Page 31 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

这里有三个位移，可分别表示为

s  t  （2.6）


s  ut （2.7）
u

s  t w （2.8）
w
则（2.5）式可写成
s  s  s i u （2.9）
w

sw 是一个复数，实部 sυ是欧氏速度υ和时间 t 的乘积，可定义为粒子的欧氏运动的位移，亦
即物质波包（粒子）在欧氏空间的位移；虚部 isu 是黎曼速度 u 和时间 t 的乘积，可定义为
粒子的黎曼运动的位移，亦即物质波波元在粒子内禀空间的位移。sw 可定义为粒子的绝对运
动的位移，亦即电磁波样物质在复空间的位移。
众所周知，物质是在空间和时间里运动的。根据（2.9）式，实部 sυ描写的应该是粒子
的空间运动，虚部 isu 描写的可能是粒子的时间运动，于是可将粒子的欧氏运动定义为粒子
的空间运动，而将粒子的黎曼运动定义为粒子的时间运动。
粒子的空间运动比较好理解，现有力学理论如牛顿力学、相对论力学和量子力学所描
写的都是粒子的空间运动。问题在于如何理解粒子的时间运动。一般认为，时间表征物质运
动的持续性，而且，人们对时间的持续性的理解往往和时间的计量方式联系在一起。时间的
计量是一个计数的过程，凡是已知其运动规律的物理过程，都可以用来计量时间，但通常采
用能够重复的周期现象来计量时间。昼夜循环是最常见的可重复的周期现象，所以，历史上
一直采用地球自转和公转作为时间的计量标准，由此制定出年、月、日、时、分、秒等时间
单位。1 秒被定义为 1 个平均太阳日的 1/86400。后来更精确的观察发现，地球自转的速率
在变慢，变慢率是经一世纪后一天的长短将增加 0.001 秒，那么在 20 个世纪中，时间计量
上的这一累计可多达几个小时。这说明地球自转并不是一个理想的时钟。随着原子物理学的
发展，科学家们认识到那些未受干扰的原子的量子能级跃迁可以提供近乎完美的时间标准。
经过多年努力，“秒”终于脱离了地球物理学的范畴，1967 年第 13 届国际计量大会决定采
用铯原子钟作为新的时间计量标准，定义 1 秒的长度等于与铯 133 原子基态两个超精细能级
之间跃迁相对应的辐射周期的 9192631770 倍。
从时间计量标准的演变可以看出，任何周期性过程都可以作为时间的原标准。现在普
遍使用的原子钟就是在一个谐振腔中让微波在固定距离间来回传播形成振荡来计时的。按照
物质绝对运动模型，粒子内禀空间类似于一个谐振腔，物质波（电磁波）在其间循环传播类
似一个粒子钟，由此可见，粒子的黎曼运动具有时间的性质，因此可将粒子的黎曼运动定义
为粒子的时间运动，黎曼速度 u 即为粒子的时间运动速度，位移 su 是粒子的“时间位移”。
由（2.1）和（2.9）式可知，时间运动速度为虚速度（iu），时间位移为虚位移（isu）。这样
一来，（2.9）式中三个位移的物理意义就比较明确了：sυ为空间位移，标示空间距离；su 为
时间位移，标示时间距离；sw 为时空位移，标示时空距离。三者分别表征电磁波样物质在实
空间（欧氏空间）、虚空间（粒子内禀空间）和复空间的位移。
粒子在欧氏空间的位置可用笛卡尔坐标（x，y，z）表示，粒子的空间运动速度υ是欧氏
空间的速度矢量，可用笛卡儿坐标的各分量表示，即

   x 2   y 2   z 2 （2.10）

而粒子的空间位移 sυ可表示为

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