关于光和时空的讨论——从网友的疑问中产生的一些设想
kknd 2013-11-7物理
本帖最后由 kknd 于 2013-11-7 13:24 编辑

今天的一点想法,虎哥和各版主认为过于荒诞请丢进江湖科学。

这篇东西很别扭,有逻辑厌烦倾向或感觉不适者请无视。

重点都在后两段,对起因和背景不感冒者请跳4楼。


唠叨开始:


===============================

引言:想法的起因。

本来想写点东西,结果把脑筋闪了
大脑抽筋中


网友 Apple_0:
“光子沿直线传播?那衍射又是怎么回事?”


KKND:
这个问题从哪个角度都可以解释。。。

1,参见广义相对论两个基本定理:1,光沿直线传播;2.真空光速不变
2,“光是一种电磁波,当一束光通过有孔的屏障以后,其强度可以波及到 按直线传播定律 所划定的几何阴影区内,使几何照明区内出现某些暗斑或暗纹”引自度娘百科,注意关键词:障碍物,直线传播“定理”,偏转是因为与其他物质相互作用。
3,其实更可以从量子角度解释。具有自旋的光子与物质分子碰撞产生偏转,偏转角度可以按概率分布并相干。
4,给你个参考资料:http://zhidao.baidu.com/question ... l=relate_question_1
maninblack:
麦克斯韦方程组里面的四个量:电场强度E,电通量D,磁感应强度B,和磁通量H,都不能描述一个光子或者说电磁波子的大小,
一个球面波的话,传播到远处可以看成平面波来被接受,可是在方向性强的各种波里,一个电磁振荡的范围是多少呢?
如果我迫使两个红外线光子叠加而使振幅增大一倍,且方向相同,这意味着我实际上合成了一个大号的红外线光子。可见在低频波段的量子效应是木有的。
如果一个可见光字从原子跃迁里产生出来,那么可见光子的电磁场的振幅范围应该不会比这个原子大吧,但是波长可以很大,是这个原子的1000多倍,(光子的波长是几百纳米,而原子时几百皮米),这样光子可以被我们我们可以想象成一个很长条的东西,像一个飞弹吧;
可是如果我们要估计一个光子到底有多大,最一般而直接的方法是用干涉法吧,我们都知道在窄缝和波长差不多大的时候会出现干涉现象,一般而言,应该是缝和光子的交互作用所致,这样我们可以判断起码缝上物质的电磁场起码是干扰到了光的电磁场了。以此可以估计一个光子的电磁场的振幅大小,也就是我们讨论的一个光子的大小和尺寸的问题。
这使得一个光子和物质碰撞时作用范围的问题,可以有一个近似的解。不过这当然是最弱的歪主意了,要想知道光子的尺寸,还是需要理论来解释啊,这就拜托坛子里的各位朋友了

shamying:
其中有句话好像我感觉不太对,“缝上物质的电磁场起码是干扰到了光的电磁场”,光的波动性是传播中显示出来的特性,粒子性是观测的结果,跟概率有关系。
告诉楼主2个消息吧:
假如1控制光源的大小,一次只让光源发射一个光子,通过足够长的时间,干涉条纹是仍然可以出现的。
假如2在假如1的基础上,两条双缝各加一个检测器,检测光子是从哪个缝过去的话,那干涉条纹立马消失,变成两条光带了。
所以可以推断,一个光子同时通过两条缝,才会发生干涉。
KKND:
不见得,我猜那只是一维的光子穿过一定含有这一维的卷曲空间时,对这个空间中这一维结构的一种投影而已,就象X光透视。但看到的不是内部物质,而是这个空间的结构“投影”。

这段讨论引起了我的一些猜想,就此讨论一下。


来自:数学物理 / 物理
2013-11-7 13:18:37
kknd(作者)
1楼
此楼可以无视


相干的确是概率的结果。。。
光子是玻色子,不符合泡利不相容原理,
两个光子是允许有完全相同的量子态的,
换句话说,两个光子间不会发生任何相互作用,
那么“相干”也绝不可能是真正的“干涉”。
光子本来就是电磁作用的载体,
它们之间如果再发生作用,
就只能通过交换另外一个光子实现,
但光是纯能量,
能量不能消灭也不能创生(能量守衡定理),
因此光子不可能发射另一个光子,
也就是它们没有作用的可能性。。

