宇宙的低速运动领域与高速运动领域

刘文浩

【摘 要】按物体运动速度，宇宙可分为低速运动领域和高速运动领域。高速运动领域的尺会缩而钟变慢。两领域是相互垂直的，当在低速运动领域作直线运动的物体，以高速度进入高速运动领域时，就会与该领域运动的物体相遇，两者一旦相遇运动方向必然改变，在一定条件下物体会开始作旋转运动。这是宇宙间无数星球作旋转运动的根本原因。

【关键词】二维；因子；能量

1 宇宙两个领域的划分

在四维空时中，按物体运动速度可分为低速运动领域和高速运动领域。高速运动是指光速或者接近光速的运动。低速运动领域是四维空时的外层，或者说是时间一维的外层；高速运动领域是四维空时的内层，或者说是时间一维的内层。低速运动领域与高速运动领域是相互垂直的。与低速运动领域相比，高速运动领域的尺会缩而钟变慢。人们所处的领域是低速运动的领域。

以牛顿为核心的古典物理学适用于低速运动领域，而以爱因斯坦为核心的现代物理学既适用于低速运动领域也适用于高速运动领域。

现代物理学之所以适用于两个领域，洛伦兹变换式起着重要作用，它是连接两个领域的桥梁，或者说是隧道。在物理学的发展过程中，人们经过反复实验，证明光速是不变的。这与牛顿力学中的伽利略变换式是矛盾的。面对这一矛盾，洛伦兹将光速不变与相对性原理科学地协调起来，推导出了一个满足光速不变的变换式。

在狭义相对论中，洛伦兹变换式是两个作相对匀速运动的惯性参考系之间的坐标变换；是在不同的惯性参考系之间，观测者对物理量进行测量时所进行的关系转换。在数学上表现为一套方程组。

洛伦兹变换式在由古典物理学向相对论发展的过程中，起了重要作用。在人们由三维空间观念向四维空时观念的变化中，也起了重要的作用。

将宇宙划分为低速运动领域与高速运动领域，是根据宇宙的客观实际情况来划分的。这样划分有利于理解现代物理学，有利于认识宇宙规律。

2 宇宙两个领域与光速不变

人们平时所见的事物其速度大多是变化的，这种变化可由伽利略变换式来计算。光速为什么就不变呢？

低速运动的事物其速度都是变化的，但这与方向有关。例如，在开着的火车上射箭，若朝着与火车前进的方向垂直的方向射出，箭的速度就与火车的速度无关。而光子的前进方向，与射出光子的物体的运动方向总是垂直的，这是光速不变的一个重要原因。

任何事物及其运动都处在四维空时之中。但地球上大多数运动是低速运动，低速运动的物体在时间一维内部所走的距离是微不足道的。而当事物的运动成为高速运动时，它就会明显地深入到时间一维的内层，也就是高速运动的领域。

因为四维是相互垂直的，低速运动领域与高速运动领域也是相互垂直的，所以当光子由在低速运动领域转而深入到高速运动领域时，其运行轨迹发生了九十度的转折，因此发出光的物体的速度不可能与光速相加或相减。这是光速不变的一个重要原因。

光速不变的另一个原因是，光子在四维空时里运行的轨迹不是一维的而是二维的。

因为物体是四维的，所以物体在运动时，它不仅是在低速运动的领域运动而且同时也是在高速运动的领域运动，因而它不仅在低速运动的领域有运动的轨迹而且同时也在高速运动的领域有运动的轨迹。而这两种轨迹是相互垂直的，因此物体的运动轨迹不是一条线而是一个面。我们说运动是二维的，这里仅仅指运动的轨迹，而不是它所经历的空时。

人们通常所见的多数物体的运动属于低速运动，其运动的轨迹虽然也是二维的，但它在高速运动的领域的轨迹是微不足道的，所以，只能说是一条线，是一维的。而光子运动的轨迹不是一条线，而是一个面。

质能公式是E=mc^2，而不是E=mc。这也表明物体在高速运动领域运动的轨迹是一个面。

因为物体在高速运动领域中运动的轨迹是一个面，而在低速运动领域里运动的轨迹是一条线，这两种运动的轨迹不同，其运动的速度无法相加减，所以光速不可能变。

3 宇宙两个领域与光速不可逾越

光速是c，其运行轨迹是二维的，是c^2。根据质能公式，当某物体的运动速度达到光速时，该物体的质量就逐步转化为能量了。假如某物体的运动速度超过了光速，它的质量早就转化为能量了，也就是说它的质量早就没有了。这就是说，无论什么物体，只要它的运动速度开始超越光速，其质量就随之转化为能量了，就没有了。没有质量的物体，宇宙物间存在吗？质量没了，谈何速度。既然超越光速的物体不能存在，岂能有超越光速的速度。

