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[基础科学] 五、黑洞及其他问题

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  • TA的每日心情
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    2015-3-19 07:17
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2018-2-13 08:37:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
    五、黑洞及其他问题

    26.黑洞理论的两个原则问题

    (一)黑洞引力大在表面

    若问宇宙中什么天体的引力最大,人们会异口同声地说是黑洞,并且认为黑洞所能影响的空间范围引力都是极大的。黑洞若有的话应该是质量大于太阳若干倍的恒星耗完能量后引力收缩而成的致密天体,它变黑洞时若发生爆炸抛出物质,质量要小于原恒星,但体积变小能使区域引力发生变化。黑洞的引力(严格说是引力场强)大在何处?不是大在离开黑洞至无限远处的整个区域,而是大在黑洞本身。黑洞的引力的变化是随距离增大按距离平方反比减小,因而引力最大处在黑洞表面,黑洞对较远的天体并不保持力大无穷。
    天体之间的作用都要遵循万有引力定律,黑洞若存在一定是球状天体,它与别天体的作用当然要服从万有引力定律。尽管黑洞体形小但也有体积,若说黑洞是个无大小的奇点,那就不是天体了。引力定律用于天体间引力和运动的计算,要假设天体为质点。质点就是为研究方便而忽略物体的外形及尺度的一个抽象的质量点,也就相当于物体的全部质量集中于一个不论大小的数学点上,天体的对外引力也就表现在这个既抽象又实在的质点上。质点是天体体积缩小的极端,黑洞前身原恒星质点比黑洞要小得多,其质量比黑洞质量更集中。因此,黑洞的引力巨大,不能大于原恒星质点的引力;在原恒星轮廓外的空间里,黑洞的引力不能大于原恒星的引力。这里要说明天体的引力计算不在质点附近,而在两天体之间的距离上,黑洞也是如此。
    以太阳对地球的引力来说,太阳的引力可表示为太阳质点对地球质点的引力,两个质点的引力都是表面轮廓外的引力。假设太阳在某一天坍缩成黑洞,它对地球的引力并不能变大,将还是原先的太阳引力,因为太阳的体积再缩小也不能小于质点,而且质量没有变大。相对论计算太阳的黑洞半径约3千米,半径3千米的黑洞与半径70万千米的太阳相比,这个黑洞表面的引力比太阳的表面引力要大得多,但黑洞到原太阳半径距离处的引力与太阳表面的引力还是一样大小。因此,假设太阳能变为黑洞,太阳的体积极端缩小,太阳系的体积不会与太阳同时缩小,太阳系的行星运转依旧,还是遵循原来的运动状态和趋势,除非原来行星在逐渐接近太阳终归要合并一体,各天体根本不会被吸引到这个黑洞中去。
    某恒星质量无损耗地变为一个黑洞,此天体的引力要有变化,但只能是这个黑洞表面附近的引力变大,不会有原恒星引力范围的引力都变大。恒星变黑洞后引力变化只在原恒星轮廓范围内的黑洞内外空间中:从原恒星表面距离向内直到现黑洞表面处引力逐渐增大至最大,从黑洞表面到黑洞中心引力逐渐减小直至为零(黑洞内部引力是自身的引力不是对外的引力);从黑洞中心到原恒星表面距离上,黑洞的引力与原恒星表面引力相等;黑洞的原恒星表面外的引力与原恒星引力相同。以上分析表明,黑洞的引力强大只在黑洞表面外到原恒星表面范围内,黑洞大于原恒星体积外的空间引力场,还是等于原恒星引力场。原恒星轮廓范围小天体被黑洞吸引撞上黑洞该大势所趋,因为以原恒星衡量小天体早已撞入恒星内部。一个外来天体在某一距离内不能被恒星吸引撞到恒星上,此恒星变为黑洞也不能把与先前的天体吸引撞到黑洞上。
    有关黑洞的描述都说黑洞有巨大的引力,均是将黑洞表面的引力当作黑洞远距离的引力,视引力因黑洞而特殊,忽略了黑洞表面外的引力同样是非线性递减的规律,走入黑洞在大区域内仍有巨大引力的认识误区。正确认识黑洞引力的变化,不随意说黑洞的引力巨大,有利于让读者正确理解黑洞。由于黑洞到原恒星轮廓以外的引力仍等于原恒星对外的引力,原恒星没有吸引来别天体或大量吸积别天体气体便不能打乱星系的秩序,这个恒星变为黑洞时也不能影响天体系统的秩序。若真有黑洞这样的引力坍缩大质量天体,它也不是吞噬一切天体的恶魔,它不能把星系甚至宇宙变为一个更大的终极黑洞。

    (二)黑洞视界不存在

    主流科学界公认的黑洞,都离不开“视界”概念,似乎用视界做幕布把黑洞天体遮蔽起来,至于里面是个坑洞还是块平地,都不作具体说明,由大家心想事成吧。从有关黑洞的粗线条甚至模糊的描绘上看,视界概念有举足轻重的意义,甚至是黑洞不可脱落的面纱。视界有说无察,不是科学的观测发现,只是黑洞学家的主观想象和假设。黑洞因视界而神秘,却不能给人丰富的想象只能是迷惑。本文认为视界不存在,可能令黑洞学家不满意,但能给予安慰的是:视界不存在,不代表黑洞不存在,只能说黑洞不是原来设想那样的。
    视界有两种说法:第一种说黑洞的边界即为视界;第二种是以黑洞中发出的光所能到达的最远距离为视界。第一种说法是黑洞发出的光走不出边界,边界在哪里?看不出是指黑洞天体表面。因为若指黑洞表面就直接说是表面好了,不必使用在这里表意不明的“边界”一词,可见第一种视界的说法没有意义。第二种说法倒明确,表示出视界与黑洞表面有一定的距离,并想象视界像一面围绕黑洞的反射光镜子,甚至比喻说视界是一面单向膜,能让里面的光回到表面又能让外来光进去。因此,说黑洞视界应该以第二种说法为准。
    视界不是一个物质界面不能吸收光和向外反射光,若黑洞发出不变速度的光到达这个界面后要原速返回,这个界面只能是包围黑洞的无形魔镜。上抛物体在重力作用下速度不断减小到最高点为零再加速落回地面,黑洞的光也如上抛物体的运动,就要不断减速到视界速度为零再反身加速到原速折回,这不符合光在真空中和同一透明物质中光速不变的性质,而且还要光由实体粒子构成。黑洞引力是能吸引粒子的,所以光要受引力影响。若是那样,光粒子受不同发光天体不同的引力,将有不同的光粒子速度,而不能有所有发光天体的光速均相同的事实;光不可能在通常情况下光速不变,却有在黑洞引力下光速才发生突变的事实。物质由粒子构成,光由粒子构成光就是物质了,发光物质会因发光而减少质量,吸收光物质因吸光而增加质量,谁能证实有这样的事呢?光是物质也能以质量单位计量,该怎样称量呢?
    若黑洞发出的光线达到视界再原速折返回来,倒符合光速不变性质,但用光受引力作用类似抛物现象就解释不通,似乎可用伪论断“质量使空间弯曲”解释。然而通俗的事理是:只有有形状物质才能变形,没有形状的非物质事物如空间不能变形。忽略零星物质的空间是虚无的空白,属非物质事物,说它会变形弯曲是玩弄别人没有头脑,而明知空间弯曲说谎还要吹捧的人没有良心。退一亿步说空间有形状能弯曲,也是包围球形天体的空心球形而不呈别的形状;将距黑洞表面不同距离看作一个个层面,黑洞表面最近的空间弯曲曲率最大远处渐小,不能像无数个U字倒扣在黑洞表面上使每条每缕光线各自弯曲返回。用床垫加重物、小球表现空间弯曲是愚蠢的拙劣的表演,因为你利用地球的重力使物体变形来表示空无的空间,空间若那样弯曲也要有物质成分,就不叫空间而是物体了。说光线因空间弯曲而弯曲,是利用和篡改了光在不均匀介质中折射而弯曲的本来性质。
    视界还被解释为:视界的本质是在黑洞周围假设的一个逃逸速度大于光速的界面。这就是说,只有大于光速的运动载体才能飞出视界。逃逸速度专指物体脱离承载星球的最低速度,此视界解释的逃逸速度也只能指物体的运动速度而不能指光的运动,其中的光速是指物体运动速度达到光的速度。把光的速度变成光暗换了概念,可能是故意把物体脱离天体要有一定速度的规律强行推广到光的运动上。然而这种断言忘记了或不知光属能量不同于物质,引力能作用物质不能作用能量。地球上物体脱离地球的逃逸速度是大于等于11.2公里/秒,小于7.9公里/秒的物体要返回地面。小于逃逸速度的运动不是在某一高度点上突然折回,而是按抛物线下落或绕转螺旋线逐渐下落两种方式返回,不存在一个可想象的连点成面的界面。天体上物体的逃逸速度联系不上返回的界面,光联系一个假想的突不破界面的说法如同济公捉鬼的故事。
    以上分析表明,视界说不合逻辑,黑洞根本不能有所谓的视界。黑洞的“黑”不是什么约束了光,可能根本就没有光,只是一个不发光天体,甚或纯属人们主观臆造的天体。