有人误认为,光子是电磁波的介质,它有电场和磁场,两个光子间会有电磁作用,
这完全是误解。

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kknd(作者)
2楼
此楼可以无视


至于所谓“角动量”和“碰撞”以及“弯折”,“偏转”,
这些都是用宏观概念来表述微观量子现象的说法而已,
如果定义成别的术语,不好理解。

但事实是
光的“碰撞”也好,电子“绕”核运动也好,都只是表象。

想象一下光在太阳附近被“弯”曲的现象,
以及地球“绕”太阳转,卫星“绕”地球转,

其实相对论已经很明确地指出,
这种引力场引起的偏转,只是观察者的感受而已。

光还是直线传播,是太阳的质量弯曲了空间。

月亮还是在做匀速直线运动,只是地球和月亮的引力场“弯曲”了空间。
这种弯曲从宏观上看,已经很明显了。

电子“绕”核运动,也是核外空间被“弯曲”的结果。

所谓费米子的半整数自旋,实际上是不同维度的空间,

从3维角度看,它们肯定不会是连续运动的,
肯定是随机的,因为它只有在穿过我们能探知的维度时才会被观测到。

微观粒子间的相互作用使空间(时空)在微小尺度上“弯曲”甚至“卷曲”,
可以肯定卷曲重叠的时空肯定不止三维了。就象在3维空间加上时间可以看过三维半一样,
费米子的半整数自旋很可能是在几个完整维度(超过3个)和一个半维度(单向发展)构成的
从我们的三维观察者来看,它在经过我们维度的时候可以观测,而另外的时候观察是另外的结果,
而过去和未来不能同时存在,但空间可以叠加(类似平行宇宙),
所以半维度的结果是两个费米子不相容。

我们的所有观测手段都受限于我们的感知维度,
但我们依然能从现象推测出多维度空间在我们的时空里的现象。
比如真空中量子的成对出现和消失,
量子纠缠等等。

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kknd(作者)
3楼
此楼可以无视


关于弯曲空间,可以做个想象。

假如在失重环境下,一个“漂浮”在空中的水“球”中,有一个气泡

由于里面气压的存存,这部分空间被弯曲了。
水(外部空间)在张力作用下紧紧包围着这个气泡“空间”,
假如水是不纯净的,空气也不纯净,

那么水中的杂质会在水这个空间中运动,却无法进入气泡,因为这部分空间被弯曲了。

而气泡内空气中的杂质也出不来。
在这个空间“界面”上,很多杂质在沿这个表面受张力影响而做球面运动。

假设外部杂质获得了足够的能量,
它以非常高的角动量(自旋)或非常高的线速度冲向气泡,
那么它有可能穿过弯曲的空间进入内部。
也可能从另一侧穿出回到水这个空间中

但如果不是对心正碰,
多少都会受到界面张力影响发生偏转,
也就是折射。

两次折射 的结果未必是保持原来的运动方向,
而是以一定的概率(与进入的方向,穿入和穿出的位置,以及内能即角速度和线速度有关)。

如果在对面放置一个接收板(靶或屏),
多个这种杂质不断穿过的结果是在另一侧产生符合概率分布的撞痕,
类似衍射条纹。

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kknd(作者)
4楼
此楼这里开始有点想法。。

假设外部杂质获得了足够的能量,
它以非常高的角动量(自旋)或非常高的线速度冲向气泡,
那么它有可能穿过弯曲的空间进入内部。
也可能从另一侧穿出回到水这个空间中

但如果不是对心正碰,
多少都会受到界面张力影响发生偏转,
也就是折射。

两次折射 的结果未必是保持原来的运动方向,
而是以一定的概率(与进入的方向,穿入和穿出的位置,以及内能即角速度和线速度有关)。

如果在对面放置一个接收板(靶或屏),
多个这种杂质不断穿过的结果是在另一侧产生符合概率分布的撞痕,
类似衍射条纹。

我猜想,
我们所处的空间不旦不是均匀的,
而且也不是静止的。
它本身也在以某种角速度在自旋,
由于这个空间中的宏作用力是通过引力子这种微观量子传递,而它也受运动速度的限制,
因为这个空间的宏观形态应该是个大旋涡,

因此我们会看到各种不同的星系。

这个空间整体是各部异性的,
也就是说它不是整个一团沿一个方向以一个速度自旋,
而是象洋流一样这一个涡,那一条流,
但它只对其中的某些与质量相关的粒子有作用力,

也许就是新发现的西格斯粒子,

那么,我们作为其中某一点上的观察者,
便只能看到宏观物质在这种作用下的宏观现象,
比如扁平的太阳系,扁平的银河系,大尺度由星系组成的星际云“团”或粥,
以及各星系的“旋转方向”的不同。

