本人帶來的統(tǒng)一場論，可以解釋相對論，推導出相對論，擴展相對論，糾正了相對論的小部分錯誤，是相對論的升級產(chǎn)品。

本文將從統(tǒng)一場論嚴格地推導出相對論，請大家仔細地看每一步的推導過程。

統(tǒng)一場論的基本假設(shè)：

宇宙中任何物體（包括我們觀察者的身體）相對于我們觀察者靜止的時候，周圍空間都以物體為中心、以光速度C向四周作發(fā)散式運動。

注釋：統(tǒng)一場論認為光速可以為矢量，用大寫字母C（數(shù)量或模、或標量為c，c不變）表示，矢量光速C方向可以變化。

時間的物理定義：

宇宙中任何物體（包括我們觀察者的身體）周圍空間都以物體為中心、以矢量光速度C向四周發(fā)散運動，空間這種運動給我們觀察者的感覺就是時間。

時間是我們觀測者周圍空間以觀察者為中心、以矢量光速C向四周發(fā)散運動給我們?nèi)说母杏X。

我們觀察者周圍空間一個空間點【統(tǒng)一場論為了描述空間本身的運動，把空間分割成許多小塊，每一個小塊叫空間點，通過描述空間點的運動，就可以描述空間本身的運動】p在零時刻，從我們觀察者所在的地方，以矢量光速C，所經(jīng)歷的時間t與走過的路程R成正比。

由此得出時空同一化方程：

R(t) =Ct = xi+ yj + zk

i,j,k分別是沿x軸、y軸、z軸的單位矢量。標量形式為：

r2 = c2t2= x2 + y2 + z2

這兩個方程可以認為是時空同一化方程，反映了空間和時間是同一個起源。

在下圖中：

可以看出：

| Vt| /|C t| = sinβ = v/c

消除t，可以得到：

| V| /|C | = sinβ = v/c

令C和V之間的角度為b，有：

cosb =|V| /| C | = v/c

由上式可以導出sin b = √（1- v2/c2），這個實際上是相對論因子產(chǎn)生的原因【這里不詳細解釋這一點，本文重點推導出洛倫茨變換】。

?設(shè)想，二維直角坐標系s系的原點o和s’系的原點o’在時刻等于零的時候，相互重合在一起，并且x軸和x’軸是相互重合的。

后來，相互以勻速度V【標量為v】沿著x【或者x’】軸正方向勻速直線運動。

一個質(zhì)點o一直靜止在s’系的原點o’上，s系和s’系的觀察者共同來考察一個空間點p。

p點在零時刻，從o點【或者是o’】出發(fā)，沿y軸或者y’軸以光速運動。

如果我們把光看成是光子，這里的質(zhì)點o是光源，點p就是一個光子，如果把光看成是波，這里的點p就是波前。

在統(tǒng)一場論中，把光看成是靜止質(zhì)量、電荷為零的激發(fā)電子隨空間一同運動，光的波動性是空間本身的波動。

即使沒有激發(fā)電子，或者沒有光子，質(zhì)點o不發(fā)光，也不是光源，就是一個普通物體，但周圍的空間仍然以矢量光速C向外運動。

這種情況下，p點就可以看成是空間點，也就是p點表示為o點周圍的一小塊空間。

s’系的觀察者認為p點在零時刻從質(zhì)點o出發(fā)，經(jīng)過了時間t’，走到了p點后來所在的位置上，以矢量光速C’【標量為c】走了o’p = c t這么遠的路程。

s系的觀察者認為p點在零時刻從質(zhì)點o出發(fā)，經(jīng)過了時間t，走到了p點后來所在的位置上，走了op 這么遠的路程。

按照以上的時間物理定義有：

t’/t =o’p/op

因為時間與觀察者周圍空間點走過的路程成正比。由上式可以導出：

op/t =o’p/t’

按照時間的物理定義：s’系中的觀察者認為o點相對于自己靜止的情況下，在零時刻，空間點p是以光速c沿o’p運動的，所以：

o’p/t’ = c

所以：

op/t =o’p/t’= c

由于o’p2 + v2t2 = op2 = c2t2

o’p2 = c2t2(1－v2/c2)

