信号速度,相速度及群速度的区别(论稿)

信号速度，相速度及群速度的区别
胡良
深圳市宏源清实业有限公司
摘要：光子具有波粒二象性，粒子具有波粒二象性，任何孤立量子体系都具有波粒二象性关键词：信号速度，相速度，群速度
作者：总工，高工，硕士，副董事长
1信号速度的内涵
光子具有波粒二象性，粒子具有波粒二象性，任何孤立量子体系都具有波粒二象性；对于光子，粒子及孤立量子体系来说，其内禀的速度可表达为：
p E p E k f V n ∂∂=∂∂=∂∂=)/()/( ，其中，
n V ，孤立量子体系内禀的一维空间速度，或粒子内禀的一维空间速度或光子内禀的一维空间速度（光速），量纲是，[L^(1)T^(-1)]；E ，能量，量纲是，[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]；p ，动量，量纲是，[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-1)]；
，约化普朗克常数（或，固有的普朗克常数），量纲是，[L^(3)T^(0)]*[L^(2)T^(-2)]；f ，频率，量纲是，[L^(0)T^(-1)]；
k ，波数，量纲是，[L^(-1)T^(0)]。

值得一提的是，最大的信号速度是真空中的光速，这意味着超光速通信是不可能实现的。

2群速度的内涵
信号速度，相速度及群速度的内涵是有所不同的；但是，在绝对的真空中，则，信号速度，相速度及群速度是不可能区分的。

群速度（与选择的参考系相关），即，波的群速度，是指波振幅外形上的变化（波包）在空间中所传递的速度。

群速度可表达为：k f V g ∂∂= ，其中，g V ，群速度，量纲是，[L^(1)T^(-1)]；
f ，波的角频率，量纲是，[L^(0)T^(-1)]；k ，波数（波矢），量纲是，[L^(-1)T^(0)]。

第一，如果波的角频率（f ）正比于波数（k ），即，
k V f * =；则群速度等于相速度，波形在传播过程中不会被扭曲。

第二，如果波的角频率（f ）与波数（k ）体现为线性关系；此时，群速度及相速度不同；波包以群速度传播，而波包里的波峰及波谷以相速度传播。

第三，如果波的角频率（f
）与波数（k ）不体现线性关系，则波包不是以单一速度传播（在行进中将会逐渐扭曲，该扭曲与群速度有关）。

此外，如果，将脉冲停住，群速度可减少到零；如果，脉冲以相反的方向行进，则可得到负值的群速度。

值得注意的是，相速度（相对速度）与群速度具有区别，最大的相速度（相对速度）是光速的二倍，而最小的相对速度是零。

3引力与信号速度的等效性
在引力场，发射的飞行器（纵波属性），飞行器沿着抛物线运动，就是由于引力场引起的（等价于弯曲时空轨道运动）；引力场中的力等价于时空弯曲（曲率）。

假如，没有引力场（或沿着地心径向运动），则飞行器（纵波属性）就走直线。

换句话说，飞行器（纵波属性）的实际速度与飞行器的内禀属性及背景空间有关。

飞行器（纵波属性）在引力场中沿着测地线运动。

对于小的区域，引力形成的时空弯曲（曲率）较小，类似于平直时空；而当引力场极强，或，观测区域变大时，时空弯曲（曲率）的效应较大。

根据量子三维常数理论，可表达式为：3
)2()2()2()2()2()3(*)*(*)/(*]*)/[(]*[*]*)/[(*]*)/[(*]*)/[(*]*)/[(*)/(*)/(C V V f N V V f N V V V N V V V N V V V N V V N h V N V p b n b ny n n n nx n n ny n n nx n n n n n n n n n =+=+===λλλλ 值得注意的是，空间并没有真正的弯曲，弯曲（曲率）仅仅是引力的等效表达。

此外，飞行器（纵波属性），保持匀速直线运动；则有，3
)2()2()2()2()3(*)/(**]*)/{[(*)]}/(*[*]*)/{[(**]/(*)/[(*]}*[*)]/(*)/{[(*]}/[*]*)/{[(*]*)/[(*)/(*)/(C V f V V f N V V f V V f N V V V N V V V V N V V f V f N V V V N V V N h V N V p b n n b n n b n n b n b n b n n n b n b n n n n n n n n n n n n n n ======== λλλλ而最大的均速直线运动速度（内禀一维空间速度）是，n V 。

