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《时空波动论》 第三章：时间的奥秘
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◎爱因斯坦的科学
无论是涉及时空的狭义相对论还是涉及引力的广义相对论，都精确描述了各种时空现象，让人大开眼界。人类科学正是在相对论的推动下，开始了日新月异的火箭式发展。
由于受到当时落后的实验条件所限，爱因斯坦不可能去深入这些离奇时空现象探讨深藏之后的本质原因。这个重任，只能由后人来担负。
狭义相对论认为，随着运动速度的增加，物体的时间会变慢，体积会变小，质量会增加。对于时间变慢因子、长度缩短因子、质量增加因子，爱因斯坦用的都是洛伦兹变换。本文将会证明，这些结论有些需要纠正，有些时空观念需要改变。
这些纠正无损相对论的伟大。没有任何一个理论会是完美无瑕的。没有一个理论能超脱时代不跟随时代进步而发展创新。
在那个科学启蒙时代，爱因斯坦能在牛顿经典力学的重重束缚下，革命性提出时空的新观念，抛弃一直以来统治科学界的静态时空观点，是非常了不起的。他无愧于人类历史上最伟大的科学家之一。只有经典力学王者牛顿可以与他相提并论。
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◎我爱我师，我更爱真理
我对爱因斯坦一向心怀敬意。所以，当我为了实现探索宇宙的梦想，不得不指出他的权威理论----相对论其实存在不足时，我的心情甚为不安，但真的别无选择。
我爱我师，但我更爱真理。当年亚里士多德说出这句话后，改正了其老师柏拉图的理论。柏拉图仍然伟大。遥想当年，爱因斯坦尚一莘莘青年，风华正茂。牛顿力学王国一统天下三百年，被他一篇相对论攻破城池，风光不再，黯然收下王气。但牛顿的伟名永垂青史，并不因其理论的局限性而走下神坛。
因为，每个科学家及其提出的科学理论都有属于他们的时代。一个科学理论，在属于它们的时代能解释当时的科学现象，就是不可磨灭的伟大。
时间在飞逝，时代在发展，科学必须要进步。
相对论已经统治科学界一百多年了。其权威性与正确性从来没有被怀疑过。它同牛顿经典力学一样，成为人类现代科学的基础。
要实现时间旅行和宇宙遨游的梦想，相对论是一道迈不过的关坎。相对论的重要推论就是：没有物体的速度能达到光速；更没有东西能以超光速飞行。当物体速度越大时，它的质量将越大。这个结论导致了人类再也不敢对宇宙遨游存有幻想。既然速度越大，物体质量越大，那飞船永远无法达到能够遨游宇宙的速度。即使想要到达最近的星系，都是不可能实现的。
不得不指出，这几个著名的观点都是值得商榷的。
相对论其正确性有一部分并没有得到确定的实验证明。科学界之所以对其所有结论都深信不疑，一是因为爱因斯坦实在非常的伟大，科学成就让人难以望其项背，无法不让人信服。二是因为在现代科技下，飞船速度无法达到能检验相对论结论的水平，并不能体会到飞船的加速难易是否随着接近光速真的越来越难。所以，科学家们对相对论的结论一直深信不疑。这极大地妨碍了人类的飞天梦想，扼杀了人类对宇宙探索的信心。可以想象得出，在一个不为人知的角落，外星人正在嘲笑相对论，因为它误导了地球人一个世纪。
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◎洛伦兹变换
荷兰著名科学家洛伦兹是早在爱因斯坦还是青年小伙时，就获得了诺贝尔物理学奖，所以，他无疑是爱因斯坦非常崇敬的前辈。爱因斯坦的相对论思想，一定程度上是受了他的启发。洛伦兹在相对论发表之前就提出一项猜测，随着运动速度的增加，物体的时间和长度会发生变化，相应地减小。但是他没猜测这是因为物体高速运动中受到电磁压缩力作用的缘故，没有深入研究下去提出系统的理论。
受到迈克尔逊-莫雷实验证实光速不变的启示，再加上对洛伦兹猜测的深入探索，爱因斯坦革命性地提出了狭义相对论。在相对论里，他之所以对洛伦兹变换情有独钟，除了因为对前辈的敬仰和感激，还有一个原因：洛伦兹变换能使任何速度之和在变换之后低于光速。这也是相对论的理论基础所在。
时间因子、质量因子、尺度因子的洛伦兹变换是1／√1－V2/c2；速度相加因子的洛伦兹变换是（V1+V2）／（1+V1*V
2／C2） 。爱因斯坦认为，一切涉及到时空速度的运算都应运用洛伦兹变换。
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◎在时空变换中使用洛伦兹变换而产生的谬误
经过精心运算证明后，我开始对洛伦兹变换产生异议。说实话，我曾非常疑惑：爱因斯坦，多么伟大的天才！怎么会犯这种错误呢?肯定是我异想天开出了错。
可是，经过一再的运算和验证，我只能认为自已没有错。
举个例子，来说明我对洛伦兹变换的异议产生缘由。
有两艘飞船，反向运动，速度皆为0．9C ;地面静止人员来测量这两艘飞船的相对速度。运用洛伦兹变换,这个测量出的速度将为（V1+V2）／（1+V1*V2／C2）=0．9944*C 。
事实上,这个速度不可能小于C。
Tn时间内飞船1飞过的距离为0．9C*Tn
飞船2飞过的距离为0．9C*Tn
两飞船是反向而行,故Tn时间后两者相距1．8C*Tn
地面静止人员算出这个速度为1．8C*Tn／Tn=1．8C。这个速度当然大于光速。
那么,一艘飞船上的飞行员测量另一艘飞船的速度,会是什么结果?会小于光速吗?