（ct’）2 = c2t2（1－v2/c2）

t’ = t√（1-v2/c2）

由以上的推理，可以得出，同一個事件【這里就是空間點p從質(zhì)點o出發(fā)，到達p點后來的位置這件事】在相互運動的兩個觀察者看來，是不一樣的。

并且，相對于質(zhì)點o運動的s系里的觀察者，認為時間延長了，這個和相對論的結(jié)論是一樣的，而且在延長的數(shù)量上也是一樣的。

到了這一步，就可以基本上判斷相對論是正確的。

我們接著推理。

用以上的時間的物理定義可以解釋相對論中的光速不變。

相對論是以光速不變?yōu)榛A(chǔ)而建立起來的，但是，相對論沒有解釋光速為什么不變，相對論只是把光速不變作為事實依據(jù)，展開了對牛頓力學的擴展、修改。

相對論中光速不變是指：

光源靜止或者以速度v運動時候，光源發(fā)出的光的速度c相對于我們觀察者始終不變。

如果你知道時間的物理定義，你就立即知道了光速為什么不變。

按照前面的結(jié)論：

時間的量t與光速c運動空間的位移量r成正比，也就是：

r = ct

光速c = r/t是一個分式，從數(shù)學中我們知道，分式就是分子除以分母。

光速中的分子---空間位移r和光速中的分母---時間t是一個東西，是我們?nèi)藶榈陌岩粋€東西叫成兩個名字。

比如，張飛，又名張翼德，雖然是兩個名字，但是，指的是同一個人。

所以，光速的分子---空間位移r如果有什么變動，光速的分母---時間t一定會同步變化【因為r和t本來是同一個東西，是我們觀察者叫成了兩個名字】，這樣光速的數(shù)值c = r / t始終不變，這個就是光速不變的原因。

比如說，我們看到了張飛胖了，體重增加了5斤，我們馬上就可以斷定張翼德體重肯定增加5斤，因為兩個名字指的是同一個人。

張飛和張翼德的體重在增加，但是，張飛的體重和張翼德的體重的比值始終不變。

當光源相對于我們以速度v運動的時候，引起了光速的分子---空間位移r的變化，一定會引起光速的分母---時間t同步變化。

因為光速的分子---空間位移r和光速的分母---時間t本質(zhì)上是同一個東西，是我們?nèi)私谐蓛蓚€名字，如同我們把張飛又叫了另一個名字---張翼德。

從以上可以推理出，光源相對于我們觀察者無論是勻速還是加速運動，光速始終不變。這個表明廣義相對論基本正確。

下面我們重新導出洛倫茨變換，并且利用時間的物理定義對其中的光速不變做出解釋。

相對論是以光速不變?yōu)榛A(chǔ)建立起來的一套物理理論。狹義相對論中的光速不變是指：

光源在靜止時候所發(fā)出的光，相對于我們觀察者是每秒30萬公里。

當這個光源相對于我們觀察者以某一個速度沿著某一個方向勻速直線運動的時候，其發(fā)出的光相對于我們觀察者仍然是每秒30萬公里。

洛倫茨變換是狹義相對論的核心和基礎(chǔ)，而光速不變是洛倫茨變換的主要依據(jù)。

光速為什么不變？相對論沒有、也沒有能力給出解釋。相對論只是把光速不變作為一個事實，展開推理，然后對牛頓力學進行修改、擴展。相對論是一個不徹底的理論。

統(tǒng)一場論指出，光速不變與時間的本質(zhì)緊密的聯(lián)系在一起，你一旦知道了時間的本質(zhì)，就立即明白了光速為什么不變。

本文首先按照相對論的思想推導出洛倫茨變換，再利用統(tǒng)一場論思想修正洛倫茨變換中一些似是而非的問題。再通過統(tǒng)一場論中時間的物理定義，來解釋光速為什么不變。

首先我們給出相對論中洛倫茨變換的推導過程。

設(shè)有兩個直角慣性坐標系s系和s'系，任意一事件發(fā)生的地點、時間在s系、s'系中的時空坐標分別用（x，y，z，t）、（x'，y'，z'，t'）來表示。

在洛倫茨變換中y = y'，z = z'，為了簡單起見，我們現(xiàn)在主要考慮x, t,和x', t'之間的變換。

在下圖中，x軸和x'相互重合，在t'= t = 0時刻，s系的原點o 點【s系里的觀察者就站在o點上】和s’的原點o’【s’系里觀察者就站在o’點上】點相互重合在一起。隨后，o’點相對于o點以速率v沿x軸正方向運動。

設(shè)想在某時刻，發(fā)生了一次爆炸事件，在s'系中測量，發(fā)生在P點的爆炸事件的空間、時間坐標分別為x', t'。也就是說爆炸是發(fā)生在t'時刻，發(fā)生的地點P，是在x'軸上離原點o'距離為x'處。并且，P點相對于s’系是靜止的。

