系統(tǒng)相對(duì)論的第三章 空 間
空間和場(chǎng)是對(duì)物體周圍空間不同狀態(tài)特性的表述方式。空間是對(duì)物體周圍空間的靜態(tài)特性的表述；場(chǎng)是對(duì)物體周圍空間的動(dòng)態(tài)特性的表述，它反映了物體與空間的作用關(guān)系。
1. 空間的靜止屬性
空間是爽子的無(wú)間隙的集合體，是連續(xù)介質(zhì)。空間是無(wú)粘性的、彈性的和離散的流體介質(zhì)。我們通常所說(shuō)的空間是指一般物體的外場(chǎng)。在物體的外場(chǎng)中，爽子的渦運(yùn)動(dòng)具有各向同性，因此我們可以將空間視為靜止?fàn)顟B(tài)，這就是空間的靜止屬性。
2. 空間密度分布
場(chǎng)的渦運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度反映在空間上就是空間能量密度，簡(jiǎn)稱空間密度。為便于分析計(jì)算，不失一般性，建立一般物體體外場(chǎng)線模型如圖3.1所示，場(chǎng)線為由一列爽子構(gòu)成的渦管，爽子可以視作一個(gè)面元。顯然rs和r是正比關(guān)系，即rs=k1r（k1為比例系數(shù)）；設(shè)物體的質(zhì)量為m，不失一般性，令每個(gè)基本粒子產(chǎn)生一條渦管，則溢出體表的渦管數(shù)為：n = k2m/mc（k2為溢出體表渦管的比例系數(shù)），因此r位置的空間密度ρr可表示為：
ρr = n e0/(πrs2)
將rs= k1r，n = k2m/mc代入上式，得
ρr = kr m/r2 （3.1）
其中kr = k2 e0/(πk12mc)為常數(shù)
從上式可以看出，物體周圍的空間密度與物體的質(zhì)量成正比，與到物體的距離的平方成反比。這就是空間密度分布定律。
3. 真空
量子場(chǎng)論認(rèn)為，量子場(chǎng)是物質(zhì)存在的基本形式，量子場(chǎng)的激發(fā)和退激即代表粒子的產(chǎn)生或消失。因此，系統(tǒng)相對(duì)論中的空間就是量子場(chǎng)論中的量子場(chǎng)，量子場(chǎng)的激發(fā)和退激是與爽子的躍變和基本粒子的湮滅相對(duì)應(yīng)的。
我們通常講的真空是指不含任何原子的空間，稱作原子真空，制造這樣的真空當(dāng)前技術(shù)是可以接近甚至達(dá)到的。光子真空是指不含任何光子（包括基本粒子）的空間，人類是無(wú)法制造出這樣的真空的，因?yàn)槿菁{光子真空的裝置本身就是由物體構(gòu)成的，物體是不斷輻射光子的。光子真空才是純凈的空間。
當(dāng)今的科學(xué)實(shí)踐已經(jīng)證明，真空是具有能量的，這就是本文中的流體態(tài)物質(zhì)即以太（但以太不是所謂光波的介質(zhì)）。由于流體態(tài)的物質(zhì)充滿整個(gè)空間，因此本文用空間來(lái)表述流體態(tài)的物質(zhì)。
4. 奇點(diǎn)問(wèn)題
在我們的流體理論和廣義相對(duì)論論中都存在奇點(diǎn)問(wèn)題。但在我們的宇宙中是不存在奇點(diǎn)問(wèn)題的，因?yàn)槲覀兊挠钪媸橇孔踊摹Ｋ与m然具有很大的彈性，但流體態(tài)的爽子具有壓縮的極限，當(dāng)在空間漩渦應(yīng)力的作用下，達(dá)到這個(gè)極限時(shí)就躍變?yōu)閯傮w式的渦環(huán)，而保持體積恒定。因此在我們的理論研究中都不必考慮奇點(diǎn)問(wèn)題。 壓力和溫度是對(duì)物體環(huán)境的不同角度的表述，二者是相互依存和嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的一對(duì)物理量。溫度是指物體內(nèi)的光子濃度，壓力是指物體受到空間渦運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力。
