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    为什么质量随速度变化而电荷不随速度变化?

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    张祥前DS 发表于 2016-4-30 18:39 | 显示全部楼层
    为什么质量随速度变化而电荷不随速度变化?
    作者  张祥前 民间独立学者
    从相对论中我们知道质点【为了描述物体的运动方便,我们不考虑物体的形状,把物体看成一个点,简称质点】的质量可以随质点的运动速度而变化,但是质点的电荷却不随质点的运动速度变化,这个是为什么呢,现代物理学无法解释,但统一场论【百度 张祥前新浪博客  可以搜到】可以做出解释。
    统一场论认为宇宙中任何一个质点相对于我们观察者静止的时候周围空间都以光速辐射式运动,空间以正电荷为中心,以光速向无限远处空间发散运动,负电荷周围空间从无限远处以光速向负电荷汇聚。
    首先我们给出质量和引力场的定义。
        设想有一个质点o相对于我们观测者静止,周围空间中任意一个空间几何点p【为了描述空间本身的运动,我们把空间分割成许多小块,每一个小块叫空间几何点,简称几何点】在零时刻以光速度C【本文认为光速可以为矢量,用大写字母表示,后面的矢量度是用大写字母表示,标量光速用c表示】从o点出发,沿某一个方向运动,经历了时间t,在t'时刻到达p所在的位置,让点o处于直角坐标系xyzo的原点,由o点指向p点的矢径为:
    R = C t =  x i+ y j + z k
        R是空间位置x,y,z的函数,随x,y,z的变化而变化,记为:
        R = R(x,y,z,)。
        我们以 R = Ct中R的长度r为半径作高斯球面s = 4πr2【内接球体体积为4πr3/3】包围质点o。
        注意,r和R虽然数量相等,但是二者是有区别的,r是几何点的位移R长度的数量,是高斯面s的半径。把运动空间看成是水流,R就是水流沿某一个方向流动的长度,而r如同我们随着水流测量的卷尺的刻度。
       o点周围的引力场A表示o点周围在体积4πr3/3内有n条几何点的位移矢量R = Ct,
        A = k g n R /(4πr3/3)
        k为比例常数。 g为万有引力常数。
        而质点o的质量m就表示在高斯球面s = 4πr2【内接球体体积为4πr3/3】内,包含几何点矢量位移R = Ct的条数n和立体角度4π的比值。
        m = 3 k n /4π
        这样,以上的引力场方程A = k g n R /(4πr3/3) 可以写为:
        A = g m R  /r3
       牛顿万有引力定理指出,质点o周围空间p处【由o指向p点的矢径为R,o点到p点的距离,也就是矢量R的数量为r】产生的引力场a = g m/r2,矢量式:A = g m R/r3。
       以上的引力场方程和牛顿力学引力场方程是吻合的。
       以上引入的质量方程m = 3k n /4π中角度是常数4π,实际上角度可以是变量,在0和4π之间变化,n和m都可以是变量,质量方程仍然成立。
       我们引入立体角Ω概念,把质量方程 m = 3k n /4π写成普遍形式:
       m = k n /Ω
       相应的有比较普遍的引力场方程:
       A = g m R /r3 = g k n R/Ωr3
       相应的高斯面为s = Ωr2
    下面用质量的几何定义方程来导出相对论的质速关系。
       如果质点o相对于我们以速度V运动,预计质点o的质量m将要发生变化。以上的质量几何形式方程m = k n /Ω中,k是常数,数目n按理不会随V变化,现在我们考虑Ω随V的变化。
        将方程m = k n /Ω中的n和Ω取微分,结果为m = k dn /dΩ
        dΩ是包围质点o的高斯球面中的一个微小矢量面元dS和高斯球面半径r的平方的比值
    dΩ = dS/ r2,
        我们把高斯球面s = 4πr2分割成n块,每一小块面积为ds = 4πr2/n【ds是矢量面元dS的数量】,由ds连接o点的圆锥体体积接近为ds h/3
        h为圆锥体的高,当n 非常大的时候,分割的非常细密,圆锥体体积ds h/3可以表示为dΩ r3/3
        dΩ r3/3可以看成是一个微小的体积元,我们用dv表示。