在s系中測量，發(fā)生在P點的爆炸的空間、時間的坐標分別為x, t。也就是說爆炸是發(fā)生在t時刻，發(fā)生的地點是在x軸上離原點o距離為x處。并且，P點相對于s’系是以速度v運動的。

我們來求出發(fā)生在P點的一次爆炸事件在兩個慣性參考系坐標值之間的關(guān)系。

在上圖中，可以直觀地看出

x'= x–vt?

x = x'+ vt'

按照伽利略相對性原理的思想，時間、空間長度的測量與觀測者的運動速度沒有關(guān)系，上式就可以成立。

但是，相對論認為時間、空間長度的測量與觀測者的相互運動速度有關(guān)，隨著速度的變化而變化，所以上邊兩式要分別乘上一個系數(shù)k和k'才能夠成立。

x'= k(x -vt)????????????(1)

x = k'(x'+vt')???????????(2)

由于s系相對于s'系是勻速直線運動，因而我們應(yīng)該合理的認為x' 和(x –vt) ，x 和(x'+ vt')之間的關(guān)系應(yīng)該是線性的，滿足于簡單的正比關(guān)系，所以k和k'應(yīng)該是常數(shù)。

相對論的相對性原理認為，物理定律在所有的慣性參考系中都是相同或者平權(quán)的，不同慣性系的物理方程形式應(yīng)該是相同的，所以k和k'應(yīng)該相等。

對于k的值，洛倫茨變換用的就是光速不變求出的。

設(shè)想由原點o、o'在重合的零時刻發(fā)出一束沿x軸正方向前進的光，光速為c。

設(shè)該光束的波前【我們假定光是波，所以用波前，如果認為光是粒子，波前就應(yīng)該改為光子。在統(tǒng)一場論中，光子可以用空間點來代替。為什么？因為光子是靜止在空間中隨空間光速運動而運動，如果沒有光子，單純的空間點，同樣以光速在運動】坐標，在s系里為（x，y，z，t)，在s’系里為(x'，y'，z'，t')。

以波前達到某一個地點【比如到達P點】這一事件作為我們考察的對象。

如果光速c在s系和s'系是相同的，就有

x = ct? ? ? ?? ? ? ? ?? (3)

x’= ct'? ? ? ?? ? ? ? ?(4)

將（1）,(2),(3), (4)式聯(lián)合起來，可以導出：

ct'= k(x - vt)

ct = k'(x'+ vt')??

注意k = k’，將上邊兩式相乘，再一次導出：

c2t t'= k2(x –vt) (x'+ vt')?

= ?k2 (xx’+ xvt’ - vtx'- v2tt')?

= ?k2 (xx’+ ctvt’ – vtct’- v2tt')?

= ?k2 (c2tt’ - v2tt')?

再一次導出：

c2= ?k2 (c2 - v2)?

k = 1/√（1- v2/c2）??

將上式代入（1）式和（2）式，可以得出：

x'= (x–vt) /√（1- v2/c2）????????(5)

x =(x'+ vt') /√（1- v2/c2）???????(6)

由（5）式和（6）式，消去x’，得出：

t'=(t–vx/c2)/√（1- v2/c2） ???????(7)

由（5）式和（6）式，消去x，得出：

t=(t'+ vx'/c2)/√（1- v2/c2）???????(8)

式：

x'= (x–vt) /√（1- v2/c2）????????（9）

y' = y? ? ? ?? ? ? ? ? ?(10)

z' = z????????????? (11)

t'=(t–vx/c2)/√（1- v2/c2） ??（12）

就是洛倫茨正變換。

式：

x =(x'+ vt') /√（1- v2/c2）

y = y’

z = z’?

t=(t'+ vx'/c2)1/√（1- v2/c2）?

就是洛倫茨逆變換。

接下來我們用統(tǒng)一場論思想對以上洛倫茨變換做出解讀。

1、洛倫茨變換繼承了伽利略變換中，s系看s’系以速度V運動，s’系看s系是以速度- v運動。

同一個事情發(fā)生的時間、空間位置，在兩個慣性系中，在伽利略變換中被認為是不變的，這個被洛倫茨變換否定了。

洛倫茨變換繼承了伽利略變換一部分思想，否定了一部分，不是完全地否定。

2、統(tǒng)一場論認為一切運動形式、物理現(xiàn)象都是我們觀察者描述出來的，沒有我們觀察者，談?wù)撐锢憩F(xiàn)象、運動是沒有意義的。我們總是默認s’系和s系其中一個慣性參照系是我所在的參考系。

3、s’系和s系只有我看你是運動的，你看我是運動的平權(quán)的，不是絕對平權(quán)的。我們總是默認s’系和s系其中只有一個是我所在的參考系，我所在的參考系是優(yōu)越的，而且，我只有一個。

