您当前位置: 首页 > 产品中心
电磁波之运动规律和太阳及类星体异常红移因素的探讨
2024-04-05 19:51:57 产品中心

  [文章摘要]:在近代物理中,电磁波(含可见光)作为人类观察、测量、记录、探索、认识客观世界的最重要、最基本的方法和手段,是任何其它观测方法和手续都不能替代的。但人们对电磁波的运动规律的认识上仍存在诸多问题,主要体现在不全面、不深刻、非客观等方面。本文拟就电磁波的运动规律作些探讨,以期促使人们对其有更全面、更准确的认识。同时,利用对太阳和类星体存在的异常红移现象的根源做多元化的分析,以检验本文所主张的电磁波运动规律的合理性和有理性。

  无论是分子、原子因热运动,或原子中的电子因跃迁运动,甚至是原子核因聚变、裂变或衰变而产生电磁波,其共同的特点是:一般物质均由特定的分子、原子组成,而原子由原子核和电子组成,在平衡状态下,分子和原子若不存在热运动、电子正常围绕原子核运动、原子核不发生核聚变/裂变/衰变时,都不可能会产生电磁波。只有在物体运动状态的非正常变化而破坏了原来的平衡状态,致使外部电磁场的分布发生改变,而这种改变是由近及远以电磁波的形式向四周传递。这一过程就是电磁波的产生过程。

  2.1、电磁波在真空中的传递:电磁波在真空中的传递是以波源或次波源(我们暂且把电磁波进入真空前的介质与真空的分界点称作次波源)为参照物的,即因波源或次波源中的带电体运动状态的非正常变化导致其周围空间的电磁场变化后而形成电磁波传递现象的。因此,在真空中电磁波的传递速度仅相对于波源或次波源恒定。对于由原子中的电子跃迁而产生特定频率的光波,其在真空中的传递速度是以电子跃迁时刻原子核的运动状态和空间位置作为参照物的。也就是说:我们所测量的特定元素光谱线只有在相对该原子核相对静止的参照系中才是稳定和真实的,在任何相对该原子核存在相对运动的参照系中,都将出现多普勒效应,其实测的光谱线、电磁波在介质中的传递

  被其影响的分子、原子或电子就成为了新的电磁波发射源而形成多种电磁波向不同方向传递。在介质与真空分界面上,主要形成反射波(由于这一过程致使入射波与反射波间出现1/2周期差,即所谓半波损失);当分子、原子或电子把自身运动状态的改变传递给邻近的其他分子、原子或电子时,则形成了折射波;当分子或原子运动状态的改变受到邻近其他分子或原子约束和影响时,其再发射的电磁波的频率与入射波的频率将存在一定的差异,甚至发生根本性的变化。这种情况下,介质就成为了电磁波的转换器,经介质作用后入射波被转换成其他频率的波,暂称其为转换波。就如黑色物体在可见光照射下,将可见光吸收后转化成不可见的电磁波了,而红花和绿叶则把不同频率的可见光大部分转化成了红色光和绿色光。因此,电磁波在介质中的传递将主要受到介质性质的影响,但其在介质内部的传递速度是以相对介质静止的参照系为基础的,在均质介质中电磁波的传递速度低于真空中,但相对介质也保持恒定。即均质介质中的电磁波传递速度相对介质本身速度恒定。二、太阳异常红移原因分析

  太阳的异常红移:1907年哈姆发现太阳边缘有与自转无关的小量红移。两条铁谱线与日面中心的相比,红移了+0.012埃。同年,海耳和W.S.亚当斯指出,他们所观测的谱线在日面边缘都有红移;而且波长越长,红移越大。此后发现除红移外,还有谱线轮廓的复杂变化。现在,任何解释太阳谱线红移的理论必须同时能说明下列观测事实:

  太阳光线主要是由太阳表面高温气体的热运动和电离后的离子及电子的高速运动而产生。太阳的可见光部分主要由其内表面的光球层产生,其外部的色球和日冕层以及最外层的太阳风等对太阳光向宇宙空间的运动应当会产生较大的影响和作用。

  因此,由太阳光球层产生的光波的红移量主要由引力红移、多普勒频移、康普顿效应和介质折射和转换作用等多种因素所决定。多普勒频移有很大的可能是红移,也可能是紫移,主要由太阳产生光波的部位相对地球的视速度和方向而决定;康普顿效应和介质折射及转换作用一般以红移为主。