一艘飞船上的飞行员开始测量另一艘飞船的速度V飞船测速。
飞船1所走路程L1=V1*Tn=0．9C*Tn
飞船2所走路程L2=V2*Tn=0．9C*Tn
Tn时间后两船相距为L1+L2=1．8C*Tn
V飞船测速=(L1+L2)／Ts=1．8C*Tn／Ts
因为Ts=Tn*（1-V1／C）=0．1*Tn
V飞船测速=1．8C*Tn／0．1*Tn=18C
飞行员测出的这个速度是光速的18倍―――远高于光速。
对于地面静止人员而言，这两艘飞船正在以超光速相互离去。这是毫无疑问的。因为一秒之后，两飞船的距离为1．8C 。再除以时间，这个离开速度将是1．8C。而根据洛伦兹变换，无论任何速度相加，都不可能大于C。
在前文对光速恒定的多例证明中，之所以能够得出正确结果，最主要原因在于，时间变化因子Ts=Tn*（1－V／C）使测量者的时间相应地改变，使他在距离由飞船静止时的C*Tn变成飞船以V飞行时的（C－V）*Tn的同时，计算出的光速仍然是不变的C。
一旦用洛伦兹变换，时间变化因子成为1／√1－V2/C2；，这时飞行员计算出的光速是:
（C－V）*Tn／［1／√1－V2/C2；］*Tn=（C－V）／［1／√1－V2C2； ］，
这个值明显不等于C。相对论也就推翻了自已的光速恒定的理论基础。
可见，洛伦兹变换绝不适用于相对论。不能作为变化因子加以运用。
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◎没有速度能快过光速吗？
没有速度能快过光速吗？这个结论是值得探讨的。
在一个速度为0．9C的飞船里，飞行员同向打出一颗速度为0．2C的子弹。在飞船上测量子弹的速度。
同样，飞行员是根据Ts时间后子弹距离飞船的多远，来确定子弹的相对速度。毫无疑问，如果飞船足够长，刚好6万公里，飞行员在手表过了一秒钟之后，会看到子弹在飞船前部打出一个弹孔。
V子弹飞船测=L／Ts=0．2C*Ts／Ts=0．2C。 飞行员会认为这颗子弹速度是0．2C
地面上的静止的人来测量这颗子弹，同样是根据Tn时间后子弹相对自已的距离增加多远和时间来确定子弹速度。这个距离将包括飞船的位移和子弹的位移。是0．9C*Tn+0．2C*Tn=1．1C*Tn
V子弹地面测=L／Tn=1．1C*Tn／Tn=1．1C
也就是说，对于地面静止的人而言，子弹的速度将达到1．1C。是超过光速的。这也才是合理的结果。
因为，没有什么能阻碍这颗子弹的速度的超过光速。看了后文后大家将会明白，质量并不随着速度增加而增加，而是恰恰相反，随着速度增加而减小。所以质量增加导致加速困难速度存在光速上限的理由已经不存在了。光线是电磁波，需要依靠宇宙辐射场来加速，所以速度有一个上限，无法超过宇宙辐射的速度。但子弹不是电磁波，靠的是火药爆发力来加速。宇宙辐射场的光速上限不能对它产生限制。
事实证明，可以有速度能超过光速。
相对论的局限性，正在逐渐体现出来。为了科学的进步，为了人类的飞天梦想，现在是到了打破桎梏束缚，改变科学观念的时候了。
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◎飞船的4种时间
飞船的时间可以分为4种：
1、飞船静止时的时间T静。
2、飞船飞行时，飞行员自测的飞船飞行时间T内测。飞船内，由于时间波的相对流动速度减小，如果飞船后舱到前舱的距离是30万公里，时间波从后舱到达前舱，飞行员计数为飞行了一秒钟，这个时间大于T静。
3、飞船飞行时，地面静止人员测量飞船的飞行时间T地测。如果飞船内部只过了一秒钟，地面静止人员的时间计数将远大于一秒。地面与飞船同时发出一束时间波，地面人员用望远镜来观察飞船里那束时间波，当那束时间波到达飞船前舱时，这时飞船刚好过去一秒钟。地面人员立即测量地面时间波走过的距离。由于这两束时间波的相对速度不一样，飞船里那束时间波相对于飞船的速度为C-V，地面时间波速度为C。所以在特定时间内，所走过的路程不同。飞船内时间波在飞船内走了30万公里，此时地面时间波将走了数百万公里。地面人员由此认为时间已经过去了好几分钟。可见，地面静止人员测量飞船的飞行时间T地测>T内测。
4、飞船所经历的宇宙时间。宇宙时间含义：飞船飞行的真实时间长度。这个时间不同于飞行员的自测时间。飞行员自认只过了一天时间，可同时宇宙很可能已经过去了数百年时间。宇宙时间在长度上等于地面静止人员测量飞船的飞行时间T地测。因为在这两个参照系上，时间波的速度都是光速。
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◎时间旅行的科学假想
现在开始，可以理解令人激动的时间旅行了。时间旅行曾是人类多年的梦想。但争论非常大。很多科学家认为时间旅行是不可能实现的，对其嗤之以鼻。也有科学家一直坚持时间旅行梦想，设想出种种奇特的招数，想要实现它。可是，制造时间机器的想法，就象是永动机一样，从来也没有实现过。
科学家们提出的时间旅行设想真的不少。
爱因斯坦在广义相对论里提出，时空由于质能的存在而弯曲。通过在弯曲的时空中找到一个捷径，有可能进行时间旅行，回到过去。
剑桥大学宇宙学家霍金很看好虫洞。虫洞是一个形象的比喻。一个苹果上，一个虫的蛀洞将苹果的不同地方连接了起来。生活在苹果一面的生物，通过虫洞就可以取捷径到达另一面，缩短了需要旅行的距离。
霍金年轻时患上了罕见的帕金森绝症，全身瘫痪，只有大脑可以思考，眼皮可以眨动。换作别人，早就崩溃了。他却顽强地生存下来，还成为宇宙物理学界的权威人物。他写作的《时间简史》成为轰动一时的畅销书。
霍金在黑洞领域取得了相当好的研究成果，得出黑洞不黑，一直在向外发出辐射热能的结论。他更提出，黑洞会成为时间旅行的通道。人们通过黑洞，就可以到达另外一个时空。