    2016年5月17日 于吉林松原

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    27.黑洞空间不弯曲

    1967年,美国物理学家惠勒提出了“黑洞”一词,用来代替冗长的“重力完全塌陷星” 概念。善联想的人们把它与1916年相对论引力场方程史瓦西解落实为发不出光天体联系起来,于是黑洞便成了广义相对论的特有成果。然而,计算出黑洞的史瓦西解却是按黑洞不旋转计算的,如此产生的黑洞概念往好说犹如用伪劣产品硬充标准产品,往不好说这个解没有意义,因为若有黑洞也是天体与别的天体的运动属性无异,没有不运动不转动的黑洞。至于能旋转的克尔黑洞,描述得离奇怪诞另人不堪卒读。
    若真有黑洞,它作为一个天体而且是一个终极天体;它也是球形的,不会呈其它形状;它将是一个死硬的超固体。黑洞与别天体一样,有物外空间和物内空间。黑洞物外空间是公用空间供别物体通过,但要受黑洞引力的影响,离黑洞越近影响越严重,在某一距离内小天体要被吸引过去与黑洞融为一体。黑洞物内空间即内部空间,这个空间是物质的,密度极大,是不可进入的空间,可供研究的问题不多。猜想,若有中子态物质,而且中子不能压缩,黑洞内部的空间就是中子态物质的密度大小;若中子在黑洞条件下能压缩,才真有黑洞天体的密度最大。中子星光度弱热量高,但没人说清热源的机理,如热能散发殆尽是否可说是一个黑洞?
    黑洞发不出光,还有一个被许多人迷信的不依赖引力影响光的空间弯曲说。相对论者说:黑洞也有光但发不出来,因为黑洞周围空间的弯曲与黑洞表面曲率一致,黑洞中发出的光在表面外的弯曲空间中作环绕黑洞的运动,黑洞表面就像一只由光线织成的网,光线贴着表面环绕运行,但决不能射到别处。若这样的话,黑洞不断发出的光都在一个黑洞表面集中,要成为一个超能量面,光强度要超过激光,根本没有这种可能。假设能把弯曲的空间换成圆弧实物,光也不能像铁轨限制车轮似的顺圆弧板弯曲传播,光还要直线传播,在圆弧板上发生反射。空间弯曲说荒谬极端,却能上天入地大行其道,实在是侮辱人类的智商。空间弯曲说下的黑洞,就不单是吞噬光和物质的黑洞,还是吞噬理性和智慧的黑洞。
    相对论者还为空间弯曲说制造一个电脑制作模型,以此来模拟空无的空间变形。以前的模型用一张弹性的网和一个大球,地球的重力使球把弹网压出无底凹坑,即球下面不被弹网包裹而是喇叭口形向下空洞延伸。新的模型不用球,直接用一个网状一喇叭口形态。模型模拟也好比喻也好,都要有物质才有模型。这个模型只能放到地面上,放到无重力太空就失效了,说明空间若是物质的也不能变形。天体外的空间是空无的,天体的引力作用不了空间,造不出这个型。说质量使空间弯曲,你说不出是怎样作用和影响天体质量外的空间无质量。若把天体虚拟的场及场强的空间分布当作空间形状,只能是空心球形而不能是曲圆锥状,因为引力场强指向重心并包围天体,大天体没有圆锥形的,所以根本不会有一侧开放一侧收紧的形状的空间场。
    相对论者说光在一个大质量天体附近弯曲的四维时空中,要走弯曲的路线,并把这种弯曲路线称为测地线效应。所谓测地线是球面上的短程线,是与球心在一个平面上的圆周线的线段,地球仪上的经线和赤道线都是最长的短程线,大于零度的纬线都不是短程线。相对论动用了测地线概念是为了说明光线弯曲仍走短程线。这种说法用在地球上的空中运动尚可,如飞机的航线;用到光上则是错误的,光要在空间或在透明介质中才能传播,不透明的圆球或曲面,光穿不过去,也不能如车船贴圆球或曲面的表面上运动,哪来的光走测地线。光走短程线或测地线之说,把光投放到黎曼几何球面空间中,忘记了数学的空间是抽象空间,跟光扯不上任何关系。任何几何的空间都是主观的空间,客观上不存在,因而哪种几何的空间都不可当作实际的空间。相对论者利用黎曼几何建立的所谓时空弯曲等于能量-动量张量的所谓引力场方程,是用黎曼几何的球面空间及曲率参杂物理概念来冒充天体作用,再生搬硬套到目标天体上说是它的引力场。相对论引力场除了把一个球状天体计算成某一直径的黑洞外,不能用来求解进入其场中物体的受力或运动,因为所谓的引力场方程中竟然没有明确的引力因素。
    大天体的轮廓都是球形,能说天体外的空间是球形吗?物体的形状各式各样,能说物体外有各式各样的空间吗?空间包裹天体,空间与天体的接触处是天体的轮廓界面,归天体所有不属于空间,不能看作空间的边缘。物体占据的物质空间等于物体,物体外的空间大于物体。黑洞是天体,自然有体积和表面轮廓且应该是个球体。黑洞的体积占据了部分空间,球外的空间仍然是空无,没有直曲之分。儿童玩的玻璃球比篮球的表面曲率更大,相对论者不会说玻璃球外的空间比篮球外的空间更弯曲吧。若黑洞跟玻璃球一样大小,请相对论者来说说二者周围的空间有什么不同。地球表面有大气层,如果把地球比喻成鸡蛋,大气层看作蛋壳,用弯曲概念来描述,只能说局域的或表面的大气层弯曲,不能说整个大气层弯曲。这好比说蛋壳的表面或碎片弯曲,不能说整个蛋壳弯曲。大气层包围地球表面,是地球引力和地表面的承托所形成,大气层是物质的,说大气层随地球表面弯曲可以,说忽略大气层的地表面外空间或大气层外的空间弯曲,就要找出空间的表面或分离出局域空间。
    空间弯曲不是名人说有就有,此说经不起简单的逻辑分析。理性上,空间的直与弯是物体在空间中的行为所决定,经典力学认为宇宙空间平直是因为物体运动和测量要用直线;相对论说天体附近的空间弯曲是因为运动物体受引力和惯性离心力影响走曲线路线。黑洞是运动的,若黑洞从某一空间位置运动到一个新位置,原位置的空间是继续弯曲还是恢复平直呢?若继续弯曲说明空间是塑性的,恢复平直说明空间是弹性的,这还是空间吗?这不是一块物质材料吗,还要有质量和密度吧?空无的空间不会弯曲也不会收缩,这是简单得不能再简单的道理。忽略物质的空间就是空无和虚空,它容纳物质的存在和通过而不留痕迹,除此再无任何事物因素。若黑洞使空间弯曲,黑洞运动通过后是否留下空洞?若不能留下空洞是空间自己弥合的吗?这个问题空间弯曲说者该怎样解释。
    尽管有相对论的空间弯曲断言黑洞发不出光,但人们还是认为黑洞无光在黑洞引力上。人们认为黑洞的引力无穷大吸引一切,连光都不能逃离,所以把无光当做黑洞的标志。黑洞无光按现有黑洞理论说,表现在两个方面:一是黑洞本身特性发不出光,二是不反射外界射向它的光。然而人们没有注意的问题是,黑洞是不是本来就无光可发。若有那种引力塌陷天体,可能的情况有二种:一、刚形成的天体核心还没有发生热核反应而无强烈的光。二、曾经发过光的死寂天体,已无热和光或只能发出点远距离探测不到的微弱的光。关于黑洞的可能要有许多,最大的可能是:根本没有人们设想的威力无比的黑洞。