  2、日面中心的红移(绝对值)为广义相对论所预期的引力红移 z的一半的原因

  日面中心相对地球的视速度:鉴于地球绕太阳公园轨道近似圆形,太阳光以球形向四周传递过程中,地球公转和太阳自转的切向速度对在地球上测量太阳光的红移量影响较小,暂忽略不计。也就是说,在地球上测量的太阳光的红移量主要受太阳引力红移和光球层、色球层、日冕层与地球间视向速度的多普勒红移影响。即:

  上式中:Z为日面红移量;Z引为引力红移量;Z多为多普勒频移量;Z康为康普顿红移量;Z介为介质红移量。

  日面中心处光球层发出的特定频率的光波在经过色球层和日冕层再到达地球表面时,其多普勒效应Z多应为紫移,即频率升高。若其值接近引力红移量的一半且康普顿效应和介质红移量较小的话,则日面中心的红移(绝对值)正好为广义相对论所预期的引力红移 z的一半

  由于太阳的自转,从日面中心到东、西两侧边缘,光球层、色球层和日冕层相对地球的视速度存在较明显差异,东侧的视速度应小于西侧。因此,东侧的Z多的紫移值小于西侧。在康普顿效应和介质红移基本相同的情况下,则东侧的总红移量Z值就大于西侧了。

  4、谱线轮廓不对称性从日面中心到边缘逐渐变弱,当到达边缘时不对称性消失的原因

  谱线轮廓的不对称性是由于局部同能级原子或电子的能量存在细微差异或相对地球的视速度存在细微差异所致。我们大家都知道,日面光球层内的米粒状结构是由局部对流所产生的,也就是米粒结构的中心和边缘位置相对地球的视速度存在一定差别。同时,太阳的自转也导致在地球上观测太阳光球层时不一样的部位的视速度也存在一定差别。由于这些差异的存在导致在地球上测量的多普勒频移量存在细微差异而导致谱线轮廓变化。同时,康普顿效应和介质作用也存在一定差别。因此,谱线轮廓不对称应该随测量面积的不同而有一定的变化。即:测量的面积越大,谱线轮廓越宽。因此,由于日面中心部位因太阳自转导致在地球测量时其两侧的速度差异最大,在测量面积相同的情况下,谱线也应该最宽;日面边缘特别是两极的自转速度最小,东西两边缘部位一侧为远离地球,一侧为朝地球运动,但在所测量的区域内的速度差异较小,由此出现谱线轮廓的对称性优于日面中心部位。

  5、不同谱线的红移量之间有一定的差别;有一些谱线的红移从日面中心到边缘没有变化,等于广义相对论红移的原因

  不同谱线是由特定元素的电子在不同能级间跃迁而产生的。而电子至所以能产生此类不同能级间的跃迁是由于原子的运动状态和其所处位置周围的环境不同所致。因此,日面同一位置上的不同谱线的红移量存在一定差别是由于原子的运动状态存在一定的差异,即原子核的视速度(准确地说应该是被观测区域内原子核的平均视速度或群视速度)存在一定的差异。

  以上对太阳光谱线的解释同时说明了本文所持的电磁波的产生和运动规律之观点是符合客观实际的

  太阳光谱线的复杂性正好证明了电磁波的产生和运动是由产生电磁波和传递电磁波的物质,特别是原子核的运动状态所决定的。三、迈克尔逊—莫雷实验结果新解

  °时,分光镜至反光镜M1间的光路将垂直于以太运动方向,而分光镜至反光镜M2间的光路将平行于以太运动方向。两条光路间的光程差将没有变化,仅仅是两条光路的长短顺序发生了变化而已。即光程差计算公式仍为:>

  因此,原理论计算时将旋转前后的光程差的变化量确定为旋转前两条光路的光程差的2倍是错误的。因为实验装置观测的是旋转前后光程差的变化量,而不是旋转前或旋转后的两条光路的实际光程差

  综上所述,在此种情况下,一方面由于两路光回到分光镜上的位置存在差异而可能难以形成较好的干涉条纹;另一方面因为旋转前后光程差的变化量为0,因此未能观察到干涉条纹移动也是完全正常的、符合理论预期的。