只是，黑洞能否成为到达另一时空的时间通道，科学界普遍抱有疑虑，不敢苟同。黑洞太可怕了，引力超强，只要接近其视界（可以看见的范围），别说宇宙飞船，就是光线也逃不出来，直接就落入黑洞的无底洞中，被引力扯成碎片。还谈什么时间旅行？
物理学家戈特提出了宇宙弦假说。认为宇宙里有两根宇宙弦，它们产生于宇宙大爆炸的那一刻。通过它们也许就可以进行时间旅行。
有科学家提出，只要拥有了负能量，就能够进行时间旅行。可我们这个宇宙里基本上都是正能量。负能量少之又少，无从寻找。
又有科学家提出，宇宙就象是一个旋转着的柱子。从一端出发，将会转回到出发时的时空点，也就是回到了出发的那一刻。这样就能进行时间旅行。可这仍然只是假说，具体实现，不知该如何？
科学界一直没能提出时间旅行的可行方法。
时间旅行，所以成为科幻小说家们放飞想象力的舞台。似乎也成了他们的专利。
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◎时间的本质奥秘
在认清时间的本质之前，是不可能进行时间旅行的。
所以那时时间旅行设想，只能成为想象，无法成为现实。
现在可以揭晓时间的本质了。
时间的速度为光速，所有电磁波的速度都是光速。
这背后，一定是有深刻原因与联系的。
这个原因在于，时间和电磁波一样，都是被宇宙辐射电磁场所加速所控制的。本质上一样。所以，它们都表现出一个特征：无质量，速度都是光速C。宇宙辐射电磁场则是来源于宇宙初始的大爆炸，从而使电磁辐射弥漫于整个宇宙，形成一个宇宙电磁场。充满其中的宇宙辐射力就象是大海中无处不在的旋风一样，给任何电磁波加速，使它们达到光速。
可以看出，时间，其实是一种电磁波。
关键论点：时间的本质―――时间是以光速运行的具有唯一特定频率的电磁波。
时间是一种感觉，是我们等待过多久的一个量度。它怎么跟电磁波联系起来了呢？
这确实很难理解。要想进行这个观念转变并不容易。
可以这么看：时间是这样一种东西，让我们可以感觉到等待。正如理查德.费曼所说，重要的不是我们如何定义时间，而是如何去测量它。测量的方法是利用一种有周期性规律性一再会发生的事，如一昼夜，但每天的时间并不是严格的相同。夏天时白天就比冬天的白天长。我们还可以用沙漏来计时，后来发展到用钟摆。
但我们有另一种更加精确的计时方式。虽然它看起来挺麻烦。科学家用光飞行过一定的距离来定义时间，比如光飞过一个普朗克长度所用的时间，定义为普朗克时间10-43s。这是最短的一个时间单位。其实，这种定义时间的方式，才真正接近了时间的本质。
时间只要流动起来，就会发出一种电磁波——时间波，通过时间波，我们可以对时间的长短进行量度。时间让我们感觉得到等待，时间电磁波则让我们可以对这个等待的长短进行测量。1秒钟的定义是：时间电磁波飞行到前方距自已30万公里远时所需要的时间。任何一个人，无论他是否在运动，都实质上是以这个方式在确定自已的时间计数。其手中的计时器，也是以这种方式在计时。
在宇宙创始之初，由于时间并没有流动，所以如果有一个人乘坐时光机器飞到创世之初，他是无法等待的。我们能够用一个计时器来计数，看看我们等了多久，如果时间长了还会觉得厌烦。但创世之初的空间里，那个人的手表是不会转动的。他也不会觉得自已在等待。不过这种状态不会很长，立刻就会因为真空的能量起伏，能量被创造出来，时间就可以流动了。这是时间电磁波就开始象是一个光源一样，开始发射。也就是说，并不是时间电磁波让我们感觉到了等待时间的长短，可以去等待一件事。时间电磁波并没有这个功能。它只是一种量度计。我们可以通过时间电磁波来量度已经等待了多长时间。根据就是从某一个时间点开始，时间电磁波前进到离我们多远的距离，再用这个距离来除去光速，我们就明白从那个时间点开始过去了多长时间。只要时间开始流逝，就一定会发射出时间波。我们就可以利用时间波来测量时间的多少。时间波波源就象是一盏神奇的灯，只要被能量点燃，就永不熄灭，一刻不停地向外散射出光芒。所以时间是有能量的。这个宇宙的所有能量，就是时间波波源这盏电磁灯积聚出来的。经过漫长的发射，其电磁能量逐渐积累，十万亿年后旋转压缩为一个无限高温与密度的奇点，经过一次大爆炸终于形成了我们现在的宇宙。
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◎一沙一世界的根源就是时间
佛教认为，一粒沙子里面就有一个世界。这是有道理的。事实上，每一个基本粒子，如电子，中子或质子里都会有一个宇宙。我们这个浩翰无涯的广阔宇宙，其实不过是处在另一个宇宙里的一个微不足道的基本粒子中。
为什么会这样？原因很简单，一切都是因为时间的作用。
每一个基本粒子，无限倍放大，可以观察到其内部至少有一些空间是空的，这个空间由于被基本粒子牢牢包起来，不受到外界的干扰，所以形成了一个独立的空间。内部都会因为不确定性原理产生的正负能量粒子激发时间的流动。时间一旦流动，就不会停止，能量一直聚积，直到亿万年后能量旋转为一个奇点。奇点产生大爆炸而产生一个宇宙。这样每个基本粒子内部都会因为奇点爆炸而产生多个宇宙。其中总会有一些宇宙是可以产生生命的。
我们这个宇宙存在的时间是140亿年，奇点要产生，至少需要亿万年的时间，那基本粒子的内部空间应该还没有达到足够的能量来产生奇点吧？其实不是。因为不同的空间，时间的量度是完全不一样的。光速飞船里的一秒钟，相当于静止时空里的成百上千万年。我们这个空间的一秒钟，其实就相当于基本粒子内部的百万年。所以基本粒子是有足够的时间来产生奇点的。
基本粒子具有很强的稳定性，几十亿年都不会衰变。所以基本粒子里面的宇宙也很稳定。但基本粒子内部的宇宙又并不十分的安全。比如将铁块加热到上千度，铁原子基本粒子内部的宇宙也会被加热到上千度，对这个宇宙的生命而言，无疑是灭顶之灾。很可能一瞬间生命就全部灭绝了。可见生命是多么脆弱。我们这个宇宙，千万不要是即将被放进熔炉的铁原子，否则人类文明就会灭绝了。不过一个宇宙能够进化到产生智慧生命，就说明这个包含着这个宇宙的基本粒子稳定地处于一个温度恒定的很安全的地方。所以我们还是不用太过于担心。