而光子受这种作用不明显,
虽然每“团”质量造成的时空弯曲都会影响到光子,
但这个空间中物质毕竟不多,“真空”是不会影响光子的。

光在空间中沿“直线”传播以及光的“自旋”为1,
恰好可以解释为光子是一维的。

3维空间的变曲只有光子所在的维度会受点影响,其他维度影响不大。
而3维空间甚至更多维空间中,光子受的影响也都只是它所在的维度。

而光子所在的维度是所有维度中必有的,共有的,甚至是最基础的,
所以物质可以转化为能量,
只不过是高维弯曲被展平成了一维而已。

其实我们看电影的时候,
无非是在用一维的光子把二维的胶片上的影象映射到二维的屏幕上而已。

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kknd(作者)
5楼
此楼是重点。。。


以上设想如果成立,
那么质能联系就可以解释为:

假设:1,“三”维空间中的“三”个维度都是全维度,也就是双向的,可逆的,
      2,而时空中的时间是一个“半”维度,单向,不可逆,过去就回不来,过去和现在不能同时存在。
      3,光子是一维的,它是“三”个全维度的一个量化了的子集,可以是“三”个维度中任意的方向,当“3”个维度被“弯曲”时,这个一维子集随其所在维度一起弯曲。
      4,光子不受时间这个“半”维度影响,因此具有这个“3”维空间的上限速度。
      5,时空中任意两个不同维度相“垂直”,时间或其中任一维的空间垂直于任意其它三个维度,反之也一样;因此三个维度与时间构成的子系统是等效的。
      

一维的光子所在的维度在这个“3:”维时空中是基础的“3”个维度中的任意“3”个的一个一维子空间,这样的子空间有无限多个。
这三个维度是等效的。所谓3,只是个表述。
其实是多向同性的一种体现。

微观粒子周围的这种“3”维空是被严重扭曲,甚至重叠,光子在这些空间中的这它所在维度中满足直线传播和光速不变。

当空间扭曲太严重,光子通常无法进入这样的空间,除非它的能量足够大。
进入这样的空间后,它将被扭曲成螺旋线或圆的闭合空间中无法出来,这样的空间尺度有限,类似宏观的黑洞。

它把光子所在的一维闭合了,光子只会无限螺旋甚至被卷入奇点,无限“跌落”或“环绕”在空间中出不来,这样的空间对外作用显现为基本量子之一,它的尺度和卷曲维度体现为整数或半整数自旋,
它在未卷曲的宏观观查者看来只存在于对观察者所在空间的影响,
甚至时“隐”时“现”,显现随机性和概率性,失去连续性,但有周期性和规矩性,表现为测不准原理。
当被卷曲的空间中包括时间时,它表现为半整数“自旋”,也就是费米子,由于时间是半维,过去和现在不能同时存在,因此两个费米子不相容,不能具有相同量子态。

当被卷曲的空间中不包括时间,它表现为整数“自旋”,也就是波色子,它不包含不相容的半维时间,因此可以相容。可以具有相同的量子态。

西格斯波色子是半维,它仅包含时间,因此会会任何有半整数自旋的量子产生作用,使期不能有纯空间的上限速度,不同西格斯粒子的
不相容时间维度相互影响,互不相容,体现为质量和速度。

西格斯粒子不能对不含时间维度的粒子比如光子产生作用,因此光子具有0质量。

西格斯粒子是时空的时间维度基础,而光子是时空的空间维度基础。
在我们所处的时空中,两相不可分离。符合等效原理。

有质量的物质获得光速变成等效的纯能量,E=MC^2
光子和西格斯粒子被限制在卷曲时空中,形成基本粒子。
卷曲的光子成为该空间的空间部分,
卷曲的西格斯粒子成为该空间的时间部分,
由于时间是半维,卷曲后仍然符合不相容定理,
因此卷曲有尺度,不能无限小,并可能对外显现质量,
而卷曲的空间可以相容,光子在其中继续沿卷曲的直线传播,甚至反复叠加,能量被限制对外不体现。
当空间被打破,比如另一个反相卷曲的同类空间与之相遇发生湮灭,
不相容的时间粒子无法保持空间卷曲,
光子不再沿卷曲的空间传播而被释放,
呈现质能转化。
释放的光子仍是一维,在没有卷曲的空间中沿直线向各个方向传播,
中和后的西格斯波色子相互抵消,质量消失。

