宇宙学原理

论光速

序：

光速可变吗？这是个古老的话题，不管承认与否，争论就从没有休止过。不管如何争论，答案只有一个，不是理论是无可争辩的真理。

在讨论这个问题之前我们要弄明白什么是光速不变什么是光速可变。

光在两个不同的参考系中都以恒定的光速c运行，光子的运动符合洛伦兹变换，这是光速不变，并由此得出相对论，是相对论和现代天文学的基础。

光子的运动在不同的参考系中符合伽利略变换，这是光速可变。

事实上，这也是遥远的波和粒子的争辩。最初，根据同水波和声波类比得出光是以太的波动及光速不变的最初理念。之后麦克斯韦波动方程及洛伦兹变换全面提出了光速不变理论。再之后根据迈克尔逊莫雷实验得出光速不变和以太不存在的结论。最后狭义相对论对此作了全面解释，巩固了光速不变的地位，最终导致上个世纪的天文学家没有考虑过光速可变。

我最初开始思考这个问题是几年前，某天看《探索发现》的时候说道：哈勃望远镜对着太空中的某一普通黑色区域观测了一个星期，发现里面有成千上万个银河系这样的星系，而那片黑色区域在天空中只是那么一个点而已。还说道目前观测到的最遥远的星系正以二十七八万千里每秒的速度远离我们，非常接近光速。之后想象宇宙有多大的时候差点烧坏脑子，瞬间感受到地球和人类文明的渺小，然后想到既然最遥远的正以接近光速的速度远离我们，有没有可能还存在其他的星系但是同我们的相对速度超过光速所以就看不到了，而宇宙就像一个大蛋糕，我们能看到的只是其中的一部分，剩下有很大的一部分是看不到的，并且神奇的是我们还不知道这个蛋糕有多大。

带着这些疑惑我去查阅相关资料，然后就接触了光速不变理论，两个参考系里同一束光的速度恒定不变为c，想都不用想就知道会产生出各种烧脑复杂的理论和限制，且结合微波背景辐射推测出地球相对于宇宙的运行速度为几百千米每秒，同二十七八万千米来说微不足道，这样一来地球就可能成了宇宙的中心，任我再怎么自大也不敢这样想，且这理论也并不能回答我宇宙到底有多大和为什么最遥远的星系正以接近光速的速度远离我们这些问题，并且最重要的这是个理论——不是真理。百科里介绍光速不变及相对论的时候，说光速不变是一个假设。之后我查了一下光速不变理论产生的整个过程，了解之后发现光速可变也行得通，尤

其是莫雷实验，完完全全是光速可变的理论依据（下文慢慢解释）。所以我果断抛弃光速不变，开始思考光速可变的种种，结果发现它完全可以更加简单的解释天文学上的种种现象，甚至都可以说这些现象简洁的都可以是光速可变理论的证据，并打开了另一片广阔的天地，在这里微波背景辐射可以推导出来，甚至万有引力也可以解释。最最重要的是，可以通过实验验证它是不是真理。

在讨论之前要说明一点，我并没有贬低任何一位科学家的意思，尤其是爱因斯坦，他们生活的时代有属于他们时代的局限，很多现代得到的结论和现象他们不清楚，得到的结论也不一定能够完全准确。且经典容得起质疑，而且类似于光速是可变还是不可变这样的问题的答案是唯一的，真理是存在的。

应该批判的是把还没被证明是完全正确的理论当做经典和真理一样教授给大家，或因为对偶像的崇拜而容不下任何质疑的声音，这样无脑的行为才应该唾弃。

正文：

需要从两个方面讨论光速可变与否，一是物理理论，二是天文观测。

一、追本溯源

首先让我们回到遥远的波粒战争。

光是同水波声波等波一样的以太的振动，存在一个传播速度，这是波理论。杨氏双缝干涉为光的波理论开天辟地，泊松光斑和之后的麦克斯韦方程组使之完全成为一种定论。

看似完美实则处处隐藏玄机。首先是双缝干涉，有可能是光子自身构造上的特性造成的，“光的相干性”就是一个最好的证明——没有任何推理过程，完全是为了解释其他同频率的光没有观测到驻波而产生的弥补解释。