对基本粒子宇宙最彻底的灭绝，就是大型强子对撞机。将质子加速到接近光速后相互碰撞，质子立刻被打成粉碎。可以想象，组成质子的夸克内部的宇宙也在一瞬间烟消云散，彻底毁灭。
既然每一个基本粒子内部都有一个宇宙，那这个小宇宙的质量最初是0，后来在经历大爆炸后成为一个宇宙，其质量非常巨大。这个基本粒子的质量当然在内部宇宙形成之后与形成之前相比会得到可观的增加。那为什么我们从来没有发生基本粒子的质量会因此而发生变化呢？
这是因为基本粒子内部的空间相对于基本粒子的体积而言是非常小的，基本粒子的密度都是非常惊人的。众所周知，中子星全部由中子组成，一小勺子中子星的物质就有几十亿吨重。所以如此巨大的密度，那么其内部一点点空间从无到有的变化，增加的质量相对于基本粒子原本的质量而言是可以忽略不计的。一个大铁球，只有中心有一点点的空。那么如果把这点空间填满物质的话，那对其质量的影响是可以忽略的。
基本粒子的内部是有空间的，这可以从中子星演变为黑洞的过程来加以证实。中子星全部由基本粒子中子组成。其密度极高，一小勺的中子星就重达几十亿吨。可即便如此，中子星仍然并非星体压缩的极限。在重力的压缩下，大质量的中子星会继续被挤压，中子会被压成粉碎，体积进一步减小。这个星体就变成了黑洞。黑洞的密度比中子星更大。这说明组成中子的夸克内度必定是有空洞的。否则中子即便被压碎，其体积也不会减小。比如把一个实心铁球打碎再压成铁球，其体积绝不会缩小。
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◎时间旅行
现在开始激动人心的时间旅行。
认清了时间的本质奥秘，时间旅行就呼之欲出了。
定义Ts为飞船内自测的时间，由于运动中的飞船处于高速时空，其时间波的运动速度同静止时空不同，故称Ts为特异时间自计数。
定义Tn为静止时空的时间。这是地面静止的人所测出的正常时间。
根据公式Ts=Tn*（C－V）／C=Tn*（1－V／C）
当V=0时，Ts=Tn。当V=C为光速时，Ts=0，意味着此时飞船的时间停止运行。即便是地面静止时间已过去几千万年，飞船内飞行员仍只感受到只过了非常短暂的一瞬间。这就意味着飞船在一瞬间就可以来到地球的几千万年后。到未来旅行，正是通过这种高速运动方式达到的。
当V大于C时，飞船的速度超过了时间波的速度。现在是2010年，时间列车上2000年时空的车厢已经以光速远离我们10年，如今正在前方离我们10光年之远的地方。如果飞船速度超过光速，则必然能轻松追赶上2000年的时空车厢，也就是飞船回到了过去。用这种方法，我们可以回到几十年前的过去时空，亦能回到几万年前甚至亿万年前的过去时空。
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◎总结时间旅行与飞船速度的关系
若飞行员乘着速度为V的飞船在太空飞行，就处于特异时空里。
1、 V>C时，特异时间速度Vst〈0，Ts〈0，时空倒流。飞行员一天后出飞船一看，发现外面的世界已经到了古代。甚至恐龙时代。可怕的霸王龙正在不远处张牙舞爪。
2、 V=C时，特异时间速度Vst=0，Ts=0，时间停止。飞行员只感觉过了一秒钟不到的一瞬。一口茶含在嘴里没咽下呢。出飞船一看，呵，现在外面的世界已经是公元三千万年。地球已经变化太大，人类科技已经相当的发达。真是太棒了。人类也进化得有些面目全非。眼睛和脑袋越来越大，鼻子和嘴巴、耳朵越来越小。跟外星人有些相似了。这就是去未来的旅行。
3、 V〈C时，特异时间速度Vst〈C，Ts〈Tn，时间变慢。飞行员在飞船里过了一年后，出来一看，地球已经是公元三千五百年。来到未来时空了。
4、 V=0时，特异时间速度Vst=C，Ts=Tn，时间不变。一切正常。
在飞船里，飞行员无法感受到时间快慢变化。在飞船内测光线运动速度，测出的结果永远都是C。如果来测时间波速度，同样永远都是C。在运动中的飞船，自成一个特异时空世界。时间在我看来是一直很正常地流逝着。跟外面静止的人一样，我和他们对时间流逝快慢的感受完全一致，毫无差别。这，代表了一种对称性：无论坐标系如何改变，物理定律不变。无论运动速度多快，处于运动系统之中将会看到物理定律一样的效果。这也是相对论开篇明义的观点。
所以，不用担心宇宙遨游的时间漫长了。因为，在光速飞船里，你随飞船穿越了几千万光年，地球已过去了几千万光年，但你只感觉到只到了不到一秒钟时间，一眨眼的功夫，你就穿梭出了银河系，到达距地球数千万光年的星系。根本不会出现人们所担心的无聊烦闷，也完全不用担心生命不够，得考虑在飞船里生后代由后代完成星际飞行的使命。
当然，飞船不能一直老是在宇宙中飞不回来。要想回到地球的过去未来时空，就需要让飞船建立一个返回机制。先计算需要飞行的时间，飞到一定时候，再掉头飞回地球，刚好能赶上进入自已想要探险的时代。以光速C飞行进入未来，其计算是很简单的。想进入公元一万零十年，10010-2010=8000，8000／2=4000。先飞到距离地球4000光年处，再折头飞回地球，飞船飞行了8000年，已进入8000年前的时空，这时地球刚好处于公元10010年时空。
要回到过去时空，稍微复杂一点。
现在是宇宙时间公元2010年。我驾驶飞船以大于光速C的速度V飞行。想回到N年前的过去。怎么办？
因为Ts=Tn*（1－V／C）
先飞离地球，到某光年远处，再飞回地球。往返程两段，各进行N／2年的时空穿梭。由于是回到过去，N／2需取负值。
Ts=-N／2=-Tn*（1－V／C）
可得Tn=N*C／（2*(C－V)）=C*N／（2*(V－C)）
公式6：Tn=C*N／（2*(V－C)）