    2016年8月30日 于吉林松原

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    28.引力不能作用光

    引力能否作用光,以黑洞为中介说引力与光比较合适。长期以来,人们想象中的黑洞并不发光,但不是从该天体可能无光着眼,而是认为黑洞的引力极大把自身发出的光拉回把外来的光吸住,所以成为不发光的黑暗天体。引力不过是物体发出吸引别物体的一种作用,将物体间自然的吸引作用认定为引力是人的主观认识,客观上并没有一个叫做力的东西在两天体上从此至彼的连接起来并传递作用。物体间有引力,光与光之间没有引力,物体与光之间能有引力吗?若有引力是不是除物质吸引光外还要有光吸引物质?

    (一)光为何物

    光为何“物”?当初有牛顿的微粒说和惠更斯的波动说,后来有麦克斯韦的电磁说和爱因斯坦的光量子说。现代人多认为光属于电磁波,也有一些人主张光由光子构成。光的折射、干涉、衍射、偏振等现象,要用波动才好解释;光的反射用光子好像容易解释,但用波动同样能解释;光电效应似乎用光子好解释,但光电子的发射只与光频率有关与光强度无关还是没有合理的解释。以上关于光现象的解释比较:光子说勉强为之,还有许多问题值得探讨;波动说更好些,理论也比较成熟;电磁说将无线电波、微波、可见光、伦琴射线、伽马射线等统称为电磁波。光归属电磁波,电磁波属能量光要属于能量。
    迄今物质的发光机理没有一个完备理论,人们提到较多的是玻尔的氢原子模型理论。此理论大意是:当原子吸收了光子或热获得了能量,原子的核外电子处于高能级激发态,会向能级较低的激发态或基态跃迁并释放出能量,表现为辐射不同频率的光。这就是说,光不是原子核也不是电子释放了其构成的再微小粒子,光是电子在不同定态跃迁时放出的能量。电子从高能级态跃迁到低能级态发出光后,还要吸收能量再跃迁返回到高能级态以维持继续发光。玻尔原子模型中电子定态跃迁放光理论,原子不过是光能量的传送器或转换器,还是没解决光从何来。本来,玻尔理论以研究氢原子的电子轨道和能级为主旨,产生的发光解释可说是副产品。
    尽管许多人主张光由光子构成,但光性质主要表现在波上。体现光波的参数是频率或波长,不同颜色的光根据频率高低而不是光子的异同。光是振动的横波,横波有波峰和波谷。有关光的性质,人们只用到频率、波长和光速,但没考虑光的波峰或波谷。光与频率有关也就是与波长有关,光波衍射和光量子作用显然是与波长有关,而波长要联系半波长的波峰和波谷。托马斯•杨的光的干涉实验中,两波峰或波谷相遇作用加强产生亮条纹,波峰和波谷相遇效应抵消产生暗条纹,说明光波的峰谷能量突出且相当。水中的波浪有能量,能量在于波浪的波峰。水波的波峰是单向峰,光波的峰和谷相当于双向峰,即波谷也等同波峰。光波的波峰表现能量,或许光波峰谷关乎光的粒子性。
    光的频率是光波的频率不是光子的频率,因为单个光子直线运动不可能有横向振动的频率,多个光子群体运动也无法说明一定有整齐周期的波动频率,例如与光子有一比的太阳风粒子和宇宙射线粒子就没有频率。可见光的频率在3.9*10^14-8.6*10^14Hz之间,其中有无数种频率。光子说恐难以解释:不同频率的光是否要有不同的光子,若光子大小相同为什么有不同的频率?黑洞吸引光的问题在于光子,伽马射线的粒子性比可见光强,按理说引力更能束缚伽马射线,可偏偏看不见黑洞发出光,却能探测到发出伽马射线甚至X射线,这不可能是引力吸引谁不吸引谁的偏好。波动的频率来源于波源的周期振动,光的频率也应与某种周期(如原子振动周期)有关,或许找到这种周期才能真正认识光的本性。

    (二)光子是粒子吗

    光子是光量子的简称,有说它只是一种能量传播(即电磁辐射)的载体,又说它是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子。上面说法在说光子有量子性又说光子有粒子性,本文主要探讨光的粒子性。光子若是一种粒子,它要与物质的组成有关,物质的构成除电子、质子、中子外还要有光子。若这样光也要有质量,光子受引力影响自然合理,而且在一般的物理问题中就能表现出来,不必非得质量大到能使天体变为黑洞时才能表现引力对光的影响。若引力对光有影响,就不是简单的光线弯曲了,太阳光与灯光应该有不同的光速。若黑洞能吸引光,则射向黑洞的光要被加速,那可真有超光速了。
    光子与物质粒子比较有许多不同之处。两束不同颜色的光交汇,过交汇处仍走原来的光路且颜色不变(只有交汇处颜色混合);两束物质粒子的运动轨迹交汇要发生碰撞,碰撞后运动要发生散射变化,若有光粒子要与物质粒子交汇状况近似。光能通过不同形态的透明介质,光在不同透明介质中有不同的速度,但通过后再到原介质中又能自动恢复原来速度;物质粒子不能通过透明的固体,在非固体介质中要减速,通过介质后不能恢复原来的速度。物质粒子间有引力作用,小颗粒要吸附到大颗粒物质上;光总是均匀分布,若有光子总均匀分布就说不通。从光与物质粒子的性质不同,可判定光不属于物质没有质量,那就不能被物质吸引,若能被物质吸引,哪能有充满空间的光呢。
    光属于能量,光子有能量没有异议,这能量是光子自带还是光源分配并传递给一个个光子上也是个问题。若能量在光子上,不管是外加还是内存,为什么光子在空间传播不耗散掉。单个光子容纳能量微不足道,能量应该蕴含到光波上,是光波有能量。能量是什么?目前看是物质粒子的运动,是热量,是电磁辐射。能量不同于物质,物质的构成和属性不可借鉴和参照到能量上。能量从物质中释放出,以波的形式运动,它有强弱的量度而没有质量成分。物体的热能是物体内部分子的振动,是物体的内蕴能量。热产生光,光和热辐射及无线电波是物质的外泄能量。黑洞不发光若是光被黑洞引力吸引不能逃脱,就有光被封闭在原子中出不来或脱离原子又被引力拉回两种情况,但这两种情况都说不通。
    光子没质量或可算量子。光子或有质量或无质量,不能在不同运动状态下从无质量到有质量,说光子有质量且分为静质量和动质量没有道理。这似乎要把光子没从原子发出叫做光子静止,从原子中发出的光传播叫做光子运动,光子静动对应的质量分别叫做静质量和动质量,但没有实测的根据。质量是粒子所含的物质成分,若静与动的不同状态物质成分有增减,这种物质成分是怎样进入光子里的?光子被吸收了又怎样把物质成分丢掉的?问者得不到解释。因为,把光子的质量分成静或动的质量的人,既拿不出静止的光子摆到桌面上,也没有抓一把运动的光子做动质量测量。