单电子或单光子通过双逢后概率分布实验简洁的解释了条纹的产生不是驻波而是粒子自身的特性。

我现在所说的“粒子”不同于以往的粒子是质点的概念。而是一个储存电势能的电场和储存磁势能的磁场相互转换体系，运动规律满足伽利略变换。有势能、动量，不过它是什么形状、

具体转换方式等还不确定，现在简单的把它看成一个粒子、运动规律满足伽利略变换，以下所说的粒子都是这个概念。

莫雷实验，实验原理是：光波是一种以太的波动，类似于船在海上航行或飞机在天空中飞，水波和声波相对于大海和空气的速度是一定且不变的，向前方发射的声波或水波反射回来后会回到原来的位置，而向两侧垂直发射的则不会。试图测一下我们地球还有光波相对于以太的绝对速度。最后光线没有偏移，得出光速不变及以太不存在的结论。

实验结果与其说否定了以太的存在，不如说是否定了光子是以太的波动说，因为用粒子和伽利略变换解释起来简单明了，在运动的飞船上打乒乓球，且不存在绝对速度和以太阻力。怎么打出去的就会怎么回来。

对，光子的运动方式满足伽利略变换是可能的。

二、伽利略变换下的天文现象

首先，存在绝对参考系。

其次，光子是电磁势能的相互转换，同时又以超高的速度传播出去。也就是说我们看到的光子是由两部分组成的，一是其自身的势能Ech，二是光子的动能Ecv。

其总能量为Ec=Ech+Ecv

既然光波是不存在的，那么多普勒效应是怎么回事？

显而易见，当光子的运动符合伽利略变换时，在不同的参考系中就有着不同的速度，也就存在不同的动能Ecv，导致其相对观测点来说自身总能量Ec的变化，表现为红移和蓝移。这是多普勒效应。

（下面说的频率是光子总能量强弱的表达方式，已经没有实际意义。且讨论的基础建立在我们观察到的光子的颜色和能量是与它的总能量有关而不是和它的势能有关的假设之上。）

再来看一下如何简洁的解释其他天文现象。以下现象都是根据伽利略变换进行的推理，有问题可以提，看不懂仔细看。

假设宇宙是在加速膨胀和无限的。

现象1，矮星：

假设恒星1是在做加速度为a的匀加速直线运动，初速度为v0，初始时恒星1向它的运动方向发出的光子1的运动速度为v0+c（c是光速）。恒星1在加速，而光子1匀速，所以恒星1会追上光子1.

假设运动时间为t，恒星1在t时间内运动的距离L1=1/2*at2+v0t，光子1在t时间内运动的距离L2=（v0+c）*t

当L1=L2时，1/2*at2+v0t=（v0+c）*t，t=2c/a，

即2c/a时间之后恒星1会追上自己发出的光子，这时光子1和恒星1的相对速度为-c，假设恒星1已经运行了足够长的时间，那么在恒星1的前进方向会一直有一个自己的假象，光谱类型可能和恒星1相同，亮度偏暗。

这是白矮星。同时恒星1也可以看到其他相邻恒星的假象，并且都在运动方向上，也就是太阳—银心方向上。完全符合白矮星的特点。

现象2，宇宙学红移和蓝移：

假设恒星1和恒星2初速度v0相同，加速度a也相同，恒星1在恒星2的运动方向上，恒星1和恒星2之间的距离为L，那么从恒星2向恒星1发出的光子2的速度为v0+c，恒星1向恒星2发出的光子1'的速度为v0-c，设运动时间为t，

当光子2第一次到达恒星1时

其相对速度C2= v0+c-(at+v0)=c-at.

运动距离s2=L+s

（v0+c）*t =L+1/2*at2+ v0*t

1/2*at2- c*t+L=0

会发生红移现象。且恒星1也会看到恒星2的假象。

当光子1'第一次到达恒星2时

C1'= v0-c-(at+v0)=-c-at

s2'= s-L

（v0-c ）*t = 1/2*at2+ v0*t-L

1/2*at2+ c*t-L=0

c aL c at c C >+=--=2'12

会发生蓝移现象。并且恒星2也会看到恒星1的假象。

通过Ec=Ech+Ecv 及，随着相对距离L 的变长，光子2到达恒星1时速度会不断降低，能量也同时降低，变成红光、红外线、微波、无线电波。直到光子2永远无法到达恒星1.这样在恒星1看来恒星2就发生了宇宙学红移，且在恒星1看到的恒星2的假象也有红移现象。