V为飞船的速度，N为想回到过去的年份为N年前。即可记算出需旅行到多少光年处时再返回地球。
例如，当以V=3C飞行时，想回到1000年前，也就是公元1010年的北宋时期。Tn=1000*C／（(3C－C)）=250年。我需要以三倍光速飞行250年，到达离于球250光年远的地方，再掉头以同样速度飞回地球，就能回到1000年前的北宋时代。
由于在飞船内是“负时间”，飞行员是感觉不到时间流逝的。以超光速飞行几百年，飞行员只会觉得是一眨眼的功夫。
时间旅行，就是这样实现的。
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◎红移
1929年，哈勃在观测宇宙时，发现几乎所有河外星系的恒星光线都表现出红移的现象，波长变长，频率下降。他联想起多普勒效应，这很象是正在远离我们的声音，会越来越微弱，频率越来越低。所以他得出结论：宇宙正在膨胀。他还发现，距离地球越远的恒星，红移量越大，这显示其远离地球的速度也越大。
宇宙正在加速膨胀，这是一个事实。但并不能由红移来推断，只能由光线的速度下降来推断。
一束光线在传播过程中能量必然是逐渐衰减的。宇宙微波辐射，就源自宇宙大爆炸形成的电磁辐射在百亿年中不断的衰减而形成。光量子的能量衰减未必都是与光源的远离有关，光量子在传播途中损失能量，同样会降低频率，也只能体现出降低频率。光线就会因此表现出红移。那么为什么天文学家一致认为，红移代表着恒星远离地球呢？
这其实是一个歪打正着。红移（光频率降低）原本并不能作为恒星远离地球的证据，距离越远，光线产生越大的红移也是一种现实，就象是水波传得越远波长就越大一样。但由于红移的真正原因有两个，首先是光线速度的降低，其次是光线光量子能量由于远距离传送而不断衰减导致光频率下降，波长变长。所以红移可以推导出恒星在远离地球，距离地球越远红移越大也可以推导出宇宙正在加速膨胀。
前文已经证明出下面的重要结论。
光源的运动同光线速度的关系：1、光源发出同向光，光线速度为光速C，不受光源运动影响。
2、光源发出逆向光，光线速度为C－2V，受光源运动速度影响。
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◎多普勒效应
人们都有过体验。一辆火车，远离你时，你会觉得它的汽笛声越来越弱；因为火车在发出一个波形后，再发下一个波形时，运动到更远处。这时发出的波形与上一个波形之间距离加大，这相当于波长增加。单位时间内，倾听者接收到的声波总长不变，将接收到更少的波数。这说明接收到的声波频率下降，当然就会觉得汽笛声变弱了。而此火车向你开过来时，你会觉得它的汽笛声越来越强。原理同上，由于波形之间的距离减小，波长减少，单位时间内观察者将接收到更多的波数。这就是多普勒效应。
光线也会有多普勒效应。当光源向着观察者运动时，每个波形之间的距离减小。观察者在单位时间内将会接收到更多的波数，波长减小。由于光速不变，所以，观察者会认为这束光线的频率增加，也就是发生了蓝移。
当光源远离观察者以V运动时，每个波形之间的距离增加，波长增加。这段光线的速度是低于光速C的。观察者在单位时间内接收到更少的波数。如果他误认为这段光线的速度仍然是C，那么他会认为光线的波长增加，频率减小。发生红移。他根据这个数据算出一个红移量。如果他明白这段光线的速度已经低于C，降为C－2V，那么他会发现，以前算的红移量都是错误的，误差太大。因为那时他还不知道光线的速度已经下降，这个下降已经会导致一部分红移（低于光速的光线，看起来更象是向红外移动，因为能量降低，频率下降的缘故）。只有知道真相后，他才能将这部分因为光线速度下降而导致的红移与多普勒效应导致的红移区别开。
光线的运动，与声音不同，具有自已的特性。
光源以低于半光速远离观察者时，他能看到这个光源射出的光线，但这束光速度等于 C－2V ，比光速要慢。它已经不是人们所熟悉的以30万公里每秒前进的光了。
光源以一半光速远离观察者时，他会看到光线停在一个地方一动不动，既不前进也不后退。
如果光源以光速远离静止观察者时，观察者是不会看到光源发出的光的。此时不仅光源正以光速远离观察者，其发出的光线其实也正以光速远离观察者―――这束光线本来是由光源向左发出，结果光线是向右以光速前进。
每一颗恒星发出的光线，到达地球后，会呈现出一定形式的光谱。根据这个光谱的色彩，可以分析出恒星的化学成份。如，纳原子会发出黄色光，如果恒星光线有黄色，则可以判断出它含有钠。而且，因为光线在经过某种原子时，会被这个原子吸收特定频率的光线，从而在光谱上出现黑线。根据特定光谱线，可以更准确地得到恒星的成份。所以，恒星光线的光谱，是天文学家研究的重点。很多的宇宙奥秘，要想得到揭示，在到达遥远的恒星之前，希望就只能放在对其光谱的研究上。
哈勃发现，宇宙天体的光谱出现红移现象。本来，光线是可见光，从波长380纳米到780纳米。波长短于380纳米的光，是紫外线；波长长于780纳米的光，是红外线。红移，是指单位时间内接收到的光波波数减少，频率降低。由于光速不变，这必然意味着光线的波长增加了，大于780纳米。这是红外线所具有的性质。这让哈勃想起了多普勒效应。从而得出了一个结论-----宇宙在膨胀。
他认为，恒星光线之所以呈现出红外线的性质，是因为波长变长，导致地面人员单位时间内接收到的光波数变少，故频率变小。由多普勒效应的解释可以推论得出：恒星正在远离地球。
哈勃定律的公式：V=Hr。H为哈勃常数，通常取值为71 (单位为km／s*MPC ；1MPC为326万光年)。V为恒星的运动速度。r为恒星到地球的距离。r越大，V越大。
哈勃的推论并没有错―――宇宙确实在膨胀。但他忽略了一点―――远离地球的恒星，发出的光线速度将减小。
这不能怪他，因为，相对论影响如此深远，无人会怀疑相对论作出的结论----无论光源如何运动，发出的光线速度都是光速。
