画个圆,同时画许多直径,那么,直径会弯曲成下图形状,ω越大弯曲越厉害,狭义相对论认为直径与运动方向垂直,所以长度不变,显然不对,假设沿半径放置的直尺没有尺缩效应,沿半径方向上放置一个长度为5c/ω的直尺,请问末端的线速度是多少?五倍的光速?不可能!处于转动的非惯性参照系,会对周围的时空产生拖曳效应,也叫兰斯蒂尔效应,因此,直径也会产生拖曳而变弯,如下图,直径变弯后,直径即有横向还有纵向速度,横向分量必然有洛伦茨收缩,而在广义相对论中认为直径的方向的量杆因为垂直运动方向,在这里特此说明,但是一定会变弯,都会遵守光速极限原理,在自旋参考系中

X0=X Y0=Y Z

0=Z

X和Y的极值是c/ω 空间在此突变为零,不再连续,总之:自旋参考系的时空会局限于半径为c/ω圆柱形空间。在zox平面内斜放一个量杆,该量杆会变弯收缩成弹簧状。

自旋相对论简介-----熊玉科

牛顿万有引力和广义相对论的适用条件是忽略自旋,无绕率的连续的平直空间才成立,对于高速自旋的天体和粒子误差明显,即在没有扭量的情况才对,什么是扭量,以电场线为例简单说明一下,若把电场线看成一个细钢条,把它拧成弹簧状,即扭量。

爱因斯坦与洛伦茨关于尺缩有过激烈的争论,前者认为尺缩相应是相对的,即在不同参照系中,都认为对方的尺子变短啦,因为运动是相对的,后者认为尺缩是真实的,是原子变小啦!我们也来分析一下,从r=c/ω公式来看,ω越大r越细,总之,对于多粒子系统,如气体、固体应考虑兼容统计规律,而对于单个、孤立粒子的参照系,可以不考虑统计规律。这样可以解决量子力学与广义相对论的矛盾。对于高速自旋的天体广义相对论必须考虑自旋运动,否则误差太大!


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