通过Ec=Ech+Ecv 及aL c at c C 2'12+=--=，随着相对距离L 的变长，光子1’到达恒星2时光线观测到的速度和能量将会不断升高变成紫外线、X 射线乃至γ射线。 现象3，双星

当恒星1在某一时刻释放光子的时候，是以由无数光子组成的以光速c 扩张的“球”的形式释放的，并且这扩张的“球”还有一个向前运动的初速度v 。因为恒星是在做加速运动，之后释放的“球”的向前的运动速度v 会大于之前释放的“球”，也就意味着后来释放的“球”会追上之前

释放的“球”，且都还在扩张。追上之后两个“球”会有一个交错的边界，也就是说如果在这个点观测恒星1的话会有两个恒星1，并且这两颗星的位置会随时间变化。这是双星现象。

因为观测点存在追上和被追上两种情况，所以双星也可以观测到矮星双星。

现象4，超新星

另外由于恒星是在做加速运动，后发射的光子的速度会大于前发射的光子的速度，光子之间的距离会随光子的运动不断缩短直到后面的光子超越前面的光子。在超越之前会有一个富集的过程，如果这时有观测点恒星3从这里经过，在恒星3看来恒星1就会显得异常明亮，这是超新星现象。

然后也存在经过和被经过的问题，经过就会出现在运动方向上，被经过就会出现在运动反方向上。从侧面经过的太复杂了不想讨论。

且两大类超新星最后都会趋于稳定，最终的稳定形态取决于两恒星的诞生时间差、间距、加速度、轨道方向等因素。且由于这些因素的不同，观测到的爆发方式也不一样。

例如，如果恒星1的加速度小于恒星3、诞生间隔不那么长的话，这种在运动方向上的爆发方式就是由白矮星逐渐爆发和减弱，并最终消失掉。光子能量的变化为逐渐降低；

在运动反方向上应该也是由普通的发生红移的天体逐渐爆发后减弱，直至最后永远消失掉。同时光子能量也是逐渐降低。

如果恒星1的加速度大于恒星3、诞生间隔不那么长的话，这种在运动方向上就没有爆发，而是由白矮星逐渐变暗，光子能量逐渐增强变成紫外线、X射线、γ射线等，并这类的天体最终会聚集在恒星3前进正前方周围区域内，光子能量极高但亮度很小。

如果恒星1的加速度大于恒星3、诞生时间晚于恒星3足够长的话，那么首先会从运动反方向上突然爆发，强度增高一段时间之后开始缓慢降低，并且光子由红变蓝，并继续变成存在蓝移的普通恒星，然后从恒星3侧面经过，最后继续向前进方向移动并继续蓝移变成紫外线、X射线乃至γ射线，最终也会聚集在恒星3前进正前方的一片区域内。并且在最开始爆发的同时，恒星3前进方向上也会有超新星爆发，也是毫无征兆的爆发，然后强度逐渐降低，光子能量逐渐升高，由红变蓝，逐渐变成白矮星，并继续降低强度提高能量和集中到前进方向。

等等等等，各种奇异现象。如果恒星1的加速度稳定的话，它所发射的光子相对于自己会形成一个稳定的分布方式。运动前方固定距离有一段聚集区域，这里有大量的光子类似于子弹头的样式。从头开始到恒星之间的区域同时存在两种运动方向的光子。然后“子弹”的运动过程中会连续不断的发出以相对恒定速度c向外扩张的球。如果把这个路径和“球”放到一起立起来的看的话。这将是一个自下而上不断生长的光柱，扩张速度是不变的，伸长速度在加速。那么这根光柱看起来将会是下面粗上面窄，还在不停的生长，且上面“子弹头”部分会越来越窄。

对于不同位置和运动方式的观测点来说会产生不同的现象。

至于恒星1做变加速或变变加速的情况，应该属于后期和大大后期考虑的问题，这里不做讨论。

根据推论，所有加速度大于我们的恒星都会最终聚集到我们的运动方向上的区域范围并向我们发射的光变成伽马射线。

所有在我们诞生很久很久以前就诞生了的恒星也会聚集在那里，加速度小于我们的恒星会远离那里并最终落到我们的身后消失不见，大于我们的会一直呆在那里直至永恒。

有人想到银心了吗？

如果宇宙是从一基点开始爆发的话，那么宇宙就像一个大蛋糕，我们现在能看到的只是其中的一部分，剩下有很大的一部分是看不到的，并且最神奇的是我们目前还不知道这个蛋糕有多大。