    (三)光运动不同于物质运动

    物体运动与光运动的比较:一.物体的运动有直线、曲线和绕转等形式;光的运动也有直线和弯曲(准确说是折弯)形式但没有绕转形式。二.物体运动不考虑形体时想象为一个质点行动,运动过后只有曾经的轨迹而没有痕迹;光的运动向四周发射,研究上多以光线形式,光线前端无限延伸光线末端始终在光源处。三.物体的运动要受附近天体的引力影响;光线的弯曲运动因运动路线上介质的影响。四.物体(应该说天体)的绕转运动在于原始物质团旋转形成天体后继续旋转;光线没有旋转运动,说黑洞表面的光线绕黑洞旋转没有事实根据和成立的逻辑。物体与光运动的区别本质上还是物质运动与能量运动的区别。
    光传播速度与光源的运动速度无关,就说明光不是物质。一个物体的运动又受别物体运动影响,表现在一个物体上两种速度的叠加或合成。火车上一支枪向前射出子弹,子弹的速度是叠加速度,等于火车的速度加上子弹速度。子弹向别方向射出,速度等于子弹速度与火车速度的合成速度。光就不是这样,地面上光源与火车上的光源发出的光速度是一样的,不同速度的天体发出的光速度都一样。光速与物体速度不能合成或叠加,不同方向的光速也不能合成。光线与光源的运动方向垂直,假设光速与光源速度相近,光线要斜向后方而不同于物体速度合成的斜指向前方;斜向后光线是两种不能合成的速度产生的视觉效应光线,因光线离不开光源而光源前进看起来是斜向后方光线,光还是按与光源运动方向垂直的方向前进。
    光的描述中,许多时候把光当作光线,其实并不存在光线(除非人工光线),是光的直线传播给人以光状如直线的感觉。光的直线传播是光在均匀介质中的情况,对于不均匀介质中光要发生折射,这种折射可看作光线弯曲。人们忘记了光在天体附近大量存在物质粒子的空间要发生折射而弯曲,附和相对论的光线经过大质量天体时空间因质量而弯曲之说。若星光真的在恒星附近通过光线弯曲,不能排除恒星轮廓外离散物质的影响。任何一个恒星,都不会像铅球一样有一个光滑的表面,表面附近很大距离内要有许多粒子物质,如太阳风粒子,还有色球层和日冕的粒子密度不同。光线经过太阳附近不均匀介质必然要发生折射,不是引力作用所成。
    引力的作用方向与光的运动方向都是单向的,但二者的方向相反,引力的作用方向指向内状如往回拉,光有方向向外辐射往外跑,说引力能吸引光,要怎样作用呢?还真不好说。力与力有抗衡或抵消,如引力与惯性力。光的辐射不是受力运动,引力与光辐射间没有力的抗衡或抵消,引力就不能改变或制约光的辐射及速度。引力能作用物质不能作用能量,从光不属于物质属能量的本性来看,可以说引力不能作用光,说引力作用光是伪论断应该摈弃。光与引力有关系的主张是黑洞的理论基础,黑洞存在的前提是引力能吸住光,当研究发现光与引力无关时,黑洞无光就要从别的方面考虑了。

    结束语
    光在均匀介质和真空中直线传播,在不均匀介质中要发生折射表现为光线弯曲。科学界大都认为引力能作用光,均承袭于名人理论。牛顿认为光由物质微粒构成所以受引力作用,爱因斯坦认为光线弯曲是空间弯曲所致,都没有正确认识到光本性与光的传播。天文观察中有名的现象,如什么引力透镜、爱因斯坦环、爱因斯坦十字等,这些现象有的也出现在地球大气层中,都认为是星系中天体引力作用光造成并不合适,深空中现象都应该与光通过星系内天体物质和弥漫物质的折射或反射有关,是物质而不是引力使光线弯折,所谓引力透镜应该是分散物质构成的透镜。

    2016年8月17日 于吉林松原

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    29.加速运动的电荷不能产生电磁波

    不知什么人什么时候作出大胆断言,说加速运动的电荷能产生电磁波。
    电荷是人类没发现电子时的概念,那时人认为电分正电和负电,于是便有正电荷与负电荷。至今电荷概念,说法不尽相同,有材料说带正负电的基本粒子即电荷,有材料把电流中的电子看作电荷。本文对电荷理解是:电荷是物体静电或离子带的电子,粒子或物体得到或失去电子称带有电荷简称电荷,得到电子的带负电荷,失去电子的带正电荷。
    交变的电场和磁场统称电磁场,电磁场在空间传播即电磁波。电磁场是能量不是物质,电磁波是振荡的电磁能量运动,穿透导体释放到空间。典型的电磁波说法:变化的电场会产生变化的磁场,变化的磁场会产生变化的电场,形成统一的电磁场,电磁场由近及远传播形成电磁波。这种说法表示电与磁各完成一次振荡后就互相产生永远存在下去不太合适,而事实是交变电场源和交变磁场源都持续振荡把电场和磁场由场源向远方持续传播出去。
    电荷与电子有联系但不是互用概念,电荷表现在静电事物中,电子指导体电流中粒子。电荷移动不能称电流,电子在导体中运动才能称电流。交变电流产生交变的电场和磁场,交变电流不是电流中电子速度的变化,而是电子数量多少的变化,电子多电流就大,电子少电流就少;电流大时产生电场和磁场就强,小时产生的电场和磁场就弱,电场和磁场的变化就是电磁场强弱的变化。
    电荷依附于载体,电荷周围有自身产生的电场。电荷随载体运动而运动,这种电荷运动不同于电子在导体中运动。在附近没有其它电荷或电源的条件下,电荷静止时电场静止,运动后电场随之运动;电荷匀速运动电场也匀速运动,电荷加速运动电场也加速运动。这种电场随电荷的运动不过是电场动起来离开原位置而已,不是电场本身的变化。
    静电荷有人们想象的均布辐射的电场线,有人画出加速运动电荷的向运动方向后方偏斜的电场线,企图证明电荷有加速度电场发生变化却有错误,电场线是虚拟的不会因电荷有加速度偏斜。电荷运动与电流中电子运动是不同运动,电荷运动不能看作电流。电荷运动使自身电场运动在牛顿力学范畴内不属于电磁学变化,因而这种运动的电场不是电磁波。比如风沙环境下运动的汽车,车身上有许多静电荷,并没有电磁波产生。
    假设电荷运动能产生磁场也要随电荷走开远去,而且这个想象的磁场既不是静磁场也不是交变磁场,不是电磁波须要的磁场。运动电荷不产生交变的电场和磁场,根本没有电磁波。有材料说洛伦兹说过“运动电荷能产生磁场”,若他所说电荷指电流中的电子,倒是正确的。
    电磁波是比较完备的理论,加速电荷产生电磁波之说不来自电磁学专家,故此说法的可能不是为电磁波而说,甚或是有人为“加速质量产生引力波”编造的论断参照和铺垫。加速电荷产生电磁波论断本身不成立,类比推论的加速质量产生引力波有失依据必然落空,信奉引力波者为理论上引力波产生还是另作他谋为好。

    2016年6月21日 于吉林松原

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    30.中微子理论需要完善

    科学事物理论的预言、描述和解释,能给实验以方向和目标,实验的成果和验证又证实和发展理论并促进应用。中微子研究是粒子研究的重中之重,但没有一个完善的理论来引领指导。网上搜索关于中微子的前世今生,发现中微子的理论基础实在薄弱,甚至说明不了中微子的存在意义。对于这样一个实验研究突飞猛进理论描述踟躇缓行的科研项目,实在是不和谐,由此提倡对中微子理论做完善处理很有必要。本文实话实说,指出中微子理论不足之处供读者参考。