以上言论纯属个人YY见解,
请尽情拍。

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kknd(作者)
6楼
想不通一个问题,光算一维还是半维。。。
头大了。。。
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kknd(作者)
7楼
推论:
    1 光在三维空间中是连续存在的,任意时刻都可以测量到,
    2 卷曲空间的粒子不一定总在三维空间中可测,即使它在以高速沿某一维方向运动,也可能是“闪烁”的,它可能这一时刻在这里消失,下一时刻运行方向的位置出现。
    3 时空卷曲不是均匀的“硬纸卷”或“硬纸筒”,而可能是各种弯曲的螺旋,漏斗,卫生纸卷甚至,麻花之类的,所以核外电子的运行在我们看来即不是沿圆周运动,也不是连续存在,而是出现在按概率可能的下一个可探测位置。
    4 我们所在的宏观时空间是基本的,必须的,任何卷曲的空间都必须至少包含其中的一维才能与存在于这个空间中的宏观事物发生作用或可观测。
    5 中微子不含时间维度,不也任何西格丝波色子作用,甚至不含基本空间维度,因此它区别于光子,它即没有质量,也不与由基本时空卷曲的粒子作用。从宏观基本时空的也不能观测到它的存在。但它可能受某些包含了它那一维的卷曲时空影响。
    6 暗物质可能不包含任何一维我们的基本维度,但它可能包含另外的维度比如中微子维度,或者可能也包含时间维度因此具有质量但不与我们的时空发生作用。
    
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2013-11-08 01:49:43
kknd(作者)
8楼
有些网友不见得喜欢先考证再发言,
甚至直接上来就扣帽子。
以这样的标准,所有研究量子的都是“民科”。

没办法,发些资料普及补充点基础知识:

量子物理学-百度百科:http://baike.baidu.com/link?url= ... MhQ9Y6wJP9KvzZzHuU_

相对论和量子力学的核心概念:
    狭义相对论:光速不变原理。时间和空间是紧密连接的。
    广义相对论:物质质量会导致周围时空的卷曲。
    量子力学:物质和能量不可无限细分。所有物质都可看为粒子或波。

希格斯玻色子-WIKI百科:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5 ... F%E7%B2%92%E5%AD%90

这几篇东西都没耐性就拍砖的,视为胡拍。


这几篇东西都没耐性就拍砖的,视为胡拍。
如果理解能力不行或看文字多了大脑抽筋的,
推荐看一下视频:《霍金的宇宙》
然后有兴趣,再看一本书:《时间简史》
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9楼
本帖最后由 金星凌日 于 2013-11-9 00:01 编辑

请问你说的“维”是什么意思?

再问一下,你说的这些根据是什么?
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2013-11-09 09:09:02
kknd(作者)
10楼
本帖最后由 kknd 于 2013-11-9 09:10 编辑

金星凌日 发表于 2013-11-8 23:58
请问你说的“维”是什么意思?

再问一下,你说的这些根据是什么?


感谢关注。。。

关于维度,这个请度娘:维度,我节选一部分过来,细节自己看一下。

连接通路

例如: 两条平行线可以看作是两个相对独立的一维空间,要想从一条线到另一条线就需要建立一条新的直线连接二者,此直线即是维度。0维是一点,没有长度。1维是线,只有长度。2维是一个平面,是由长度和宽度(或曲线)形成面积。3维是2维加上高度形成体积。
(注解:维,在拉丁语中的意思是“完全的加以量度”。)
分数维

19世纪,数学家们发现了分形,由此创立了一种新的维度,“分数维”,人们由此意识到,维度不只是整数,还有可能是分数,甚至可能是无理数!英国著名物理学家史蒂芬·霍金教授有这样的解释:这就像一根头发,远看是一维的线,在放大镜下,它确实是三维的;如果面对时空,如果有足够高倍的放大镜的话,也应该能揭示出其它可能存在的4维、5维空间,直至11维空间。
1、一维空间
2、二维空间
3、三维空间
4、四维空间
5、五维空间
6、六维空间
7、七维空间
8、八维空间
9、九维空间
10、十维空间

另外,所谓“3维”,其实未必是空间直角座标系那三个轴的方向。需要更抽象理解。

关于半维,实际上我是不知道怎么描述才用这样的词语。但在上面的引文中可以看到分数维的概念,说明我的用词还算准确。

简单来说,空间的“3”维都是不限制方向的,运动于其中的物体理论上不限制运动方向,
比如前后方向,即可以向前也可以向后,当然要改变运动物体的运动方向需要能量,但那和空间本身的性质无关。

