人类生息、繁衍的物质宇宙中,尽管物质状态和能量状态千差万别,但是按照现代的宇宙演化理论,它们最后都要转化成不同波长的电磁辐射波,也就是光波。虽然光波的能量强度和传播方向可以各不相同,但是光学实验告诉我们,所有光波在真空中的传播速度都是相同的,大约300000km/s;而且真空中恒定的光速并不遵循物质宇宙中的速度矢量规律。针对光波这种特殊现象,经过18年研究和思考后发现,爱因斯坦狭义相对论已经预示:光波产生于物质宇宙,却不属于物质宇宙。
本文设定一个特殊的坐标系。将狭义相对论观察宇宙的惯性坐标系原点设在某个光子的中心,坐标系的运动速度和运动方向与该光子在真空中的传播速度和传播方向都相同,本文把该坐标系称为光子坐标系。光子坐标系的建立,实际上是完成了观察宇宙的坐标转换。由于光波在真空中的传播速度恒定不变,光子坐标系显然是惯性坐标系,因此这样的坐标转换是向惯性坐标系的转换。根据狭义相对论的相对性原理,所有的惯性系对自然的描述都是等效的。那么按照狭义相对论的时空原理,光子坐标系中物质宇宙及其所有物质实体沿光波传播方向上的几何尺寸为
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L‘=L×√1-(V/C)2
式中,L‘是坐标转换后在光子坐标系中度量的物质实体尺寸
L是在物质宇宙中度量的物质实体尺寸
V是光子坐标系相对物质宇宙的运动速度
C是光波在真空中的传播速度
显然,对于光子坐标系的观察者来说,当V=C时,不管L的值是大到宏观宇宙的尺度,还是小到微观粒子的尺度,都只有一个结果,即L‘=0。
我们知道,在狭义相对论的学习过程中,所有的老师都会告诉学生, 当V=C时,讨论狭义相对论是没有意义的。广义相对论也告诉我们:物质实体的速度只可能不断地接近光速,却永远不可能达到光速,因为达到光速所需的能量是无穷大。
对于上述经典理论,我认为混淆了二个概念。第一,从数学角度上讲,我们无意中把矢量和标量混为一谈;第二,从物理学角度上讲,我们无意中把矢量转化为标量的途径规定为提供能量,简单地认为速度提高只可能符合动量守恒定律。有谁能证明通过能量转换的途径可以将矢量转化为标量?尽管广义相对论告诉我们,物质实体的速度达到光速所需的能量是无穷大,但是现实存在的事实却暗示我们,这条思路和结论似乎出错了。现实中司空见惯的电阻发热、普通氧化反应以及热核反应和电子跃迁都可以产生光波,而只需要一点点能量。
为理清二个被混淆的概念,我认为V=C时,狭义相对论L‘=0是有意义的。其意义就是:在光波传播方向上,物质宇宙包括其中的所有物质实体的尺度为0。我们知道,无论是物质宇宙还是物质实体,只要有一个方向上的尺度为0,从物理学角度上讲,它就是不存在。换句话说,物质宇宙包括其中的所有物质实体相对于光子坐标的观察者来说不存在了。
这就表明,当我们的速度达到光波在真空中的传播速度时,物质宇宙包括其中的所有物质实体都将隐没在天空中。这意味着在光子坐标系中,根本见不到物质宇宙的踪影,它完全消失了。
上诉推论虽然是在光子坐标系中,却是严格遵循狭义相对论的时空原理。因此,我们可以得出如下结论:物质宇宙消失得无影无踪时,光子却是存在的,也就是说光波独立存在于物质宇宙之外。这就证明:光波产生于物质宇宙,却不属于物质宇宙。这对于光速不遵循物质宇宙中速度矢量规律的特殊性质,也就从理论上找到了答案。
既然光波独立于物质宇宙之外,那就说明在我们的物质宇宙之外,还有一个宇宙,而且这个宇宙一定与光波有关。