可以检测一下光速是否可变，根据本文说的，光速可变的情况下，发生红移的原因是光子相对于我们的移动速度减慢造成的。简单粗暴的方法是直接测一下红移的星光，这个目前可能有困难，且由于不清楚光子的势能和动能的关系以及折射反射等对其速度有没有影响，可能会验证也可能不会验证。第二种方法是对比一下存在位移的两个观测站的对于同一发生红移

的天文现象的数据。因为红移是因为光子速度慢，所以两个观测站同一现象的时间差应该会大于根据普通光速算出的时间差，有可能是几毫米也有可能是几分钟几小时。

FRB就是一个很好的观测项目，07年刚发现的时候部分科学家不承认，因为他们的望远镜没有同一时间没有观测到这现象。实际情况可能是因为存在时间差，所以观测到的时间不一样，所以没有发现。我没学会用数据库，所以这验证的工作就交给你们了。

目前我暂且只能想到这两种方法，原理都一样。希望有人能够验证一下，某一条真理的答案就在我们眼皮子底下。

三、能量、场、光子的本质讨论

如果真如刚才所说，光子是一个移动的能量球的话，以下是推测猜想。

第一，根据电磁感应我们存在的这个空间有电磁感应的能力，也就是能让变换的电场转换成磁场的能力，也就是纯电势能转换成磁势能的能力。

所以运动的电势能就会转换成磁势能。所以每一束光自身都存在一个固有转换频率，只和绝对速度和自身势能大小有关，不随相对速度的改变而改变。并且，因为是电场和磁场周期消失的频率，所以可以被观测到，这就是背景辐射。

并且随着运动速度的加快光子的转换周期也加快，也就是为什么银河系一侧的辐射比另一侧要红移一些的原因。因为追上我们的光子的绝对速度比我们要大，而被追上的要比我们的小。

同理，当实验室的点刚好位于地球自转到运动方向于太阳银心方向一致时，向前发射和向后发射的同样的光束可以观测到的“背景辐射频率”会不一样，向运动方向发射的光束要高于向运动反方向发射的光束。

第二，磁场和磁场间有作用力吗？换句话说就是纯能量间有相互作用吗？

这个问题很简单，如图所示，看磁铁的性质就知道磁场总是延磁场线的方向叠加，也就是说相邻两个磁场，磁场方向相同就会吸引，相反就会排斥。注意，磁场和磁铁不一样。

重要的事情说三遍：对磁场来说磁场方向相同就会吸引，相反就会排斥！对磁场来说磁场方向相同就会吸引，相反就会排斥！对磁场来说磁场方向相同就会吸引，相反就会排斥！

既然光子的速度是可变的，那么电子的也可以喽？我们知道闭合的回路会产生磁场和电磁波，换句话说运动的电子会产生环形的磁场，根据之前所说的相邻的磁场方向相反的话会互相弹开，也就是说，电子运动产生的磁场相互弹开。电子运动越快的话，产生的磁场的势能

就越大，形成的电磁波所带的能量就越大，最后就形成了可见光，没错，LED灯就是这么来的。白炽灯是靠电子撞击加热钨丝发光，LED灯是靠高速运动的电子。所以钨丝有电阻，LED灯发光的方向电阻几乎为零。

环形的磁场会形成电子的通道，也就是说带磁性的粒子按一定规律排列或运动就会产生闪电！没错，闪电！这就可以解释为什么乌云和火山灰可以更容易形成闪电。

第三，势能越大，尺寸越小，且绝对速度相同的情况下转换频率也越快。那有没有可能质子、中子、电子等也是电磁势能的相互转换呢？如果是的话有没有可能整个地球、太阳、银河系的磁场或电场是相互平行的呢？有没有可能万有引力就是这样产生的呢？有没有可能改变物质的惯性呢？就像编写一个代码一样重新定义一个粒子的运动方式。有没有可能分解这些粒子中的势能呢？