1. 壓力
根據(jù)渦運(yùn)動(dòng)理論，爽子的渦運(yùn)動(dòng)會(huì)在流體中產(chǎn)生應(yīng)力，渦運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，空間密度越大，空間內(nèi)部應(yīng)力越大，作用到物體上的壓力就越大，這就是空間對(duì)物體的壓力Ps，又叫絕對(duì)壓力。根據(jù)流體理論，空間壓力與空間密度是成正比的。因此空間對(duì)物體的壓力Ps可表示為：
Ps=kρρs （kρ為壓力系數(shù)） （3.2）
2. 絕對(duì)溫度T和相對(duì)壓力P
空間渦運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生基本粒子時(shí)的壓力就是絕對(duì)溫度T（簡(jiǎn)稱溫度，下同）的零度。這時(shí)的壓力記為Pc，Ps與Pc的差值稱作相對(duì)壓力P，即P = Ps- Pc。根據(jù)空間密度分布公式，溫度T和相對(duì)壓力P是成正比的，設(shè)kp為溫度系數(shù)，則有：
T = kpP = kp(Ps- Pc) （3.3）
上式成立的條件是：Pc≤Ps≤Pa（Pa為基本粒子的湮滅壓力）。當(dāng)Ps>Pa或Ps≤Pc時(shí)，T=0
將（3.2）式代入上式，得：
T = kpkρ(ρs-ρc) = k1ρs- k （3.4）
其中k1 = kpkρ為常數(shù)；k = kpkρρc為常數(shù)。當(dāng)然上式成立的條件是：k1ρs≥ k。
從上式可以看出，溫度與空間密度是正相關(guān)的線性關(guān)系。
天體的內(nèi)部溫度高就是因?yàn)閮?nèi)部空間密度大、壓力高所決定的。
3. 溫度與壓力關(guān)系
根據(jù)公式（3.3）得出溫度隨壓力變化曲線如圖3.2 空間基態(tài)空間收縮態(tài)空間釋放態(tài)PcPaPS0TmT 圖3.2 溫度與壓力關(guān)系曲線所示。
當(dāng)0≤Ps<Pc時(shí)，T=0。這時(shí)空間處于基態(tài)。視界以外空間都處于該狀態(tài)，這就是光子真空。
當(dāng)Ps=Pc時(shí)，T=0。這是爽子躍變?yōu)榛玖Ｗ拥呐R界壓力。
當(dāng)Pc<Ps<Pa時(shí)， T = kp(Ps- Pc) 。空間處于收縮狀態(tài)，物體呈現(xiàn)生長(zhǎng)狀態(tài)。即空間不斷轉(zhuǎn)化為物體（粒子）。
當(dāng)Ps = Pa時(shí)，T= kp(Pa- Pc)達(dá)到最大值Tm。這時(shí)基本粒子趨于靜止?fàn)顟B(tài)，這是基本粒子湮滅為爽子的臨界壓力。
當(dāng)Ps>Pa時(shí)，T=0。基本粒子湮滅為爽子，空間急劇釋放，這就是黑洞大爆炸。
4. 物體的熱輻射與能量交換
任何溫度的物體都發(fā)出一定的熱輻射，只不過(guò)在低溫下輻射不強(qiáng)，且其中包含的主要是紅外線。我們通常認(rèn)為物體的溫度平衡源于物體吸收和發(fā)射的平衡，然而事實(shí)并不是這樣。系統(tǒng)相對(duì)論認(rèn)為物體的溫度平衡，源于物體空間轉(zhuǎn)化（物體中原子將爽子制造成光子）的能力和熱吸收之和，與熱輻射的平衡。
因此一般情況下，物體不包括反射的熱輻射能力大于熱吸收能力。這就是物體熱輻射定律。
物體與外界的光子交換稱作物體的能量交換。外界對(duì)物體的輻射熱量q包括物體吸收的熱量qa和反射的熱量qr，即q=qa+qr。設(shè)物體將空間轉(zhuǎn)化的熱量為Qp，物體向外輻射（包括反射）的熱量為Qr,物體的熱量變化量為ΔQ，則有：
ΔQ=Qp+q - Qr （3.5）
當(dāng)物體與外界溫度相等時(shí)，ΔQ=0，即Qr=Qp+q；
當(dāng)外界溫度較低時(shí)，即q下降，ΔQ=Qp+q-Qr<0，物體損失熱量，溫度下降；