哈勃当然会认为，在地球上接收到的恒星光线速度都是光速C。所以他将由于光线产生的红移全部归因于由于远离运动而导致的光线波长的增加，使地面接收者接收到的波数下降，频率降低。这是典型的红移现象。
现在，已经证明，以速度V远离观察者的光源，发出的光，其速度会随着光源远离速度而变化。所以，哈勃定律的局限性已经显现，用它来计算恒星的距离，将有不小的误差。宇宙的大小、寿命，恒星的距离，这些值的改变已势在必行。
当恒星以V远离地球时，地球接收到的恒星光线，速度已非光速C，而是C－2V。速度小于光速的光线，其特性将呈现出红外线性质。因为其速度Ｕ=C－2V=波长γ*频率ｆ。当速度Ｕ下降，必然导致波长γ或频率ｆ的下降。波长一般保持不变，故光线速度的减小，其结果就是频率ｆ的降低。频率下降，使光量子的能量下降，与红外线等低频电磁波相似。光线看起来是发生了“红移”。
可以清楚地看到，由于恒星的退行，多普勒效应加上光线速度的下降，使地球上接收到的光波总数将减小。相同时间内，接收的整波个数将下降，这就是红移的原因。
恒星退行时，发出的光线由于速度下降，长距离传播时的能量衰减，在频率上会下降为低频的红外甚至微波辐射。这样形成的红移效果非常明显。所以，即使1929年科学观测仪器并不先进，哈勃还是顺利地发现了“红移”现象。
在忽略掉由于光线速度低于光速而产生的红移后，哈勃计算出来的宇宙膨胀速度、星系远离速度都比实际情况快出许多。哈勃再根据宇宙空间的理论直径，根计算出的宇宙寿命，只有70亿――100亿年。这不仅小于大爆炸论推测的137亿年，甚至小于银河系的寿命。
如果宇宙寿命为137亿年，以这个膨胀速度，宇宙空间直径将远超过现有的估测。其间的矛盾，让科学家无法解决。
现在，矛盾解决了。宇宙膨胀的速度并没有那么快。这将给智慧生命带来福音。
根据哈勃红移的计算结果，科学家认为，宇宙在一千亿年以内将陷入绝对零度的寒冷和寂寞，生命将无法存在。现在，这个时间可以大大增加了。据我估测，两千亿年以内，宇宙都将会适合生命的存在。而我们这个宇宙的空间并不是无限的，很可能只是处于一个基本粒子内部的空间里。所以宇宙不可能永远无限地膨胀下去，迟早会越到一个边界，触及基本粒子的实体部分。宇宙将从此有一个固定大小。只是无法确定这会是多久之后的事。也许会是几百亿年，也可能是几千亿年后整个宇宙沉寂消失了也没有触及到这个边界。正因为宇宙膨胀的速度没有预计的那么快，那宇宙生命可以多存在一倍的时间，却也要多花一倍的时间来找到这个边界。最好的结果是，在人类因为宇宙的寒冷而消失之前，恰好宇宙膨胀到这个边界，从此停止膨胀。从此生命才算是安全的，不会因为寒冷而毁灭。不过宇宙生命的最低生存时间增加一倍，无论如何都是值得庆幸的事情。
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◎蓝移
光线会发生红移，同样，也会有蓝移现象。
天文学家进行天文观测发现，蓝移现象很少见，绝大部分恒星的光谱都是红移。但也有个别的恒星发生蓝移。它们都位于银河系内，天文学家认为，它们在相对运动中向着太阳系运动。
前文已经得出结论：光源静止，观测者以V向光源运动时，他测出的光线速度为［C*(C+V)］／(C－V)；光线相对于他的运动速度为C+V。
由于光线相对于观察者的速度为C+V，在Tn时间内，到达观测者的光波总长度为（C+V）*Tn，观测者接受到的整波个数为（C+V）*Tn／波长λ，此时观测者时间过去Ts。频率为［（C+V）*Tn／波长λ］／Ts=（C／λ）*［(C+V)／(C－V)］；C／λ就是光线的原频率。可见，新频率要大于原频率，这段光线频率上升。如果观测者误以为这段光线的速度为光速C，他会将接受到整波个数的增加归因于波长的减少（事实上光线波长没有变化，变化的是光线速度）。所以他会看到光线蓝移现象。
事实上，他接受到整波个数增加的原因，在于光线相对于他的飞行速度增加，使他单位时间内接收到了更多的整数波。是速度增加，导致频率增加。
如果恒星向着地球运动，而地球保持静止，恒星所发光线的速度是光速C，不随着恒星的速度而改变。但由于多普勒效应，这段光线会发生蓝移。
当恒星向着地球运动，地球同时也向着恒星运动，两颗星球相对运动，同样会发生蓝移。
还有一种情况，可以发生蓝移现象。
前文已经证明，光源以V远离观测者，观测者静止，他测出的光线速度为C－2V，光线相对观测者的飞行速度为C-2V。观测者以V1去追赶这个光源，光线相对速度变为C－2V+V1。在Tn时间内，观测者接受到的整波个数为（C-2V+V1）*Tn／波长λ。此时观测者时间过去Ts。频率为［（C－2V+V1）*Tn／波长λ］／Ts=（C／λ）*［(C－2V+V1)／(C－V1)］；当(C－2V+V1)／(C－V1)=1时，V1=V，频率不变。也就是说，当观测者与光源同向同速运动时，观测者测出光线的频率与波长都不会变。此时，光线相对于观测者速度为C－V，观测者测出的光线速度为波长λ*频率ｆ，由于波长与频率都不变，所以这个测得的光线速度为光速C。这是一个非常合理的结果，观测者与光源同向同速运动，相当于两者之间没有相对速度，处于静止状态。所以测量者测量的光源的光线速度，必然是光速C。这个结果，也证实了笔者结论的可靠性，绝非臆测，而是根据严密的公式推理而成。
当观测者运动速度大于光源退行速V时，光线相对速度大于C，观测者就会发现光线频率增加。如果他误认为光速不变，波长λ*频率ｆ原本大于C，现须让其乘积减小为C，由于频率实际上是增加的，光子能量变强容易测出，不会出错，就必然会得出波长减小的结论，从而认为发生蓝移。