    (一)中微子概念先天不足

    中微子概念是科学家泡利1930年末提出的,他说:“我有一个置之死地而后生的想法,为了确保能量守恒定律的正确性,我认为在贝塔衰变的过程中,除了发射出电子外,还有一种神秘的看不见的粒子,就是这种粒子带走了部分的能量……”。
    1931年的时候,泡利又一次在物理学大会上提出并修正了他的看法。他说:“这种粒子是不带电的,没有质量的,也是不与任何物质发生作用的,所以我们是探测不到的。”后来泡利发现自己提出的粒子不能被探测到,他认为自己“做了一件糟糕的事情”。
    泡利当初把这种粒子叫“中子”,后来费米提倡叫中微子。
    中微子概念所以提出,是因为原子的贝塔衰变中发现能量不守恒,也就是说原子贝塔衰变有能量损失。损失的能量去哪了?当时考虑的是发射粒子带走了能量。经检验不是发射出电子带走了,那只有认定别种尚未发现的粒子带走。然而,据实验研究说每衰变发射一个电子只能发射一个中微子,而且中微子大小只有电子的百万分之一,给人以疑问粒子这么小能满足带走能量的要求吗?
    能量守恒定律的表现,要在一个封闭与外界隔离的系统内试验才行。然而与外界隔离切断物质传导通路容易,难以隔离电磁辐射能量的外泄。这就是说,能量缺损不只有粒子带走那么直接,主要还是电磁波辐射带走能量,原子衰变时也有电磁辐射如贝塔射线和伽马射线。
    开初说有中微子存在且有事做,算猜想,属预言或预见,但说中微子没有质量就不对了,没有质量的粒子要算粒子的魂魄,硬说有只能算虚拟粒子,它怎么做事?若说粒子能带走能量,只有实在的粒子才能办到,虚拟的粒子本身都不存在还能带走什么。从这个意义上说,泡利的中微子推论是空说虚言,没有实质意义,说了也是等于没说,老先生不必后悔和自责。
    科学总有些不知是特性还是怪异的现象,就是只要理论上有人说存在什么,总有人认真用心地进行实验研究,不管当初说者的推论合不合理性成不成立。这样做不都是坏处也有好处,中微子实验就是把理论存在不充分变为实际存在,乃至取得多项重大发现,彰显实验研究者之功。

    (二)中微子存在来路不明

    大家都知道中微子能带走能量,但没人给它构成物质的功能和地位。物质粒子中的原子由核外电子和原子核中的质子中子构成。中微子若真的存在就要算物质的组成部分了,就要有它在原子中什么位置起什么作用的问题,而且还要有一个原子中有多少个中微子问题。
    物质的质量存在与否完全可从逻辑认知,不必要等待检验发现或迹象推定。只要是正常粒子,就是物质的(所谓的光子引力子要另当别论),一定要有质量,这是粒子的逻辑和理性。中微子出发于物质,不能与物质无关。等到发现中微子振荡才认可中微子有质量,尽管这质量姗姗来迟,但也没产生明面上影响,只是暴露出物理学中存在着迷信和不顾逻辑。
    科学家说中微子的大小是电子的百万分之一,难怪不能直接发现。这么小粒子能带走多少能量呢?粒子特别小质量就特别小,不管多小只要有质量就属于物质粒子。赋予中微子质量,可是大事,这等于给了中微子存在发放出生证,它作为一种粒子说得过去了。由此以往的原子学说要改变了,因为原有的原子学说中没有除质子中子电子外的粒子说明;然而应该补充的原子学说并没有建立起来,没人愿说明中微子在原子中的位置并有相应功能。
    关于中微子来历有权威说:“这种粒子不是原来就存在于原子核中,而是衰变产生的”。权威强调的中微子由衰变产生,指的是中微子不由原子粒子中完整分出,是衰变行为造成的无孕催生。不可否认,衰变生出粒子总要有孕,算宫外孕也是孕。中微子是有质量的粒子,有质量的粒子就不是虚空的就要求粒子有成分,产生有质量的粒子必然要求原子中有未知物质提供成分,妇再巧也要做有米之炊。说中微子不存在原子核中,靠衰变产生,又如何保证衰变出的同种中微子成分相同和大小一致?
    衰变是一种事物行为而不是事物实体。打一个比方(以土地当原子,金元宝当中微子,刨地动作当衰变),一位老农刨地刨出金元宝,很明显是实体的土地中埋有金元宝,而不是刨地行为产生出金元宝。就算刨地把什么刨碎了变成金元宝,这个破碎的东西也要是个原来就有的实体事物——多个金元宝粘成一块。中微子不从原子中产生由衰变产生,就等于说不管在什么地方只要不断刨地就不断有金元宝掘出。按道理说,科学的理念不能指望在刨地行为上,要探测金元宝埋在土地中什么位置有多少,使刨地准确些避免不必要的劳累。
    平心而论,人们对事物认识要经过片面到全面的由粗到精去伪存真的过程。原子公认由电子质子中子构成是原子的早期认识,原子框架内再有尚未发现的微细的中微子或别的什么粒子也不是不可能的,但不管是什么粒子,它一定是该原子的构成成分。

    (三)中微子作用的不合理处

    中微子有小、轻、快的特点,说它小是小于电子的百万分之一;轻是说它几乎没有质量,是发现中微子振荡后才赖乎情地认可它有些许质量;说它快是它以接近光速的速度运动。为什么这么小、轻、快,没见有根据的解释,小和轻反映它运动的快似乎合理,但小和轻能起到的作用可能也微弱轻小,能担当起带走能量的重任吗?
    “中微子是一种不带电,质量极其微小的基本粒子,以光速前进,基本不与现有物质反应。”
    中微子反应,是什么反应?只能是核子反应但不好说明。中微子通过物体时,要与物体中粒子发生碰撞,碰撞结果有穿过、反弹(包含偏转)和被吸收,这说不上是反应。中微子的基本不反应与不反应所差无几,发现它实在是难为人。也有说它仅与少数的氯和氢原子反应,也就是说它与大多数的氯和氢原子还是不反应,这不有些奇怪吗?中微子若以光速前进,就不是物质是能量了。
    “宇宙中中微子非常非常的多,平均每秒钟就会有1万亿个中微子穿过我们每个人的身体,中微子是宇宙中数量最多的粒子之一,茫茫的宇宙空间中,大约每立方厘米的体积内就有300个中微子。”
    科学家就是有能耐,穿过人身和宇宙空间的中微子数量都能计数出来。看来人体对中微子耐受度极大,那么多粒子穿过身体而不受伤害,用粒子非常微小也说不过去,伽马射线的伽马光子比中微子大不了多少,人还是受不了它的辐射。穿过人体的粒子不可能分无害粒子和有害粒子吧?尽管有史以来人们对海量中微子穿身习以为常,但知道真相还是有点不寒而栗。
    “中微子可以自由地穿越一光年厚的铅层,而很可能不会打扰其中任何一个原子。”
    为什么去穿越铅层而不是别的物质层呢?因为铅层防辐射最佳,以铅层为前提就甭提别物质了。可是中微子对人体无辐射损害,看来用铅层有些多虑了。穿越铅层还不会打扰任何一个原子,这要中微子绕着原子走,或铅原子看见中微子来了赶忙躲开。中微子穿越铅层的说法,看似称颂中微子的神通和本领,恰在糟践中微子科学。一光年厚物质的尺度不可想象,这种说法肯定不是从实验中得到结论,客气点说这是理论家开宇宙级玩笑。
    中微子研究硕果累累,意向上准备开发的中微子应用项目很多,除了中微子直线通信外,还有建立中微子天文学和中微子地层扫描甚至中微子武器等。人们的设想很丰满,但现实很骨感。这些应用中微子都要求粒子不穿透物质,中微子能畅通无阻地穿过地球及所有物质,出现的反应却寥寥无几,你用什么物质来接收及接收到的粒子数能符合显示要求呢?即使能看见还不是过眼云烟。中微子应用研究要解决它的穿透问题,寻找它还能跟别的什么粒子的反应,不穿透物质是应用的关键,不穿透才有反应才能谈到应用。
    人们宣讲中微子应用,基本上是仿照电子的应用,人们常拿电子发现时不知用处而后来在社会各领域都要应用为例,说现在不知中微子有什么用不等于将来没用。其实二者的性质和行为大相径庭不可比拟,电子依赖强大的电磁机制及电磁波,中微子属于差不多最小粒子且不属于能量的波,特别是中微子独往独来难与别物质交往共处,因此拿中微子模仿电子恰似东施效颦。