难道存在没有质量的能量吗？宇宙中没有绝对的真空。那些从质量中转化出来的能量，一般是进入了别的物体的质量之中，有的又转化为了质量。从质能公式中，可以看出能量可以转化为质量。

在质能公式的推导过程中，可以看到洛伦兹因子进入了质能公式，它隐藏在质能公式之中。通过洛伦兹因子，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。宇宙大爆炸是大量能量转化为质量的实例。若没有大量能量，岂能有威力如此巨大的宇宙大爆炸。

具体说来，放出大量能量的质量是处于高速运动中的物体的质量，那些高速运动的物体带着这些能量到达了宇宙的高速运动的领域。

高速运动领域的限界，也就是宇宙的限界。宇宙是有限界的。爱因斯坦的宇宙模型是：静态、有限、无边。若有限岂能没有限界；若没有限界，岂不成了无限。宇宙的限界有两个，是四维空时中时间一维的两个限界。时间可分为三段：过去、现在与未来。大家知道，过去的时间是无限的，未来的时间也是无限的，那么，在过去与未来之间有没有现在呢？不能说没有。那么，现在的时间有多长呢？其长度是可以测量计算的。这里要说的是，在现在与过去的交界处是一个限界，而在现在与未来的交界处是另一个限界。

在两限界处有大量质量，能量可存在其内部，也可附着在其表层。任何质量、能量都不可能冲出宇宙的限界。大量能量存在于宇宙的限界处，在一定条件下发生宇宙大爆炸是可能的。

4 宇宙两个领域相互垂直导致星体旋转

在河流转弯的角落处，往往会出现漩涡，这是由河水与河岸边摩擦造成的。作直线运动的物体在遇到撞击时，也会改变方向，在一定条件下会也会开始旋转。

众所周知，发射人造卫星要有一定的速度。人们以一定速度发射人造卫星，当该卫星到达一定高度并有一定倾斜度时，它会围绕地球作匀速圆周运动。

从两个质点在万有引力作用下的运动规律出发，人们把宇宙速度分为三个。

第一宇宙速度约为7.9千米/秒，这是环绕地球能在圆形轨道上运转的最低速度。其计算公式是：

V1=√gR（m/s），其中g=9.8（m/s2），R=6.4×106（m）。

m1.m2表示两个物体的质量，r表示它们间的距离，（下转第200页）（上接第161页）则物体间相互吸引力F=（Gm1m2）/r2，G称为万有引力常数。

航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行。

第二宇宙速度（V2）V2=11.2公里/秒，是第一宇宙速度的√2倍。

第三宇宙速度（V3）V3=16.7公里/秒。地面上的物体在利用地球公转速度的情况下再获得这一速度后可沿双曲线轨道飞离地球。当它到达距地心93万米处时，便已脱离地球引力，以后就在太阳的万有引力的作用下运动。

物体具有110～120km/s的速度时，可以脱离银河系而进入河外星系，这个速度叫做第四宇宙速度。

第五宇宙速度是航天器从地球发射，飞出本星系群的最小速度。该星系群的半径估计大概有50-100亿光年，这需要1500-2250km/S的速度才能飞离。

假设以最高宇宙速度光速的速度发射一卫星，当它到达一定高度并在一定条件下倾斜到一定角度时，它也会作旋转运动。它所作的旋转运动将形成宇宙间最大的圆。根据宇宙速度的计算公式，可以计算出这一圆形的半径。这一圆形的半径是所有星系中最长的半径。

当物体有一定的初速度，且受到一个方向始终与物体运动速度方向垂直且大小不变的力的作用时，会进行圆周运动。这里有几个量：一是，光速300000千米/秒；二是，宇宙中的引力；三是，物质的弯曲度。这几个量需要契合。

物质弯曲要有特定的弯曲度，才可形成圆形。物体在低速运动领域所作的直线运动，与在高速运动领域里的直线运动是呈相互垂直状态的运动。当在低速运动领域作直线运动的物体，以高速度进入高速运动领域时，就会与该领域运动的物体相遇，而两种物体的运动方向总是相互垂直的，两者一旦相遇运动方向必然改变，在一定条件下物体会开始作旋转运动。这是宇宙间无数星球作旋转运动的根本原因。

[责任编辑：王楠]