可见，当恒星远离地球的速度小于地球靠近它的速度时,V恒星 ◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇ ◎夜空 每到夜晚，仰望星空，人们看到的都是一片漆黑。除了月亮、一些闪烁的星星，夜空基本是黑暗的。 人们对此已习以为常，从来没有觉得有什么不妥。夜晚嘛，天空当然是黑暗的。等白天太阳出来了，天空才能变亮。 可是，仔细一想，还是会发现一此不妥。 因为，天空布满了繁星。仅仅银河系，就有超过两千亿颗恒星，无时无刻不再释放着光和热。还有那么多的河外星系，数量达到数千亿个，每个星系都不比银河系逊色。这么多的恒星，难道不能让夜空变得明亮起来吗？
你会说，因为那些恒星距离地球太远，所以发出的光线亮度太弱，无法照亮夜空。须知，在地球上看到的恒星亮度同恒星到地球距离的平方成反比。
可是，它们距离虽远，数量却多。不是象太阳一样以质取胜，它们是以量取胜。几千几万亿颗的恒星，每颗都贡献出一点微弱的光芒，也足以将夜空点亮吧？宇宙空间是无限的，恒星是无限多的。其数目同距离的平方成正比。以地球为球心，这个空间半径越大，里面所包括的恒星数目就呈几何级数地增加。这个增加值，理论上，刚好可以抵消掉由于距离增加而使恒星亮度产生的下降。
就象是蜡烛光虽然越来越远，越来越弱，可数目越来越多，将每一个空间都塞满。难道这个空间不应该变得明亮吗？
夜空何以无法明亮？曾经让不少科学家难以解释。
科幻小说家爱·伦坡无意中在一篇小说中说出了原因：夜空之所以黑暗，可能原因是遥远的恒星光线还没有到达地球吧。
这的确是一个原因。宇宙如此之大之阔，许多恒星距离地球太过遥远，达百亿光年，它们的光线，还完全没有到达地球。但，这个原因并非主要原因。如果只是这个原因的话，夜空肯定会有足够的恒星光线来照亮它。
真正的原因，是因为高速远离地球的恒星，发出的光线，压根就不会射向地球。这些光线，可能会停在原地不动，甚至会远离地球而去。更多的情况是，这些光线以很低的速度向地球前进，地球观测者要看到这些光线，将是无数年以后的事了。
因为，由于宇宙在加速膨胀，离地球越远的恒星，远离地球的速度就越快。高速远离地球的恒星，其发出的光线速度为C－2V，当V增加时，光线速度会显著减小。直到停止不动，甚至会倒射而回，不再向地球射出。这类恒星并不在少数。
还有另一个重要原因。从遥远恒星发出的光线，经过数十亿光年的距离，到达地球时，将不再是可以被肉眼观察到的可见电磁波。众所周知，宇宙大爆炸产生的巨大辐射，经过一百多亿年的扩散后，不断红移，频率逐渐下降，已经成为微波辐射，无法被肉眼所看到。恒星发射出的光线，在数十亿年的传播中，也会不断红移，波长越来越长。到达地球时，将不再是可见光。而我们的肉眼，只能观察到一段波长分布范围为390～780纳米的电磁波。
我们肉眼所能看到的恒星，都是银河系内部的，距离还必须在一万光年以内，太远了还很难看得清，光线太弱。这种弱度是可以理解的。以太阳为例，我们认为它是那么灿烂，可一旦距离超出一百光年，那太阳就变成一个小光点。
太阳的辐射功率是，峰值波长大约502nm。太阳每秒辐射出的光子大约是1045个的量级。在100亿光年远处，单位面积上多久能接收到一个来自太阳的光子呢？以100亿光年为半径的球壳面积大约是1053m2。
也就是说，不考虑途中的损耗，100亿光年远处，每平方米的面积上大约每108秒就能接收到一个来自太阳的光子了。108秒也就是三年多时间。可想而知，那是多么的黯淡无光。我们的眼睛怎么可能看到这样的光线呢？更何况，经过100亿年的漫长传播，这束光线早已红移成为无法被眼睛看到的微波乃至短波。
除此之外，眼睛就只能看到仙女座、大小麦哲伦星系这几个星系。而且，这几个星系在我们看来只相当于一小团光点而已，与一颗普通星星差不太多。
所以，在我们眼里，夜空始终都是黑暗的。
可以得出结论：天文学家通过望远镜看到的宇宙，其实，只是宇宙的一小部分。因为，有许多的遥远恒星，其缓慢的光线并未到达地球。还有不少遥远恒星，其光线永远也不会到达地球。
这个宇宙到底有多大？看来，不是那么容易测量出来了。但是，绝对会远远大于目前科学们的判断――直径300亿光年。
这一点最近已经得到天文学家证实。一直以来天文学家都认为宇宙含有大约一千亿个星系。现在他们改变了观点，认为宇宙比先前预测的要大二十倍，至少有2万亿个星系。
宇宙，比我们想象得要大得多，要有趣得多。
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◎类星体之谜
对于天文学家而言，类星体的存在，是一个非常大的谜团。
1950年，天文学家发现了这样一种星体：其体积不超过太阳系，其亮度却超过了银河系的一千倍。功率为银河系的1亿倍。其发出的光线显示出巨大的红移，表明这种星体正在以非常高的速度远离地球。根据哈勃红移原理，离得越远，离开速度越快。距离与远离速度成正比。所以，这些星体距离地球的距离将达到几十亿光年。有的甚至达到上百亿光年。
已发现的类星体里，有近10个红移值Z大于4，红移最大的PC1247+3406星体，红移值Z为4．897。红移值Z=△λ／λ 是波长的增加值与波长的比值。红移值越大，波长的增加值就越大。红移值达到4，表明波长增加值是原波长的4倍。这种红移，表明类星体退行的速度非常快。根据哈勃定理的计算结果，类星体的距离必定非常遥远。根据精确计算，可以知道，这种星体的体积并不大，只跟太阳系相当。
科学家始终无法想象出这样的恒星：那么小，却能发出那么大的能量。它们的能量从哪儿来呢？仅仅通过核聚变，是不可能提供这么高能量的。这就是“类星体能源之谜”。有科学家认为，类星体内部是一个大黑洞。黑洞通过吞没物质来喷发高能量。但即使是黑洞能喷发高能量，也远无法达到类星体这种规模。何况黑洞对物质和能量向来是只进不出的。
在明白光线红移的多种原因后，就可以揭开类星体的秘密了。