    (四)中微子从振荡到转变解释为难

    振荡,与振动、晃荡近意。在振荡与振动两个词中,一般的理解,振荡要比振动的动作幅度大。转变,就是转化、变化的意思。振荡怎么转变了呢?由振荡到转变很难找到理性上的联系,说振荡就是转化或就能转化都说不通。中微子振荡,也就是中微子在飞行途中发生了振动或晃荡的意思,怎么又发生转化或变化了呢?
    现发现中微子有三种,以后能否发现新的种类还不好说。中微子振荡被发现后,科学家说振荡就是不同种中微子的转变,就是说一种中微子一振荡就变成另一种中微子,变成的另一种中微子再振荡又变成别种中微子,这样变来变去能变出好多种,似乎原来有一种中微子足够了。因此这里有问题在三种中微子都会振荡,是变过去再变回来还是变过去不变回来,是只变三种其中的一种还是余下的两种都变?
    当前对中微子振荡的说明:“原则上三种中微子之间相互振荡,两两组合,应该有三种模式。”但谁转变谁的问题,没有明确说法。有关材料上关于中微子振荡引起转变的行为好像是:电子中微子发生了振荡,变成μ中微子;μ中微子振荡,变成τ中微子;还有第三种转变不知是电子中微子转变成τ中微子还是反之也无定论。现有转变形式都是A转变B、B不转变A的单向转变,若相互振荡转变,即A转变B、B再转变A,要有六种振荡模式,显然不对路违反三种模式的定论。尤其现实的是:两两组合的粒子相互转变同时发生跟没转变一样,只是二者换了位置而已。
    人们对粒子能发生变化早已熟知,原子不是通过衰变从一种原子变为另一种原子吗。这就有一个问题,一种中微子振荡仅是运动形式的变化,而不同种中微子是中微子的本质上不同。形式上的变化不代表本质的变化,由形式的不同推导不出本质的不同。不管怎样说,中微子振荡与转变是两种现象,振荡表现为幅度和频率,不代表粒子本质的变化,就算转变可由振荡引发,也是依附转变的前奏和表面现象,起不到决定本质变化的作用。根据现实的研究状况可说,中微子转变的内在规律还没有发掘出来。
    中微子在飞行途中发生转变,要有因由,是否在中微子刚制造出时就输入飞行转变的程序而变化?神话中孙悟空要变什么先要摇晃一下身子,所以有“摇身一变”说法,中微子振荡莫不是变化前的扭身摇晃,有此晃荡才能转变。难道中微子跟孙悟空学的,若那样真该“今日欢呼孙大圣”,借他的火眼金睛识别一团团一拨拨的幻觉波和无质量虚粒子。中微子转变给人以想象是怎么变,是飞行途中受外界条件制约被迫的变还是随意地自主的变,还真不好说。由于有变化和不变两种状态,是否要区分原有不振荡的中微子与振荡转变的中微子?理论上还有许多事要做。
    发现中微子振荡了,又发现转变,这应该是两种性质,各有各的机制。把二者说成同理同体,难免用一码事掩盖另一码事。每一种事都要对应多种问题,每解决一个问题就是一种发现,被遮蔽掩饰起来的一种事,损失的就不是一个发现。

    结束语
    中微子研究得诺贝尔奖四次,广大研究人员欢欣鼓舞,大众对此科研项目表现出极大的热情和拥护。关于中微子理论描述的论文可能很多,但热爱科学的老百姓没兴趣没能力研读,大家希望看到听到平易近人科普性的知识,而不是陈旧老套的过时说法。非论文的描述是科普的说法,也要算作理论或理论的一部分,豆苞也是干粮。让更多的人了解据说是在宇宙起源及演化中扮演着极为重要的角色的中微子,对提高大众的科学素质进而获得大众的赞美和支持好处多多。

    2017年3月22日 于吉林松原

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    31.量子行为神奇中的理论问题

    科学家说:“在量子世界里,量子就和孙悟空一样,会分身术,可以在两个不同的空间内同时存在。它也可以驾筋斗云,把客体信息,用量子隐形传态的方式从一个地方传到另一个遥远的地方。”这样的能耐不就是有神的法术或就是神吗?封神来源于古老的传说和创作,归根结底还是人创造出神。当今量子所表现的行为超越以住的神,例如科学家说量子纠缠能以瞬间飞越十万光年的银河两端,孙悟空用一个筋斗十万八千里来比试肯定他翻不起。能够发现和利用量子,终归为驾御狡滑又有神通的量子科学家神乎其神。短短十几年,我国量子科研独步天下领跑世界,捷报频传喜迅接连,如取得了量子密钥量子隐形传态反事实量子通信量子计算机等一系列超越英美的成果,大众赞美如潮,翘首以待量子应用到自己生活的方方面面。(本文未注明的引用都是科学家的话)