值得注意的是，孤立量子体系的绝对质量取决于该体系含有的总基本粒子数量，绝对质量（普朗克质量，惯性质量）是内禀属性。

而孤立量子体系的相对质量还与背景空间有关；飞行器（纵波属性），保持匀速直线运动时，如果背景空间是真空，则相对质量是零；如果有背景空间，则有相对质量，体现了相对质量的本质。

4引力场与时空弯曲
宇宙中，最大的信号速度是真空中的光速；而光子（横波属性，玻色子）的实际速度与光子的内禀属性及背景空间有关。

引力场中的力等价于时空弯曲（曲率）。

光子（横波属性，玻色子）在引力场中沿着测地线运动。

对于小的区域，引力形成的时空弯曲（曲率）较小，类似于平直时空；而当引力场极强，或，观测区域变大时，时空弯曲（曲率）的效应较大。

例如，对于光子（横波属性）在引力场中的光线偏折。

如果，从星体（光源）发出的光，在引力场（星系或黑洞）附近经过时；光线将会像通过透镜一样发生弯曲；并且光子的运动速度会降低。

此时，光子可表达为：
)*(*]/[*)*()*(*)*(****)(*)*(*)*(**22222223b b y p x p y
p x p y x p p p C f V C f V C C V C C V C C C V C C V C h C V λλλλ+=+=+===。

显然，C
C x ≤，这也意味着，光子靠近引力场时，将会引起时间延迟效应。

也就是说，光速在一定边界条件下，可以变慢。

此外，对于光子（沿着地心径向，向外运动）的引力红移效应来说，
光子（横波属性）可表达为：)/2(*)/(*)/(**)*(*)]/(*[*)*{()/2(****)]/(*[*)}*(*)]/(*{[**]}/]*)*{[(*]**)*[(**2223b kb b kb b b p b b p b kb b kb b b p b b p k p p p k E f C E f C C f V C f C C f V k E E C C V C C C V E C f C f V C C f V C h C V ππλλλλλλ
λ============其中，
b λ，表达背景空间（星体）的波长，量纲是，[L^(1)T^(0)]；
b k ，表达背景空间（星体）的曲率，量纲是，[L^(-1)T^(0)]。

可见，由于光速不变（保持匀速运动），假如背景空间（星体）的引力势较强，则从背景空间（星体）中的原子，辐射出的光子的波长将逐渐变长（相当于光子的频率逐渐变小），体现为引力红移（从星体外面观察从星体中辐射出的光子）。

5观测的核心本质
量子力学的核心逻辑就是波函数；波函数可表达一切孤立量子体系。

换句话说，由于基本粒子的属性可用波函数表达，而基本粒子又构成一切物质；因此，一切物质都能够用波函数来表达。

当观测量子效应时，量子效应就会有变化；这意味着，测量本身就是量子的背景空间（环境）的组成部分。

由于，量子与背景空间（环境）构成一个整体（相互纠缠）；因此，改变背景空间（包括测量）就会同时改变量子效应。

这意味着，不可能观测到一个处于叠加态的粒子；对于粒子叠加态，波函数只能够预测测量结果的概率。

波函数的塌缩超距的，可在任何地方都同时发生；但是，这与光速是最大的信息速度并不相冲突。

量子测量导致波函数的塌缩，测量过程消除了测量结果的叠加性。

量子力学是线性的（叠加态），测量过程本身就是背景空间（环境）的变化，而量子与背景空间（环境）是纠缠的（超距）。

波函数表达了粒子本身的内禀属性，观测体现了粒子与背景空间的相互作用；值得一提的是，观测本身就是背景空间的组成部分。

物体的行为可从其组成部分的属性及背景空间推演出来；但是，由于背景空间具有不确定性，导致物体的行为具有不确定性。

由于背景空间具有不确定性，导致波函数对单个粒子的表达，其测量结果仅仅只能够是一个平均值。

量子力学体现了自然界最基本的运行规则。