光谱的红移和蓝移的现象与本质

光谱的红移和蓝移的现象与本质 （揭密相对论系列之十五）(揭密黑洞系列之八) 彭家驱 厦门大学电子工程系，厦门（361005） E-mail: pjq@xmu.edu.cn 摘要：长期以来，穆斯堡尔效应，一直作为爱因斯坦引力红移预言的实验验证。笔者通过对光谱的红移和蓝移的现象与本质的研究；证明：穆斯堡尔效应的实验验证了，爱因斯坦对引力红移预言是错误的。 关键词：穆斯堡尔效应；光谱；红移；蓝移；引力红移；广义相对论；物质波；介质波； 1. 前言 1．1.光谱的红移和蓝移的现象，一般为多普勒效应造成的；穆斯堡尔效应 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：光波在密度不同的介质中传播时，由于传播的速度发生改变，也会产生光谱红移和蓝移现象，但产生的光谱红移和蓝移现象很微弱。 1．2.爱因斯坦建立广义相对论时，预言： 进入引力场中的光速增加（发生蓝移），离开引力场的光速变慢（发生红移）。 1．3. 长期以来，穆斯堡尔效应，一直作为爱因斯坦引力红移预言的实验验证。 2．穆斯堡尔效应 2.1.在广义相对论的理论中，重力会造成时间的膨胀，这就是所谓的重力红移或是爱因斯坦位移。这个作用的理论推导从爱因斯坦方程式的施瓦氏解，以一颗光子在不带电、不转动、球对称质量的重力场运动，产生的红移： 引力红移，是强引力场中天体发射的电磁波波长变长的现象。由广义相对论可推知，当从远离引力场的地方观测时，处在引力场中的辐射源发射出来的谱线，其波长会变长一些，也就是红移。只有在引力场特别强的情况下，引力造成的红移量才能被检测出来。 *引力红移的经典解释：在强引力作用下，光的振动介质的密度变大，导致振动频率发生变化。 （上述信息来源于网络） 2.2.爱因斯坦的预言 在广义相对论的理论中，爱因斯坦认为光波是物质波，光波进入引力场中，受到引力场的作用，速度会不断加速；反之，光波离开引力场时，速度不断减速；同时预言引力场中时空弯曲。爱因斯坦认为地球的引力场很小，太阳的引力场较大，产生的引力效应明显。在太阳上做实验验证是很困难的。 2.3. 是非颠倒的验证 以下的几则有关验证广义相对论的验证，完全是是非颠倒的验证。（注：信息来源于网络和理论物理主流的观点） “引力红移，是强引力场中天体发射的电磁波波长变长的现象。由广义相对论可推知，当从远离引力场的地方观测时，处在引力场中的辐射源发射出来的谱线，其波长会变长一些，也就是红移。只有在引力场特别强的情况下，引力造成的红移量才能被检测出来。引力红移现象首先在引力场很强的白矮星（因为白矮星表面的引力较强）上检测出来。二十世纪六十年代，庞德、雷布卡和斯奈德采用穆斯堡尔效应的实验方法，测量由地面上高度相差22.6米的两点之间引力势的微小差别所造成的谱线频率的移动，定量地验证了引力红移。结果表明实验值与理论值完全符合。” “在爱因斯坦完成广义相对论[1]  之前，他就已经得出引力将会影响光波频率和波长的结论。*由于引力的作用，当向上行进远离地表的时候光波会损失一部分能量，从而波长变长，频率下降。但是由于地球重力不是很强，这个效应并不明显。直到1960年，哈佛大学的Robert Pound和Glen Rebka才最终成功地通过测量验证了这个关键的预言，并在《物理学评论快报》（Physical Review Letters: PRL）上报导了他们的结果。今天，这个所谓的引力红移（Gravitational Redshift）效应对于了解宇宙，以及操作全球定位系统（Global Positioning System: GPS）起着至关重要的作用。 *假设一个光脉冲从高处向下发出。光波向下运行到达地面，就好像跳水运动员由于受到重力的拽引相对于地面被加速，原本静止在地面的探测器相对于光向上做加速运动。相对于光脉冲而言，光源在发出光脉冲的时候是静止的；但是当光脉冲被探测到的时候，探测器迎着光脉冲运动。由于多普勒效应（Doppler Effect）的影响，探测器测到的光波的频率变大。 在相对论中，一个没有重量，从而不被重力加速的自由落体（Freefall）观测者所处的参考系是一个“公正”的参考系（Impartial Reference Frame）。静止的观察者不能够判断光源和探测装置的相对运动，因为它们都处在重力场中，而这种情况可以通过加速地面和高台来等效地模拟。*这些物理学家们把这种光波频率的改变称为引力红移而不是多普勒效应。 在广义相对论的理论中，重力会造成时间的膨胀，这就是所谓的重力红移或是爱因斯坦位移。这个作用的理论推导从爱因斯坦方程式的施瓦氏解，以一颗光子在不带电、不转动、球对称质量的重力场运动，产生的红移：” “为了测量这种光波频率的细微改变，物理学家们必须找到一个频率能够被非常精确地测定的电磁波辐射源。*直到1959年穆斯堡尔效应（Mössbauer Effect）被发现，实验的条件才具备。这种效应是由德国海德堡（Heidelberg）普朗克研究所（Max Planck Institute）*的穆斯堡尔（Rudolf Mössbauer）发现的，并因此在两年后获得了诺贝尔奖。处于激发态的原子跃迁回基态的时候辐射出伽马射线（Gamma Ray）。穆斯堡尔发现，如果辐射伽马射线的原子核是包含在一块高质量晶体内的大量原子核中的一个，那么每一次辐射出来的伽马射线的能量几乎完全相同。