    (一)量子纠缠好神奇

    量子纠缠,是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森塔尔三人质疑量子力学完备性,在1935年提出的被称为爱波罗悖论的论断。爱因斯坦等人通过思想实验在理论上发现量子有纠缠的特性(有人说他们以静止粒子角动量为零纠缠态粒子必然要相反旋转的理念推出的),却解释不了这种纠缠的鬼魅般隔空作用。实证的出现,据说是在一九八二年,法国物理学家艾伦•爱斯派克特实验组经过实验,证实了微观粒子之间的确存在着“量子纠缠”关系。
    量子纠缠态不是自然存在的,自然界里的粒子状态基本都是杂乱无章的混合态,需要人工制备成纠缠态,即要人工改造成两两或两个以上的纠缠态,让量子纠缠起来才好使用。若这样,可不可以说量子纠缠不是自然规律而是人工规律?还有问题是,迄今有关量子行为的科研都是用光子,把光分成小份充当光量子,还没有人用实在的粒子如质子、中子或电子制备量子和量子纠缠。这不知是量子应用没到粒子阶段还是超越了粒子阶段,是不是量子行为本属于光学特性。
    量子会发生纠缠,量子学家解释是量子是非定域事物,非定域就是不受通常的时空限制和影响。非定域性来解释非但没有说明为什么量子会纠缠,而且还等于否定了量子传输受环境的时空变数影响。爱因斯坦早就指出:量子纠缠所体现的量子力学非定域性与作为经典物理学基本观念的定域实在论之间存在根本矛盾。此说没说量子行为有错但也不被量子力学所接受。有些莫名其妙的是,不知量子学家为弥合这个矛盾还是顾忌爱氏伟人的名气,每每表示量子的某种行为时总要声明没违背爱因斯坦的什么什么,其实你的理念违背了相对论爱因斯坦也不见得说你错只是认为你的理论不完备而已。
    量子纠缠极易遭到破坏,“其表现为,对一个粒子的测量,可以导致整个系统的波包立刻塌缩,因此也影响到遥远的与被测量粒子粒子纠缠的另一个粒子。”“这个现象是因为在量子力学的层面上,在测量粒子前,你不能定义它们,因为它们是一个整体;不过在测量它们之后,它们就会立刻脱离量子纠缠状态。”纠缠程度弱量子行为效果不佳,不能通过测量改变;纠缠程度强一测量就改变,测量就没有必要甚至是要避免的行为。量子因人工制备有纠缠,还是要有测量,因人的测量损坏纠缠状态,损坏分不彻底破坏和彻底破坏,可能与观测或测量的轻重有关。
    量子纠缠被破坏不彻底的情况:“当两个电子之间形成纠缠时,事情就会变得非常有意思。它们的状态应当是同时处于朝上或朝下的叠加态,但在被观测时,则总是表现为一个朝上,另一个朝下的状态。这两者之间建立了某种完美的关联性,当你观测其中一个粒子,那么此时另外一个粒子就会自动变成与其相反的状态。”处于纠缠态的两个量子,根据量子力学的“不确定性原理”,在被“观测”之前,其状态“不确定”,但二者的状态是一致的。一观测就变态了,由相同的某种状态变为不相同或说相反的状态,可能要算一种纠缠变为另一种纠缠,看来量子态转变有时还有规则,有规则就有用处,量子纠缠的有用应该在规则上。
    量子纠缠被彻底破坏的是:“一旦确认该光子对是纠缠的,纠缠也会因此测量而消失。”人类一测量,量子就脱离了纠缠状态的行为,似乎量子有人情味害羞,好像恋人初次拉手或拥抱被人撞见立即分开一样。量子纠缠和对测量的感知,显示量子具有灵性,它推翻了古人“流水下滩非有意,白云出岫本无心”的客观事物没有灵魂的观念,重新泛起沉寂多时的万物有灵论,若再善解人意就更好了。测量粒子状态或用仪器,但不同与测量物体形状那样用尺或其它工具可把被测量物翻过来倒过去的接触测量。量子纠缠因测量破坏而消失,看来量子纠缠不能测量,为什么纠缠态被破坏跟纠缠态为什么成立同样纠缠?总要有个说法才好。人的测量或观测把量子纠缠破坏了,量子行为也就失效了,若想利用量子行为还要重新发放量子纠缠。
    量子纠缠神奇,但对纠缠有影响的“观测”表意不明确。观测破坏了量子纠缠,观测是何种行为?顾名思义,观测是观看测量,观看是动眼,测量是动手。动眼动手的重点不能在动眼上,而应该在动手上,动手也就是某种操作使量子受到扰动,因为任何动手总要用眼看着,“观”可省略。观测的“观”难免给人以误解,使人认为眼睛一看量子状态就变了;其中的“测”因有观字引领,也容易理解为看着估量一下量子的变动幅度和方式,忽略动手行为不认为是测量。对于主办方或自己人来说,不用观测用测量也不太合适,量子发生纠缠了你还要测量纠缠的程度吗?这里有问题在于,敌对势力或犯罪行为因纠缠破坏破译不了量子密钥,但他不断的测量让你的绝对保密通信不断地遭到破坏也是问题。
    “量子纠缠的作用速度比光速还快。最近完成的一项实验显示,量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍。”此说玄得狠,要把人们的理念引入新的误区。准确测量光速并不易,比光速快一万倍还能够准确测出来,试验者要比量子神一万倍。量子纠缠理论上的存在,也没说有超光速问题。因为纠缠态若有也不可能是传递过去的,即没有一个从A量子到B量子的运动转移过程,而应该是两量子以感应方式跨越空间的直接干涉或影响。

    (二)从量子隐形传态到反事实量子通信更神奇

    量子隐形传态是量子纠缠的一种奇妙应用。据说这种技术已被“实验所验证,已成为量子通信等的重要物理基础,已开辟出具有潜在应用价值的新技术”。一个“潜在”,可包罗万象,今后无论什么新技术都可与量子挂钩都要受量子的恩惠,此说即表现出量子的神通又表现宣传者的高明。量子隐形传态如同神界故事,描述量子的话也媲美神话,未来生活在量子技术里的人们将过着神仙般的日子。但愿人类暗自窃喜切莫高调张扬,小心“天也忌”。
    科学家说:“量子纠缠,通俗讲有点像心电感应,比如说我俩现在见过面,已经达成一些默契,然后我回合肥,你在杭州,你特别高兴的时候我也会特别高兴,你特别痛苦的时候,我也会特别痛苦。”然而,传输一个人的高兴和痛苦的心情体现和感观表现的难度肯定不小,因为一个人态度经常变化而不固定,这就要接收方不能有自己的态度始终复制发出方的态度变化,要保持较长时间单方向的态相变动。量子隐形传态要利用量子纠缠,终了还属于量子纠缠,这个传态描述没什么新意,或许有某种深邃奥妙的内涵不便披露。
    量子隐形传态,不需要量子显身露面,好像只要量子在背地操作就行,其实量子在背地也没什么动作,是人操作了传态而没有操作量子,因为量子一操作就变态,所以不能随意摆弄量子。隐形传态传输的不是量子本身,而是传输量子的“态”,这个态或许算作量子喜怒哀乐的表情态度,实际是量子的状态或某种动态。量子态有多少种没人说明,只说量子有上旋下旋左旋右旋等不同方向的“旋”表现的“态”。看来量子的方位意识强烈且精确。
    量子隐形传态是一种全新的通信方式。它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,在量子纠缠的帮助下,待传输的量子态在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带输送,就能在另一个地方神秘地出现。这种隐形的传输,被人用与量子无关的常规事物演绎得出神入化,变传态为传物,如说“存放着机密文件的保险箱被放入一个特殊装置之后,可以突然消失,并且同一瞬间出现在相距遥远的另一个特定装置中,被人方便地取出”。这种现象不像“传态”,似乎意味着 “传物”,犹如魔术中物品的无形搬运,人们说这是量子神话的真实表现。
    超越量子隐形传态的是反事实量子直接通信。“所谓‘反事实’,就是与人们日常生活经验不同,传输任何信息都不需要通过实物载体,如信件、声波、电磁波等。”此等神奇的理论和设想由量子光学专家M. Suhail Zubairy小组于2013年提出的理论设想,认为通信双方之间不进行信息载体实物粒子的交换,利用量子也可以实现信息传递。反事实通信的解释是两个接收者之间没有任何粒子传输的量子通信,可理解为发出端要发什么接收端就能产生什么。反事实直通相似无线传真和WiFi微信去掉传输电波,量子的信息更复杂,不知是否可看作量子的更新或超越纠缠。
    我国在反事实量子通信研究上又领先世界,“研究团队实现了技术突破,使用先进的相位稳定技术,首次研发出复杂的嵌套和串联的单光子干涉仪,并成功传输了一张100×100像素的中国结图片,传输正确率达到了87%。”有了这87%,何愁没有100%。相信在科学家的努力下,完整完美的空对空传输一定能实现。反事实量子直接通信据说是引用了量子芝诺效应,挂靠傍倚古老的不成立的所谓芝诺悖论,起不了实在的作用。因为那个效应仅是引用,真正起作用的还是相位稳定技术和干涉仪。
    古希腊数学家芝诺提出一个"飞矢不动"的悖论。这个悖论说:一支在空中飞行的箭,其实是不动的,因为箭在每一个瞬间的时刻都应该是静止的,那么无数个静止的组合还应该是静止。如此分析好像陷入静动两难的境地,其实陷入误区。芝诺的论断不是悖论是谬论,他认定箭在每一个瞬间的时刻都是静止根本不对,因为瞬间是时间概念不同于无过程的时刻概念。用“每一个瞬间的时刻”来定义静止逻辑混乱站不住脚,因为语义上瞬间和时刻不可共用。就算说的是时刻,每时刻箭的照片影像是静止的,但每帙照片所在时刻的空间位置是不同的,表现箭在空间不静止于一个位置;箭的运动过程要经过无数个时刻,这无数个时刻连起来是一段时间,每时刻静止的箭的影像成一帙帙照片连续播放便合成箭的运动。况且飞矢的“飞”,已说明矢是运动的,你用某时刻表示飞矢的位置,只能说飞矢运动到那个位置,不能说飞矢在那个位置静止不动。
    因此,那个不成立的悖论的形式被量子行为不当借用并当作效应没有必要。所谓量子芝诺效应:“在量子力学里,如果一个不稳定的量子系统被连续不断的观测,其状态就会被冻结为一个定态,不会随时间向其他的态演化。”此效应若真实,就应该叫量子冻结效应,不必打着芝诺的旗号。从此话也看出,反事实通信并没有传输什么,而是这端有什么事物表现另一端就有什么表现。这一且都要归功量子纠缠的神通广大无所不能,它无论作出多么不可思议不可明示的事都不用找个理由和根据。