當(dāng)外界溫度較高時(shí)，即q升高，ΔQ=Qp+q-Qr>0，物體增加熱量，溫度上升。
5. 溫度與物體的狀態(tài)
對(duì)于溫度與物體的狀態(tài)關(guān)系，我們從固體受熱變?yōu)橐后w和氣態(tài)的過(guò)程來(lái)分析和描述。
根據(jù)公式（3.4），當(dāng)物體受熱溫度升高時(shí)，物體內(nèi)的空間密度增大，光子濃度增大，更多的光子環(huán)繞原子核和電子運(yùn)行，使分子體外極化場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)散和減弱，分子間作用減弱，物體的體積出現(xiàn)膨脹；另一方面，物體內(nèi)光子濃度的升高，使物體輻射的光子數(shù)增加，而感覺到物體的熱輻射增強(qiáng)。
當(dāng)溫度升高到一定程度，物體內(nèi)分子的體外場(chǎng)變成各向同性的場(chǎng)，分子成為球?qū)ΨQ慣性體，分子間的極化作用被各向同性的作用所取代，物體變成了液態(tài)。
溫度繼續(xù)升高，物體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，分子的體外場(chǎng)變的非常微弱，分子成為零慣性體。 時(shí)間和速度是對(duì)物體與空間作用關(guān)系從不同角度的表述，時(shí)間是物體與空間作用關(guān)系在空間上表現(xiàn)出來(lái)的時(shí)間屬性；速度是對(duì)物體與空間作用關(guān)系在參照系中表現(xiàn)出來(lái)的物體運(yùn)動(dòng)屬性。
1. 時(shí)間
從第二章我們知道，基本粒子的角速度ωc、線速度vc和體積Vc均為恒定值。根據(jù)渦運(yùn)動(dòng)理論，基本粒子渦環(huán)單位時(shí)間吞吐爽子的數(shù)量nc1是恒定的，對(duì)應(yīng)線速度vc就是單位時(shí)間穿越的爽子數(shù)nc2（nc1=ktnc2，kt為單列爽子渦管的條數(shù)）是恒定的。則穿越一個(gè)爽子的時(shí)間ts可表示為：
ts= 1/nc2 =kt /nc1 =常數(shù) (3.6)
從上式可以看出，對(duì)于基本粒子的運(yùn)動(dòng)，在空間上表現(xiàn)為爽子具有一份時(shí)間ts的屬性，這就是爽子的時(shí)間守恒。因此空間具有時(shí)間屬性，空間又稱作時(shí)空。
ts稱作爽子的絕對(duì)時(shí)間（單位：s），單位距離所含的時(shí)間稱作空間的相對(duì)時(shí)間t（單位：s/m），簡(jiǎn)稱時(shí)間（下同）。設(shè)爽子直徑為2r，則單位長(zhǎng)度的時(shí)間t可表示為：
t = ts/(2r) =0.8060ρs 1/3 ts （3.7）
即 t /ρs 1/3 = 0.8060 ts =常數(shù)
這就是時(shí)間方程。從上式可以看出，時(shí)間與空間密度的三分之一次方成正比，即時(shí)間隨空間密度變化而變化。這就是時(shí)間定律。地球表面空間密度下的時(shí)間稱作地表時(shí)間te (e是earth的首字母)，地表空間密度相對(duì)恒定，即爽子半徑為常數(shù)，故將其單位簡(jiǎn)化為s。因此，時(shí)間是有密度的，時(shí)間隧道是不存在的。
2. 速度
如上所述，vc稱作基本粒子的絕對(duì)速度（單位：s-1）。根據(jù)牛頓力學(xué)動(dòng)量定理，兩個(gè)cn粒子的凝聚是完全非彈性碰撞，因此凝聚后的cn2粒子的線速度仍為vc。以此類推，物體的絕對(duì)速度均為vc。與爽子的時(shí)間守恒相對(duì)應(yīng)，物體的絕對(duì)速度是守恒的。
單位時(shí)間通過(guò)的距離稱作物體的相對(duì)速度v（單位：m/s），簡(jiǎn)稱速度（下同）。設(shè)爽子直徑為2r，則物體穿越爽子的相對(duì)速度v可表示為：