辐射出来的伽马射线可以被另外一个处于基态的同一种原子核吸收，但是这种情况只有在辐射伽马射线的原子核和吸收伽马射线的原子核之间*没有相对运动的时候才有可能发生。由于存在多普勒效应，任何相对运动意味着会导致光波的频率改变，从而不能被同一种的另一个原子核吸收。 实验编辑 *Pound和Rebka在哈佛大学的杰弗逊物理实验室（Jefferson Physical Laboratory）的塔顶，距离地面74英尺的高度，放置了这样的一个伽马射线辐射源，并在地面设置了探测器。他们将辐射源上下轻轻地晃动，同时记录探测器测得的信号的强度。通过这种办法，他们可以确定为了补偿重力造成的频率改变所需要的相对速度差，确定了相对速度差就可以知道频率改变了多少。 然后，他们将整个实验装置反过来，辐射源放置在地表，而探测器放在塔顶，并测量频率的改变。结合上下两个方向的实验数据，他们可以消除由几个不同因素造成的实验误差。上下两个方向的实验测量结果之间的差别很小，如果把光波原来的频率分成均匀的1015份，频率的改变仅相当于占了其中的几份而已。但是这已经足够了，正是这个微小的差别体现了纯粹由引力造成的差别，这个实验在百分之十的精度内验证了爱因斯坦的理论预言。到1964年的时候，他们又改进了这个实验，使得理论和实验在百分之一的精度之内吻合。 评论编辑 来自华盛顿大学（Washington University）的Clifford Will是这样评论的：这是一个卓越的科学成果，不仅仅因为这个实验是对相对论的一个经典检验，而在于非常具有独创性的实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。*并且这个实验还带来了非常实用的成果：全球定位导航系统（GPS Navigational System），这个系统中由卫星携带的钟必须经常校正由于引力红移带来的误差。所以相对论的计算保证了货轮和战斗机能够按正确的路线前进。 *引力红移的经典解释：在强引力作用下，光的振动介质的密度变大，导致振动频率发生变化。” 3.笔者追根溯源，拨乱反正的解释 在2.3.的相关验证过程的论述，真真假假，一团乱麻，好似雾里看花。只有抽丝剥茧，才能找到来龙去脉，还原事物的真相。 1） 依据爱因斯坦建立广义相对论时，预言： 进入引力场中的光速增加（发生蓝移），离开引力场的光速变慢（发生红移）。爱因斯坦原本预言，由于太阳的引力场不够大，红移不明显；地球的引力场很小，很难观测到引力红移；只有在白矮星表面的引力较强才能观测到。穆斯堡尔的实验和相关的配套实验却意外地在地球表面得出实验和验证。 2） 依据笔者在《光波的波粒二象性》[1]、《进入地球的引力场中光速变慢》[2]和《时空弯曲与多种光学的现象及其本质》[3]一文的研究，得出的结论与爱因斯坦建立广义相对论时的预言完全相反。进入引力场中的光速变慢（发生红移），离开引力场的光速增加（发生蓝移）。 3） 穆斯堡尔的实验是正确的，相关的配套实验验证也是正确的。实验的结果与笔者的结论完全一致。实验结果验证了，爱因斯坦的预言完全错误。但正确的实验却被“偷梁换柱”和被“是非颠倒”，反而成为验证爱因斯坦“预言”正确的依据。。 4） 奇怪的是如此“是非颠倒”的验证，竟然成为支持爱因斯坦的预言的验证，并且居然在57年间没有被发现？？？并成为坚持错误理论的护身符？？？是否还与科学研究中的不正之风有关？在科学研究中，应该允许研究者犯错误，但不能允许任何掩盖错误的行为。追求真理和拨乱反正都是每个科学工作者应有的天职。 为了让读者有一个一目了然的对比，笔者重新整理， 为爱因斯坦的引力红移的预言， 为笔者《光波的波粒二象性》[1]、《进入地球的引力场中光速变慢》[2]和《时空弯曲与多种光学的现象及其本质》[3]和本文对穆斯堡尔的实验及相关的配套实验验证得出的结论。 进入引力场中的光速增加（发生蓝移），离开引力场的光速变慢（发生红移）。 进入引力场中的光速变慢（发生红移），离开引力场的光速增加（发生蓝移）。 5） 盲目崇拜爱因斯坦和神化相对论，是造成重大错误的根源。 6） 笔者的研究证明：广义相对论关于引力场的理论完全不适用于光波的传播规律，光波的传播是介质波的传播，不是物质波的传播。（物质波的传播直接受到引力场的作用）；介质波的传播规律，介质波： 介质波的传播速度与其传播的介质密度有关， 与波源、介质好观察者相对运动有关； 与引力场没有直接关系。（穆斯堡尔实验的正确解释：*“引力红移”的经典解释：在强引力作用下，光的振动介质的密度变大，导致振动频率发生变化。”）（介质密度变大是直接主要原因，引力是间接次要原因；在没有引力场的地方，只要介质密度变化，都可导致振动频率发生变化）。 4.问题和讨论 至此为止，爱因斯坦在光波传播领域所有的预言，全部被笔者采用可靠的实验验证和理论研究，在狭义相对论领域全部被修正[4] [5] [6] [7]，在广义相对论领域全都被颠覆了。 以上的论述却验证了爱因斯坦有关狭义相对论和广义相对论的二个预言：狭义相对论如果有问题，需要进行修改；广义相对论的逻辑严密，如果出了问题，则全盘皆倒。 有关爱因斯坦预言的是非功过，欢迎相关研究者和爱好科学的读者参与讨论，不正之处欢迎批评指正。更多的研究论文正待发。 参考文献 [1]彭家驱.光波的波粒二象性[EB/OL].中国预印本服务系统（国家科技图书文献中心）. 【发布时间】: 2014-09-08（升级版本）