    (三)量子行为理论上突出的问题

    量子的原意是指不连续的一份份最小单元的能量,也叫能量子,最先由普朗克提出。后来爱因斯坦效仿能量子提出光量子概念,再后来光量子省略了“量”字叫做光子。人们不满足量子的能量子和光子构成,扩展将构成物质的分子、原子、电子等粒子统称量子,于是把微观粒子世界看作量子世界。值得注意的是,打上量子标签的粒子与经典物质粒子的本质和行为表现不同,因而量子世界也就不同于物质粒子世界。
    量子的种种超凡脱俗的神奇表现可叫做量子行为。量子行为理应为粒子所固有,不可理解为粒子在经典力学或电磁学世界中有一种行为,在量子世界里又有另一种行为。量子纠缠的行为是爱因斯坦提出,这位科学大家是搞虚拟理论的始作俑祖师,能从虚拟事物中提炼出规律;受他的影响,科学研究理论上常将虚拟事物的产生的原理和规律当成客观事物的行为或作为。但愿科学试验别虚拟,有些量子行为若也是人们虚拟出来的将来笑话可要闹大了。
    能不能把光分解为一个个球粒子状的光子还不好说,好说的是把光分成一份份,人们把这一份份光即叫做光子或量子,科研所使用的量子即一份份的光而不是一个个原子电子等粒子。若量子还是以粒子为载体的一份能量,粒子携带能量有多有少,不一定只带一份,比方说一个粒子上携带几份能量,能不能说一个粒子里有几个量子呢?不可,因为通常的粒子只表示一个量子。随着量子科学的发展,量子的粒子特性弱化了,一份能量甚至抛弃了,量子几乎成为独立之神物,好像不再依赖于一个粒子或一份能量。
    量子纠缠有两种不同的说法:一种说法是,“理论上说的‘纠缠’,好比两人相处两地,各执一枚骰子,当这两枚骰子处于纠缠态时,两人将骰子抛出,最后两边得出的结果将完全一样。”另一种说法是,“两个粒子相隔十万光年,只要观察到其中一个粒子的自旋为向右,那么即使在十万光年外,也能立即确定另一个粒子的自旋为向左,或者一个粒子向上运动,那另一个即为向下运动。”这两种说法,究竟是两个纠缠的量子是动作相同还是动作不同(动作相反对称),说法不太明确。量子纠缠实在神秘,有许多看起来随机应变的不确定问题尽管屡见不鲜但也要有明晰说法为好。
    “量子纠缠十分脆弱,环境会不可避免地破坏其量子特性而使‘纠缠’消失掉,即两个纠缠的量子客体最终会演化为不纠缠的状态,非局域关联完全断开。所谓环境不仅包括经典噪声,诸如热运动、吸收、散射等,还包括量子噪声,即真空起伏,即使我们有办法将经典噪声完全隔绝,量子噪声仍无法消除,而且无处不在。”环境破坏量子特性的说法很玄,经典噪声说法等于非定域的量子回归定域。量子噪声不可能是量子被测量刺激时发出的呻吟,可能要算作是真空(科学家认定真空有内容的不是一无所有)起伏产生摩擦发出的噪音,若这样就不应该叫量子噪声而应该叫真空噪声。
    科学家说:不管两个粒子相距多远(哪怕银河系两端各有一个)都能发生瞬间互动。在这个前提下,再加上量子不食人间烟火不受世俗的干扰,量子纠缠态的品质应该不受影响。然而,科学家又说:两个粒子之间的纠缠会因传播距离的增大而不断退化,其系统纠缠数量也会随之越来越少。后一种说法等于否定了前一种说法,二者矛盾不相兼容。量子纠缠会退化就不能长期保持和传输太远,说明量子行为还没超越“定域”。若一定产生这种现象不知是量子理论的“定域”与“非定域”发生了纠缠还是量子脱神作妖魔高一丈。对于上面问题,科研要采取的措施是防量子纠缠退化使其纯化或加中继站,这样给量子科研陡增难阻不算什么,要紧的是把量子由神奇退化为平常可是个问题。
    “在量子世界里,量子就和孙悟空一样,会分身术,可以在两个不同的空间内同时存在。”分身不就是一分为二吗?由一个量子分为两个相同的量子,这等于说量子能够自我克隆,明显违背了量子不克隆定理。量子不克隆定理,指“量子力学中对任意一个未知的量子态进行完全相同的复制的过程是不可实现的”。这个定理描述得很实在也平常。是的,对未知的事物及状态克隆复制,比盲人摸象还缺乏感知基础,“未知量子态”若有克隆就像让一个画家画一个不认识没见过的人一样,一个不被了解的不被人所知的事物若能复制克隆就是神知神觉了。这样的量子不克隆定理没有揭示出什么深刻的道理,就不应该算作定理,不可让它招摇撞骗蒙蔽束缚科学家的眼界和思维。
    量子行为不光是加密传输,还在于能计算上。关于量子计算机的神奇,科学家说:“求解一个亿亿亿变量的线性方程组,利用目前世界上最快的天河二号超级计算机需要100年,而利用计算频率还低一万倍THz的量子计算机,只需0.01秒。”公众闻言莫不心花怒放高唱颂歌,但也有几个人说了不合时宜的话。甲人说:一亿个科学家每人每年列一亿个变量的线性方程组也要一亿年完成,那样的方程组求解什么问题呢。乙人说:不会用量子计算机列这样的方程组吗,可能用不了0.1秒。……丁人说:别猜疑啦,科学家的豪言壮语哪能细究哇。

    结束语
    上世纪八十年代,我国的《科学画报》杂志刊登美国人科幻作品《苍蝇》,讲述这样一个故事:科学家自己作量子传输分解时混进一只苍蝇,结果在复原时出局部差错导致苍蝇的眼睛长到科学家头上,在找不到长有人眼的苍蝇再共同分解以求正确还原的情况下,科学家无法生活无法见人便让妻子开汽锺把自己的头砸碎。这个故事的人物量子传输可能要变为现实。因为著名量子科学家高瞻远瞩语重心长地告诫人们:“为什么我们不可以大胆一些,不可以想象:由各种各样分子组成的人,也可以在瞬间,带着他所有的记忆,带着他的品质,带着他的痛苦和欢乐,甚至包括感冒,传输到遥远的地方?”若真出现如此舍身求法的实验,不由得不为量子科学家牵挂担心!

    2017年7月15日 于吉林扶余
  • TA的每日心情
    开心
    6 天前
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2018-2-13 09:42:59 | 显示全部楼层
    可怕的天体
  • TA的每日心情
    开心
    2018-7-16 02:09
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    [LV.5]常住居民I

    发表于 2018-2-14 09:42:18 | 显示全部楼层
    普及科学知识,善莫大焉!
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    开心
    6 天前
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2018-2-16 11:52:10 | 显示全部楼层
    江湖探索人大家戊戌新年好
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