4、統(tǒng)一場論認為，描述運動需要存在4個基本條件：一個是空間，一個是時間【包括時間的開始、過程、結(jié)束】，一個是觀察者，一個是被描述的對象【物體或者物體運動變化形成的事件】。

4個條件，缺少一個，描述運動是沒有意義的。特殊情況下，被描述的對象和觀察者是同一個東西，但是，這種情況下，描述在一般情況下也是沒有意義的。

所以，在洛倫茨變換中，我們必須：（1）要明確觀察者。（2）確定被描述的對象。（3）確定事件的開始和結(jié)束時刻和經(jīng)歷的時間。（4）確定事件發(fā)生所在的空間位置。

5、s’系和s系雖然不能說哪一個絕對在運動，絕對運動是沒有意義的。但是，相對運動【就是相對于某一個觀察者在運動】是有意義的。我們習慣上是把被描述的對象p點【物體或者物體運動變化形成的事件】靜止所在的系叫s’，又叫動系，s系叫靜系。

6、當我這個觀察者被默認站在s系里，將用到洛倫茨正變換，當我被默認站在s’系里，將用到洛倫茨逆變換。

下面我們用統(tǒng)一場論的時間物理定義，來解釋（3）式和（4）式中的光速不變。

前面的時間物理定義指出：

時間t與觀測者周圍一個空間點p以光速c移動的距離r成正比,所以有方程：

r =ct???????????????

如果沒有光在空間中，空間點仍然以光速c在運動，所以我們可以把以上提到的光的波前【或者光子】換成空間點p。

設(shè)想在t'= t = 0時刻，以上的s系和s’系中，原點o和原點o'相互重合。

按照前面的時間物理定義，會有一個空間點p離開o'點，以光速c沿著x’軸【或者x軸，因為x軸和x’軸相互重合】正方向勻速直線運動，經(jīng)過時間t’后到達p點所在的位置。??

對于空間點p離開o’點到達p點這件事情，s’系中的觀測者認為，這個空間點p以光速c = x’/t’走了x’這么遠的路程，用了t’這么長時間。

而在s中的觀測者認為，這個空間點p離開o’點到達p點，走了x這么遠的路程，用了t這么長時間。

時間的物理定義告訴我們：時間與觀測者周圍空間中一個空間點走過的距離成正比。

所以，s系中的時間t比s’系中的時間t’，等于s系中的空間點走過的路程x比s’系中空間點走過的路程x’，也就是：

t/t’ = x/ x’

將上式作一個變換，

x/ t = x'/t'

由于x/ t 和x'/t' 都是位移比時間，并且，根據(jù)時間的物理定義，在s’系中有x’/ t’= c，所以

x/ t = x'/t' =?速率 = c

所以，以上說明了一定會有一個與時間密切相關(guān)的特殊速率【我們用c來表示】，在相互運動的兩個觀測者看來，c的值是相等的。

以上的時間物理定義只要是正確的，就能夠證明（3）式和（4）式中的光速c是相等的。

以上我們用統(tǒng)一場論中的時間物理定義，推導出相對論中的洛倫茨變換，并且解釋了光速不變。相對論可以說就是在洛倫茨變換的基礎(chǔ)上建立起來的。

以上可以說，統(tǒng)一場論完全能夠推理出相對論的所有內(nèi)容。

但是，統(tǒng)一場論涉及的范圍更廣，遠遠超出相對論，并且在動量方程、動力學方程、能量方程上和相對論都不一樣。

而且，根據(jù)統(tǒng)一場論的動量方程、動力學方程、能量方程，可以推導出相對論、牛頓力學的動量方程、動力學方程、能量方程等。

相對論、牛頓力學的這些方程，只是統(tǒng)一場論方程的一個分量、特例，而統(tǒng)一場論擴展了相對論、牛頓力學這些方程，并且，把電磁學統(tǒng)一在其中。

【作者簡介】

張祥前，安徽廬江縣一個農(nóng)民，初中水平，在1985年夏天去一個高度發(fā)達的外星球旅行了一個月時間，不但了解了他們的日常生活情況，還了解了他們許多超前的科學技術(shù)，以及與宇宙核心秘密有關(guān)的方程。特別是他們的人工場掃描技術(shù)，可以取代我們地球上流行的電能，是電的升級產(chǎn)品，一旦被我們社會所重視，立即可以引起人類天翻地覆的變化。人類將迅速地進入光速、虛擬時代。

代表作：《果克星球奇遇》、《統(tǒng)一場論6版》。

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