  从太阳来的光波经地球大气层到达地面过程中,经历了大气层的介质传递,其在接近地球表面的空气中的速度为:在相对于地球表面空气静止的参照系中,光波速度基本恒定,在地球表面空气运动速度较小时,则可视其为相对地球表面的运动速度基本恒定。由于实验装置相对地球表面是静止的,因此经三棱分光镜选定后进入测量装置中某一单色光波相对观测装置的运动速度也是恒定的。实际上由于三棱分光镜的作用,从其透射出来的光波再次进入地表大气层内的运动速度仍是相对地表速度恒定。而两条光路上除了均需通过一次分光镜以外,其它均在地表大气层内传递。因此,整个测量系统的光波速度主要为地表大气层中的光速。

  综上所述,无论以太是不是真的存在,迈克尔逊—莫雷实验装置均不能观测到实验装置旋转90°

  1.1、 类星体具有类似恒星的成像,极少数类星体有微弱的星云状包层,如3C48。还有些类星体有喷流状结构。

  1.6、 类星体的发射线都有很大红移。迄今为止,观测到的最大红移为3.53(OQ 172)。对于有吸收线的类星体来说,吸收线红移z吸一般小于发射线红移z发。有些类星体有好几组吸收线,分别对应于不同的红移,称为多重红移。例如,类星体PHL 957的发射线、观测表明,有些类星体还发出X射线、类星体光谱发射线宽的原因

  :非因态发光体中的原子运动速度存在比较大差异,特别是不一样的部位的群速度存在一定差别时,在同时观测该发光体时,其发射的同频率光波将呈现出一定的频率变化(红移量存在细微变化),由此导致光谱发射线、类星体光谱吸收线很锐的原因

  :类星体应是由多个不一样的温度的次级天体组成的复合型天体,或是其组成的物质存在不同的温度分区。低温区域以产生红外线波段辐射为主;中温区域以产生可见光波段辐射为主;高温区域以产生紫外线波段辐射为主。所以在同时观测这些区域时会发现各波段的辐射均较强。

  :若类星体是由两个相隔较近的、带有较强电磁场的、围绕共同质心高速运动的天体组成,其中的每个天体还具有较高的自转速度。这样就构成了类似于发电机一样的交变电磁发生器,由此产生较强的射电型电磁波。

  :由于类星体并非为单一的固体类天体,而是由一个或一个以上的非因态的气体或等离子体天体构成的。因此,随着各部分温度、运动速度和相互间位置的变化,其发射出的光波强度将随之发生明显的变化。且光或其他不可见电磁波强度的变化与类星体的构成和运动规律紧密关联。由于非因态天体的特殊性,天体的几何尺寸、形状、各部分的温度和运动方式均呈现出较复杂的变化时,其光变的规律性和周期性也会不明显。

  :一般天体的红移可由万有引力红移、多普勒效应、康普顿效应、介质等因素所产生。从类星体的质量远小于星系,亮度与同距离上的星系可比拟,红移量则远大于同距离上的星系,以及其发射线红移量很大且大于其吸收线红移来分析,类星体应是由温度很高且内部运动很剧烈的气体类天体构成,其外部较大范围内被低温而致密的气体所包围。因此,万有引力红移量在总红移量中占比较小。红移量主要由多普勒效应、康普顿效应和介质作用所决定。虽然类星体内部的运动应该远高于通常的天体,但由此产生的多普勒效应可能为紫移(主要气体分子或原子朝地球方向运动时)或红移(主要气体分子或原子朝远离地球方向运动时)。如果是由多普勒效应为主,则类星体的发光气体应主要向远离地球的方向运动,类星体就不会是向外喷射的喷流状结构,而是向内吸收的吸积状结构。类星体红移量大的主因可能是由康普顿效应和介质作用的结果,即:类星体发出的光波在经过其附近的较致密的带电气体层时,光波与气体层中的电子、带电离子或原子核发生类似X射线与自由电子相互作用的康普顿效应,由此,使光波的频率发生大幅度降低;另一种可能性是其周围的气体或某些特殊物质有几率发生类似于本文所称的

  ,把光波转换成了频率较低的波。实质上也就是由介质中的分子、原子、电子、离子或原子核共同作用而使光波的频率发生比较大地降低作用。如果这种作用在类星体类天体红移中占主要地位,则很容易理解为什么类星体的发射线红移量如此之大了。

  应该是由类星体附近或光波在前往地球的途中经过了较致密的、以一定速度远离类星体运动的气体介质吸收作用导致的。由于气体作远离类星体运动,被其吸收的光波频率将高于其相对类星体静止时的频率。由此导致吸收线比发射线的红移量小,即对应的频率更高。