v= 2r/ ts= 1.2407/( tsρs 1/3) (3.8)
即 v×ρs 1/3 = 1.2407/ ts =常數(shù)
這就是運(yùn)動(dòng)方程。從上式可以看出，速度與空間密度的三分之一次方成反比，即物體的速度隨空間密度變化而變化。這就是運(yùn)動(dòng)定律。
需要說(shuō)明的是，一個(gè)物體的速度所對(duì)應(yīng)的空間密度是指物體中心的最大空間密度。
由于物體的場(chǎng)是隨物體一起運(yùn)動(dòng)的，進(jìn)入不同物體外場(chǎng)的光子，實(shí)際是處于不同的參照系中，只要場(chǎng)的空間密度相同，測(cè)的光速是一樣的。當(dāng)然，在不同空間密度下，光速是不同的，空間密度越大光速就越低，水中的空間密度較大，在水中的光速自然低一些。
3．速度變換方程
設(shè)不同空間密度ρ1和ρ2下，物體的速度分別為v1和v2，根據(jù)公式（3.8），則有：ρ11/3v1=ρ21/3v2
即 v1=(ρ2/ρ1)1/3v2 (3.9)
這就是速度變換方程。以地球?yàn)槔O(shè)地心空間密度為ρ心，對(duì)應(yīng)的速度就是地球公轉(zhuǎn)的速度v地；地表空間密度為ρ表，對(duì)應(yīng)的速度就是地表光速c。根據(jù)速度變換方程可知：v地=(ρ表/ρ心) 1/3 c 。
地球環(huán)繞太陽(yáng)的速度遠(yuǎn)低于光速，就是因?yàn)榈厍蚝诵牡目臻g密度遠(yuǎn)高于地表所致。顯然，對(duì)于光子速度對(duì)應(yīng)的地表空間密度是便于觀測(cè)的，但天體運(yùn)行速度對(duì)應(yīng)的空間密度在其核心上，是難以測(cè)量的。
對(duì)“電磁規(guī)律不滿足伽利略相對(duì)性原理”的光速實(shí)驗(yàn)的方法，是測(cè)不出光速的不同的。但在地球的迎光面（空間密度略高）和背光面（空間密度略低）分別測(cè)量，如果測(cè)量精度足夠的話，測(cè)出的光速是不相同的，即迎光面的光速低于背光面。
需要說(shuō)明的是，頻率不同的光子速度是有差異的。
4．時(shí)間變換方程
設(shè)在不同空間密度ρ1、ρ2下觀察，同一個(gè)事件過(guò)程的時(shí)間分別為t1、t2，根據(jù)公式（3.7），則有：
t1 /ρ1 1/3 = t2 /ρ2 1/3 =常數(shù)
于是 t1 =(ρ1/ρ2) 1/3t2 (3.10)
這就是時(shí)間變換方程。其物理意義是：對(duì)于同一個(gè)事件，在不同空間密度下觀察，時(shí)間是不同的，這就是廣義相對(duì)論中的時(shí)鐘佯謬。但因果關(guān)系顛倒在我們的宇宙中是不會(huì)發(fā)生的。微觀領(lǐng)域的空間密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們地面的空間密度，因此我們看到的微觀領(lǐng)域事件一般都非常短暫，這是由觀察系引起的錯(cuò)覺。
5．行星運(yùn)行軌道
行星運(yùn)行軌道除了牛頓力學(xué)能夠給出解釋外，也可以從空間密度的角度給出解釋：以月亮繞地球軌道為例，由于月亮外側(cè)（遠(yuǎn)離地球側(cè)）的地球空間密度ρ外，小于內(nèi)側(cè)（靠近地球側(cè)）的地球空間密度ρ內(nèi)，設(shè)月亮外側(cè)的速度為v外，內(nèi)測(cè)的速度為v內(nèi)。根據(jù)速度變換方程有：v外 =(ρ內(nèi)/ρ外) 1/3v內(nèi)，顯然v外 > v內(nèi)。因此，月亮圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)然我們還可以從其他角度給出解釋，因此牛頓力學(xué)只是解釋宏觀現(xiàn)象的工具之一。
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