冯劲松的广义宇宙相对论

科学时报/2006年/2月/21日/第A02版

每周聚焦

冯劲松的“广义宇宙相对论”

范良藻王中宇

面对“斯芬克斯之谜”

翻开物理学的发展史，人们看到不解之谜和“佯谬”层出不穷，诸如：在20世纪初期，匈牙利罗兰德·冯·埃特伏斯等科学家经过20年的自由落体实验，测得不同的物质具有不同的重力加速度；1975年，一位英国物理学家用回转器做试验时发现，随着旋转速度的加快，物体的重量逐步减小；带电粒子在加速器中被加速的时候，其粒子的最大速度只能趋于光速C，却不能等于光速C，更不能超过光速C；奥伯斯佯谬（光度佯谬）；西利格佯谬（引力佯谬）；宇宙背景辐射；水星近日点进动现象；光线偏折现象；天体光谱的红移现象；UFO现象……

它们恰如斯芬克斯之谜，拷问着人类的智力。20世纪初，它们颠覆了经典的牛顿力学，而世纪末，它们又将主流物理学置于困境。冯劲松先生穷20余年的精力，面对这群物理学界的斯芬克斯，在大量的实验和计算基础上，给出了自己的回答。其答案之简洁，匪夷所思；而回答的问题遍及整个物理学，更提出了许多出人意料的见解。

“大道至简”？

从认识论角度看，冯劲松的理论极为朴素，它没有闵可夫斯基的时空一体观念，也不承认先验的“测不准原理”，也不将具有不同量纲的“质量”和“能量”解释为同质的，而只视能量为物质的属性。这个理论认为：“时间是绝对的时间，永远均匀流逝是客观的，它不以人的主观意志为转移；空间也是绝对的空间，它的存在并不依赖于物体之间的相对运动速度。空间本身与时间本身并无直接的联系。在这样的时空中，经典物理学中确定物理量的公式，从牛顿到库仑，基本上都是正确的。”

唯一需要修改的是：“无论宏观世界或微观世界，物体之间只要处于相对静止的时候，它们二者之间所存在的各种物理量（万有引力、库仑力、核力、光波的频率……）都是极大值，随着物体与物体之间的相对运动速度的增加，各物理量均要随之而成比例地减小，当它们之间的相对运动速度达到某个临界值时，各物理量将等于零。”

而这个比例，正是洛仑兹变换中的。

由此我们看到，此“相对论”非爱因斯坦的相对论，而是指物体在相对运动时，物理量的相对变化。

“广义”+“宇宙”

冯劲松将自己的理论称为“广义宇宙相对论”。坦率地说，这个称谓让人感到有点夸张，然而，冯劲松却从这个极为简洁的起点出发，讨论了引力、电动力学、电磁波谱、原子结构等一系列领域的问题，从亚原子到宇宙，回答了一系列的不解之谜和“佯谬”。

如，1894年，西利格(Seeliger) 指出的：“如果宇宙是无限的，那么引力场就应当是无限强大。”实际测量又不是无限强大，这就是引力佯谬。这是宇宙有限论重要的论据。而在“广义宇宙相对论”看来：“由于行星在自转，行星围绕太阳又在公转，太阳系围绕银河系中心又在公转……依此类推下去，可建立起行星相对于有限远处另一行星的相对运动速度的函数表达式。经用电子计算机运算结果表明，当公转角速度叠加N次之后，相对运动速度之值，可超过C。”因此，远处的星体，产生的引力会加速衰减，引力场不会无限强大。同理，远处星体产生的照度也会加速衰减，从而解决了奥伯斯佯谬(光度佯谬)。同一机理也可解释宇宙红移。

又如，实验已经证明:在高能加速器电场中，带电粒子(电子、质子)被加速的时候，其粒子的

最大速度只能趋近于光速C,却不能等于光速C,更不能超过光速C。“广义宇宙相对论”对此的解释是：速度越大，电场的库仑力越小，当带电粒子之速度接近C的时候，它所受到的电场力接近零，故此时它的加速度接近零，从而其速度增量接近零。故根本不需假设带电粒子的质量随速度接近C而变成无穷大。

又如，主流物理学认为光子的静止质量为零，只有运动时才有质量。然而“静止”是相对的，只要两者有相同的速度，相互间就是“静止”的，而相对于其他观察者，则又是运动的，于是光子质量成了“见仁见智”的不确定问题。“广义宇宙相对论”则认为每份光量子由若干个光子组成，其光子个数决定了频率，光子有不变的质量，并测出了光子的质量：6.8668784×10-38千克。

……

凡此种种，“广义宇宙相对论”从微观到宏观，给我们描述了一个完全不同于主流物理学的、毫无神秘色彩的物理世界。

发现之门？

“广义宇宙相对论”最吸引人的地方在分析光谱电磁波频率，由此，揭开了原子结构的一系列未知秘密。

测量表明，对不同的原子，里德伯常数的实测值与理论之间有差异，“广义宇宙相对论”认为，这种差异源于围绕原子核的电子运动速度，并可用上述修正比例因子解释。同时，光谱电磁波频率公式也应加上这同一修正因子。而在原子、分子内部，原子核与电子间的运动关系，由经典的动力学方程组确定，这是一个多体问题，在牛顿时代，人们还没有解决它的手段，而今天的我们有了强大的计算能力。

由此出发，冯劲松通过自行设计的发射光谱仪实测，以及巨量的计算机数值计算，给出了对原子结构和光电现象独特的描述：

对七色可见光谱不同频率光量子的质量序列计算的结果表明，其间存在一个最小公约数，说明光量子的能量和质量是完全确定的数值，和光子的频率无关。与频率相关的是光量子的个数，就像打出的一串子弹，由于个数的不同，引起光谱线的不同。人的视觉对颜色的感知，在于视网膜单位时间内接受的光量子数，它的物理意义就是频率。

在“广义宇宙相对论”中，运动中的电子可以吸收光子，也可以发射光子，成为某种形式上的光子仓库，每当吸收和发射光子的时候，电子的轨道运动状态也会随之改变；否则，电子绕核轨道运动处于稳定态，不存在上世纪人们常议论的轨道运动会对外辐射电磁波。这是一个十分令人惊奇的结果。但仔细想来，人们对电子质量的测定是通过密立根油滴实验测量得到的游离电子的质量，而不是在原子核外轨道上高速运动着的电子的质量，两者不同，不足为奇。

卢瑟福提出过“太阳系式”原子模型。然而，这个模型后来被“电子云”模型取代，围绕原子核的电子被认为没有明确的轨道，而只依一定的概率随机出现在任何地方。“广义宇宙相对论”则回到了卢瑟福的起点，并向前迈进了一大步。

“广义宇宙相对论”计算出了氢原子内电子绕核运动的轨道半径和电子的瞬时速度，还计算了氢分子、氦离子、氦原子一系列多体问题，其计算结果与发射光谱仪实测结果高度一致。更有意思的是，围绕原子核运转的电子，居然遵循开普勒三大定律。

精确测定了电子的轨道半径，就能定义原子的真半径：在一个原子里，最外层电子运行的轨道半径。由此，“电子云”被一扫而光。有趣的是：当物质吸收电磁波（即热量）时，电子的旋转运动速度加快，这时，物体表现出膨胀，即分子的半径增大，同时，电子的轨道半径反而减小，即原子的半径反而减小。

测算原子内电子的运动速度时发现，在109种元素中，氦原子外层电子的运动速度最快。由此解释了它之所以成为“惰性气体”的原因，实验证明它的电离能为最大。

……

这些结果出人意料。或者是研究在哪里错了，或者它打开了一扇新世纪的发现之门。