    r3可以看成一个长度为r的正方体,我们把r3设定为固定常数1,r3好比是我们的测量用的尺子,这个尺子时刻相对于我们观察者静止,所以不会随速度V而变化。。
        我们只是考虑质点o的质量m和dn成正比,与体积元dv成反比的时候,当质点o相对于我们以速度V【标量为v】匀速直线运动的时候,体积元dv可以看成许多个小正方体构成,每一个正方体随V收缩一个相对论因子√(1- v 2/c2),所以dv也要收缩一个相对论因子√(1- v 2/c2)。
       数目n按理不会随V增大,这样质点o运动时候的质量m’增大了一个因子√(1- v 2/c2)。
       m = m’√(1- v 2/c2)
       这个和相对论中的质速关系是吻合的。
    下面我们来给出电荷和电场的定义。
       质点o如果带有电荷q,在周围产生电场E,电场的实质反映了单位时间内、单位体积内o点周围空间以光速运动的运动量,和引力场比较起来就是多了时间因素。
        在质点o周围空间中,引力场A = g m R /r3 = g k n R/Ω r3中质量m随时间t变化产生电场:
        E = k’(dA/dt)= k’g(dm/dt) R/r3 = k’g[k d(n/Ω)/ dt] R / r3
        k’为常数。而o点的电荷q表示单位时间内o点质量的变化量,反映了在单位时间里o点周围光速运动空间几何点越过某一个界面的位移的条数。
       q  = 4πε。k’g(dm/dt) = 4πε。k’g [k d(n/Ω)/ dt]
        ε。为介电常数。
        以上是电荷的几何定义方程,4π, g,ε。,k’都是常数,合并常数,把上式带入式 E = k’g(dm/dt)R/r3中可以导出库伦定理中的电场强度方程:
        E = q R/ 4πε。r3
        统一场论中认定了粒子带有电荷是因为粒子周围空间本身时刻以柱状螺旋式运动造成的。
       我们知道柱状螺旋式运动是旋转运动和旋转平面垂直方向直线运动的合成。
       粒子带有正电荷产生正电场是由于粒子周围空间直线运动部分相对于我们观察者,以粒子为中心以光速辐射式向四周发散运动造成的。
       粒子带有负电荷产生负电场是由于粒子周围空间以光速从无限远处的空间向粒子汇聚而来造成的。
        对于带电粒子周围空间的旋转运动部分,面对于我们观察者,正电荷周围空间是逆时针旋转。
        负电荷周围空间是顺时针旋转。
    由以上电荷的几何定义方程q  = 4πε。g  k’(d m /dt)我们很容易解释电荷的相对论不变性,解释电荷不随速度变化的原因。
    设想在参考系s系中,质点o以速度V相对于我们沿x轴匀速直线运动,而质点o静止在参考系s’中,我们先来求出电荷几何定义方程在s系中的d m /dt和x’系中的d m’ /dt’之间的数学关系。
    在s系中观测到o点的运动时候质量m和s’系中观测到o点静止时候的质量m’满足以下关系:
    m = m’/√(1- v2/c2)
    o点的质量随运动速度V【数量为v】的增大而增大。
    对于时间dt,可以看作两个时刻之差,由于时间的相对论性膨胀效应会随着速度V增大一个相对论因子√(1- v2/c2),也就是
    dt = dt’/√(1- v2/c2)
    由于o点静止在s’系里,所以s’系里的时间dt’小于s系里的时间dt。
    由洛伦茨变换中的时间变换公式t = (t’+ vx/c2)/√(1- v2/c2)也可以得出以上的结果。
    将式t = (t’+ vx’/c2)/√(1- v2/c2)对时间t’求导,结果为:
    dt/dt’ = (1+ v dx’/c2dt’)/√(1- v2/c2)
    由于o点静止在x’系里,所以x’不随dt’变化,dx’/dt’=0,这样
    dt/dt’ = 1 /√(1- v2/c2)
    dt = dt’ /√(1- v2/c2)
    这样
    dm/dt
    = d【m’/[√(1- v2/c2)]】/dt’/[√(1- v2/c2)]
        = [√(1- v2/c2)] dm’/dt’ [√(1- v2/c2)]
        = dm’/dt’
    而4πε。g k’都是常数,所以电荷q不随速度V变化。
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