基于上述研究结论和太极的相对性宇宙原理,我建立了物质宇宙和光子宇宙无限循环的宇宙模型,即本文标题所述——两重宇宙大循环。现将两重宇宙大循环模型原理介绍如下:
前面谈到在光子坐标系中,物质宇宙已经消失得无影无踪。那么在光子坐标系中又有什么呢?显然光子坐标系中并非虚无,至少有光子存在。在光子坐标系中,光波在物质宇宙中的极限传播速度被转换为零速度。这意味着光子坐标系中不存在极速传播的光波,而只有静态光子。静态光子组成的宇宙本文定义为光子宇宙。
在物质宇宙中,不同地点和传播方向的光波,虽然相距很大的空间尺度,但是在光子坐标系中观察,由于物质宇宙的尺度已经为零,因此物质宇宙相对于光子坐标系的任何观察者来说,都只能是一个数学奇点。所?光子坐标系中的所有观察者都会发现同一种现象,即静态光子全部都来自一个数学奇点,形成静态光子持续的宛如射流般的奇点大爆炸。在这种大爆炸的背景下,一幅光子宇宙的生成、演化景象无始无终地、永恒地展现在我们面前。
依据太极的相对性宇宙原理(见本人相关原创论文),按照物质宇宙的现代物理学理论,我认为光子宇宙的运行模式与物质宇宙是对称的。
物质宇宙中的光波在光子宇宙中是静态光子,静态光子的集合体就是光子场。光子场中的光子之间也存在万有引力。在万有引力作用下,光子由静而动,并聚合旋转,不同尺寸和密度的光子(见本人相关原创论文)形成光子宇宙中的各种基本粒子,这些基本粒子相互结合生成原子、分子、实体,乃至星球及其庞大无边的星球体系。这些大大小小的光子宇宙实体严格遵循与物质宇宙对称的规律,并在宇宙空间永不停息地运动、演化,同时释放出光子宇宙的辐射能。
光子宇宙的辐射能又是什么呢?我认为就是我们历代科学家呕心沥血要捕捉,却又不见踪影的引力波。
引力波就是光子宇宙中极速传播的引力子。引力子在光子宇宙中的特性与光子在物质宇宙中的特性完全类似,传播速度也是大约300000km/s。按照狭义相对论的时空原理,与光波转换到光子宇宙一样,引力波只可能在光子宇宙中存在,在物质宇宙中的初始存在形式只能是静态的引力子。正是引力子之间的万有引力推动物质宇宙的生成和演化。所以历代科学家尽管呕心沥血,虽然能够感受并监测到万有引力,就像光子宇宙中的观察者永远也无法捕捉到光波一样,至今却始终无法捕捉到引力波。
基于同样的原理,在光子宇宙中,不同地点和传播方向的引力波,虽然相距很大的空间尺度,但是在引力子坐标系中观察,由于光子宇宙的尺度已经为零,因此光子宇宙相对于引力子坐标系的任何观察者来说,都只能是一个数学奇点。所以引力子坐标系中的所有观察者都会发现同一种现象,即静态引力子全部都来自一个数学奇点,形成静态引力子持续的宛如射流般的奇点大爆炸,在这种持续永恒的大爆炸的背景下,物质宇宙展现出生成、演化的玄妙万象。
这不就是现代流行的宇宙大爆炸吗?所不同的是,现代流行的宇宙大爆炸理论认为爆炸只产生在创世之初的一瞬间,而两重宇宙大循环所揭示的是持续的永恒的奇点大爆炸。
综上所述,我越过经典理论的误区,透过光速的特性,基于狭义相对论的时空理论,通过近18年(1980年,大学二年级的我就在思考光速为什么如此特殊)的研究和思考,在光波和引力波的牵引下,开创性地建立了两重宇宙大循环的宇宙模型。
业余研究,水平有限,本着百花齐放,百家争鸣的原则,不管两重宇宙大循环的宇宙模型是对是错,我都恭敬地欢迎各位老师指教,恭敬地期待各位老师点评。
1998年7月8日第5稿
2008年6月28日第6稿