光线产生巨大的红移，被认为是光源在飞速离开地球。这原本没错。只是，在忽略掉由于光线速度变化而产生的红移效应后，计算出来的星体距离将十分遥远，动辄达到上百亿光年。这才产生了类星体的不解之谜。
其实，类星体没有那么神秘。它没有发出过那么大的能量。
只因，它距离地球并不是那么遥远。由于哈勃红移理论的局限性，大为高估了它们与地球的距离。
天文学家之所以认为类星体发出的能量相当于一千亿个银河系，是结合其亮度和距离算出的结果。本来类星体的亮度和银河系某颗亮星不相上下，只是由于其红移巨大，从而认为其距离地球非常遥远。恒星的亮度同观察者的距离平方成反比。一颗恒星，离地球远一倍，其亮度将减小4倍。两颗恒星如果地面观察亮度相同，两星距离地球的距离相差一倍，那更远的那颗恒星亮度将是较近颗星的4倍。
类星体其实只是在高速远离地球的恒星，发向地球的光线速度大为降低，比光速小了很多。由于天文学家一直认为光线速度是光速，波长＊频率＝速度，类星体光线的特点是：光线速度很慢，远低于光速；这使单位时间内观测者接收到的整波个数下降，也就是光线的频率很低。
类星体的光线波长原本是正常范围。由于人为拔高了类星体的光线速度，使之等于光速，就使得波长＊频率＝光速。波长＊频率的值需要增加。而对于发生红移远离地球的天体，其光线频率当然不可能增加，所以只能是波长大副增加。这样得出所以，地球观测者将发现其光线的巨大红移。哈勃红移理论认为，红移越大距离越远。所以类星体被误认为距离地球非常遥远。
跟其它恒星相比，类星体在能量来源上依赖着核聚变，没有区别。最大的特点在于，它是一颗高速运动的恒星，其速度比邻近区域大多数的恒星都快得多。
宇宙之大，无奇不有。一颗恒星由于某种原因，具有很高运动速度，并不奇怪。
通过望远镜，天文学家经常可以观察到一种较大规模的星系喷流。一个星系，由于内部的压力增大，引力已无法使星系保持稳定。于是星系有如火山爆发般，喷射出速度极高的星云。这种喷流质量达到数个恒星之和，运动速度竟然接近光速，可见这种喷发的能量之大。高速喷流里的星云如果坍缩为恒星，就将是一个高速运动的恒星。类星体，就是这样出现了。当然，星系喷流，只是类星体形成了原因之一。撞击和爆炸可能是另一个原因。一颗恒星受到质量相当的恒星撞击时，会产生突然的加速度，使运动速度大为增加。或发生大爆炸，高速喷发出大质量星体。这些星体重新凝聚为恒星后，将继续以高速运行于宇宙空间。
如果这颗高速运动的恒星发出的光线能够到达地球，光线速度将会很慢。地球观察者显示出其光谱当然有很大变化。如果观察者认为光速不变，他会将这个变化只归因于光线的波长增加。所以就产生了很大的红移。根据哈勃定律，红移越大，距离就越大。这颗恒星的距离将在相当遥远的地方。可这颗恒星的光线并不弱。在那么遥远还能发出这么强的光线，可见其发光功率比上千个银河系都强大。类星体之谜，就这样产生了。
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◎低于光速的光线为何未被发现
每个新理论在推翻原有经典理论的同时，会作出自已的预言，对这些预言的验证则成为新理论能否成立的关键因素。本理论预言会有一些到达地球的光线速度低于光速C。那么为什么这样的光线未被发现或记录下来呢？
这个预言相当大胆，不合常理。因为那么多天文学家天天在观测宇宙，如果真的有低于光速的光线，不可能发现不了。
可是本理论有绝对的信心，绝对会有一些光线的速度低于光速。之所以这些光线未曾被发现，只是因为天文学家不可能对每一道来自宇宙的光线都测速，那个工作量太大。而且，对光速的测量一直是一个难题。至今科学界仍然没有找到测量单向光速的有效方法，都是把光线反射回来后进行测量。中科院物理所研究员张双南坦承，目前的实验只能证明在一定的频率范围内，真空中双程光速是常数。双程光速的定义是，光从光源发出到一面镜子再返回来的平均光速。正是由于科学界只能测量双程光速，这使得单程光速再低也无法被觉察。目前的实验既无法证明单程光速是否常数，也还没有证明所有频率的光速都是精确一致。这就是光速不变这一公认的结论所面临的现状——其实根本没有经过实验的证实。
仅凭双程光速并不能测定一束光线的速度。因为光线无论其速度是多少，在经过镜子反射后，其速度都会变成光速。因为镜子相当于是一个基本静止的东西，它反射光线，相当于镜子自身在发射光线，这个光线的速度自然会被宇宙辐射风加速为光速。从宇宙星空射来的一束光线，哪怕其速度低于光速不少，通过科学家的双程光速测量之后，其平均速度也跟光速差不太多，难以找出差别了。
最重要的是，一直以来相对论都断定光速不变，所以根本不会有人来给宇宙光线测速，觉得纯粹是多此一举。要知道，宇宙天体飞行的速度再快，与光速相比，仍差了几个级别。所以其发出的光线虽比光速慢，也慢得并不多，不容易被察觉。除非使用先进的光速测定手段，否则还真发现不了。至于一些单凭肉眼就能分辩出的远低于光速的光线，则很可能在到达地球之前就能量耗尽而消失了。
总之，由于种种原因，速度低于光速的光线虽然一直存在，但从来没有被注意过。只要天文学家不断对各种宇宙光线进行测速，一定就能发现速度低于光速的光线。事实上，河外星系，尤其距离地球遥远的星系，由于宇宙膨胀原因，正在加速远离地球。这些星系发出的光线，有将近一半基本上都是低于光速的，因为这些恒星公转的方向只要是在远离地球，加上其所在的星系正在进行远离地球的运动，那这些恒星发出光线的速度都会稍稍低于光速。但由于其速度至多也只有几百公里每秒，比如一个距地球330万光年的星系，正在以68公里每秒的速度远离地球。这跟光速相比简直可以忽略不计。所以其光线的速度只比光速低了非常少的一点点，除非用最精密的仪器，否则是不可能发现其速度低于光速的。其实，只有用上迈克尔逊莫雷干涉仪，才能发现这束光线的速度与光速其实有着细微的差距。
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