但时间不行,时间只能向一个方向发展,用任何办法都无法在时间维度上倒退。
平行宇宙的每个世界都是现在,而不可能是现在,过去和未来并存。

至于我说的内容,
都是根据一些已知的设想(国际公认的,但还只是设想),加上一些可以推想但没经证实的假设(类似XX假说),经过动态推演和逻辑思维构想出来的。

正确的可能性接近于0,但不妨碍提出想法来讨论。

这种东西起码不会误导人,因为任何人都不会把它当作知识来学习,
只会当作猜想来质疑,因此基本没有什么危害。
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2014-12-11 16:26:37
2014-12-11 16:26:37
11楼
学习了!
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2015-01-20 21:50:12
2015-1-20 21:50:12
12楼
我们目前的世界可能并不是一个纯粹的世界,极有可能是两个或两个以上的BigBang形成的,质子的和电子分别来自各自不同的世界。当两个世界的物质相遇后,组成了我们目前的世界。所以当我们进行宇宙航行时,可能还要小心,如果进入了不同的世界,可能,只剩下牛顿三大定律了,其他的都会灰飞烟灭。
物质的温度是微观世界物质运动动量的体现。所以和物质本身的量和速度有很大关系。但这个量可能不是普通意义上的质量。因为质子和电子分别来自不同的世界,他们的量的密度可能有差异。我们暂且称之为质量。他们的质量的本质应该就是力,不同质量就是的不同的力的聚集。物质的移动,就是力的移动,力的移动如同能量的传播。当光产生时,力就被释放了出去。但是这个力就像水波一样,慢慢的被平均化了。如果我们能放大这个力,我们就掌握了能洞察一切的方法,洞察遥远世界的方法。这个力只是两个力以一定的速度碰撞所得,其碰撞的越剧烈,速度必然越快。但这个速度对我们人类来说基本就是不变的。
越小的物质他们的运动速度越快。不是说他们一定运动的快,而是因为如果他们的速度降低的话,他们就会被大的物质所吸引,从而失去了独立性。如同电子一样,当他的速度快一点,他就会脱离质子的引力,从而引发闪电。当他的速度慢一点,他就会和质子亲密的在一起,中子可能就是这种结合的产物。
现在的物理学家专注于核聚变,但是他们找错了方向,应该设法将物质的速度降低,使他们自然的结合在一起。目前的低温技术,只是简单的将原子之间的相对运动速度降低了,所以物质的形态发生了变化,如果可以将物质本身的速度降低的话,人类距离神族就不远了。
物质是由相互间的引力才趋向于呆在一起,但是是什么让他们没有那么亲密呢,物理学家引入了斥力。其实完全没有必要,物质在引力与速度和自旋之间博弈就可以很好的解释目前的世界了。
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2015-04-03 12:27:00
2015-4-3 12:27:00
13楼
如果引力是空间弯曲而导致在宏观上的运动方向的变化,那么引力实质就不算是力。关于时间,按目前我们的认知只能算是半维,这个赞同。但是时间的本质是什么呢,我得不该是单独的,应该与其他的量有关联
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2015-06-18 12:01:06
2015-6-18 12:01:06
14楼
高端
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2015-07-01 20:25:40
2015-7-1 20:25:40
15楼
看迷糊了
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2016-02-03 13:29:37
2016-2-3 13:29:37
16楼
引用 金星凌日:
本帖最后由 金星凌日 于 2013-11-9 00:01 编辑

请问你说的“维”是什么意思?

再问一下,你说的这些根据是什么?
在一定前提下描述一个数学对象所需的参数个数。19世纪,数学家们发现了分形,由此创立了一种新的维度,"分数维",人们由此意识到,维度不只是整数,还有可能是分数,甚至可能是无理数。英国著名物理学家史蒂芬·霍金教授有这样的解释:这就像一根头发,远看是一维的线,在放大镜下,它确实是三维的;如果面对时空,如果有足够高倍的放大镜的话,也应该能揭示出其它可能存在的4维、5维空间,直至11维空间。
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2016-02-18 16:03:05
2016-2-18 16:03:05
17楼
涨知识了..
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2018-08-01 03:33:39
2018-8-1 3:33:39
18楼

大概能理解,谢谢分享,学到了

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19楼

等等等等,现在中微子不是证明有质量了么

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