  :当类星体的光波在前往地球的途中经过了相对类星体运动速度不同的多块气体介质后,每一块气体介质吸收了不同波长的电磁波后,在谱图上就会出现多重红移现象了。综上所述,类星体应该是由超高温气体类天体构成的,其周围存在较致密但温度相比来说较低的气体区域,由于这些致密气体物质的存在导致类星体的电磁波发射线红移量特别大,且又出现多重吸收线的现象。

  我们仅以地球上的时间、距离、速度等概念来探讨河外被测天体光的位置、运动速度、相对地球的距离、光波的波频率与相对地球运动速度间的变化关系,不进行参照系的转换,因此也就不需涉及到所谓的相对论时空概念。

  上式中取光波朝地球方向的运动速度为(C-U)是因为河外天体以U速度远离地球,而其发出的光波相对河外天体的速度为C,因此相对地球的速度就为(C-U)了。

  我们假设在地球上观测的光波频率为视频率F,而河外天体发出的光波频率为真频率f,且将上述地球时刻t=0和t=T间的时间差T假定为真好等于在地球上观测到河外天体光波的一个周期,即一个视周期为T。因此有视频率为:

  那么河外天体分别发出在地球上t=0和t=T时刻观测到的光波的时间差即为河外天体光波的线时刻接收到的天体光波是由天体在地球上t=0时刻之前 〔L0 /(C-U)〕时刻发出的。

  2.2、而在地球上t=T时刻接收到的天体光波是由天体在地球上t=T时刻之前〔(L0 +VT) /(C-U)〕时刻发出的,也就是在地球上t=0时刻之前〔〔(L0 +VT) /(C-U)〕-T〕时刻发出的。

  2.3、河外天体光波的真周期T线 /(C-U)〕-〔〔(L0 +VT) /(C-U)〕-T〕 (式7)

  因此有:U=ZC,当Z值大于1时,U值就大于C了。而天文观测到的最大红移量达3.53,因此,按经典红移量计算公式计算的线、经相对论修正的红移量计算公式为:

  当河外天体高速远离地球时,其视速度远小于其线、按照相对论观点修改视位置到地球间光波的传递速度时的视频率与线、真速度与视速度的关系

  从上式可知:当U值为正值时,无论是不是大于C,视速度V值均小于真速度U值,而不或为负值,这明显与客观事实不符。即:当河外天体远离我们的速度大于光速C时,我们仍能接收到其发出的光波,则河外天体发出的光波相对其自身的速度就必须大于C才有可能传递到地球。从目前的天文观测分析,我们还没有一点理由否定宇宙中存在相对地球的运动速度超光速C的天体。

  5.2.1、在地球上t=0时刻接收到的天体光波是由天体在地球上t=0时刻之前L0 /C时刻发出的。5.2.2、而在地球上t=T时刻接收到的天体光波是由天体在地球上t=T时刻之前〔(L0 +VT) /C〕时刻发出的,也就是在地球上t=0时刻之前〔〔(L0 +VT) /C〕-T〕时刻发出的。

  5.2.3、河外天体光波的真周期T线 +VT) /C〕-T〕 (式7a)整理公式7a可得:

  从以上对电磁波的产生和传递规律的深入探讨后,总结了电磁波无论是产生还是经介质传递的过程均是由物质构成的基本要素——分子、原子、电子和原子核等运动状态突变时所导致的。因此,从根本上认识电磁波的产生和运动规律是研究各类电磁现象的基础。1、电磁波是由分子和原子的热运动、电子的跃迁运动和原子核是核聚变、裂变或衰变等作用而产生的。而光谱线主要由围绕原子核运动的电子在作跃迁类突变时产生的;

  2、电磁波在真空中的传递是相对于波源(确切地讲是波源中的原子或原子核)的运动速度恒定;3、电磁波在介质中的传递是相对于介质(均质)的运动速度恒定;

  4、电磁波与介质间的作用存在三种可能性:反射、折射、转换。一般介质三种作用同时存在,只是不一样的材质三者强度比例不同而已。如:镜面以反射为主,折射和转换较弱;玻璃类透光材料以折射为主,反射和转换为辅;类黑体类材料以转换为主,反射和折射较弱。

  5、由电磁波与介质的相互作用可知:电磁波不可能是带粒子性的。因为,咱们不可以说一个光子打到某一介质上生成了一个反射、一个折射、一个转换三个(甚至无数个)次级光子,而波的话就可以分成无数个次级波。