引力子的速度无限大

               

        许多人认为，引力不会凭空传递，物体之间是通过相互交换引力子而产生引力的。作者接受这个观点。
        实验表明，引力可以对光子产生作用，使从地面上垂直向上飞的光子的能量减少，或使从高处飞向地面的光子的能量增加（使光子频率产生红移或蓝移，称为“引力红移”和“引力蓝移”）。显然，引力对光子的作用也就是引力子对光子的作用。
        相对论的一个结论是，任何物质的速度都不能超过光速。但是，如果引力子的速度最大只能为为光速的话，那么，光子从地面上垂直向上飞时，光子在前面飞，地球辐射的引力子在后面追，速度一样，引力子如何对光子施加作用呢？就好像用导弹打飞机，如果导弹的速度与飞机一样，如何够得着飞机呢？显然，相对论的结论是与事实相矛盾的。

        作者认为，引力子的速度应为无限大，理由如下。
        处于地球表面附近的物体，在单位时间内它接收到的地球的引力子数量越多，它受到的地球的引力就越大。设m为物体的质量，n为物体在单位时间内接收到的引力子数量，g为地球引力加速度，我们可建立如下关系：
                                    （1）
k为待定系数。
        设引力子的速度为v，如果物体以速度u朝垂直于地面的方向飞离地球，它在单位时间内收到的引力子数量就会变为n(1-u/v)。也就是说，参照（1）式，物体受到的地球引力就变为
                               （2）
        如果这个物体是一个光子，则光子受到的地球的引力就成为
                                （3）
        c为光速，mr为光子的质量。如果光子从地面往上飞行了一个微小的高度ΔH，则地球引力对光子作的功为
                          （4）
        这会使光子的能量减少，使得光子的能量变为
                       （5）
        可以证明，当光子从地面往上飞行了高度H时，光子的能量会变为
                        （6）
        此时光子对应于能量的动量就为
                         （7）
        根据德布罗意公式λ=h/p，（p为动量），此时光子的波长λ2就为
                      （8）
        由于有关系νλ=c，所以（8）式可写为
                        （9）
        我们知道，光子原来的频率ν1为
                                    （10）
        根据（9）、（10）两式可得
                          （11）
        （11）就是光子垂直飞离地面（星球表面）、前进了H时，光子频率的红移。
        同样，我们可得到光子垂直飞向地面（星球表面）、前进了H时，光子频率的蓝移为
                          （12）

        显然，根据（11）式，如果引力子的速度为v=c，则光子垂直飞离地面时光子的红移为0，即光子受到的引力为0，这与我们观测到的事实是不相符的。
        1959年，美国的庞德（R.v.Pound）和雷布卡（G.Rebka）所做的光子垂直飞向地面（光子由一个高塔射向地面）的实验，以及1965年庞德和斯尼德尔（Snider）所做的更精确的光子飞向地面的实验，都表明，在引力作用下光子频率蓝移的规律是
                         （13）
        将上式代入（12）式，就会有
            v=∞                       
        上式说明，引力子的速度为无限大。
        我们知道，上面几个式子中出现的gH，实际上就是光子的发射处与光子的到达处之间的引力势差。显然，别的星球与地球的引力势差，会对地球所接收到的该星球光子的能量（频率）发生影响。一般说来，由于我们观察的发光星球的质量都比地球大，因此它们对光子的引力作用也比地球的大，这就会使我们在地面观察到的别的星球的光子，要比这些光子刚离开那个星球时，具有一定程度的红移。
        1925年，美国威尔逊山天文台的亚当斯（W.S.Adams）观测了天狼星的伴星天狼A，它发出的谱线符合
                            （14）
        1971年，格林斯坦（J.L.Greenstein）等人利用一种精巧的衍射技术，测出天狼星伴星的红移也是符合（14）式。
        1960年代，科学家们对太阳红移观测的结果也是符合（14）式。
        而将（14）式代入（11）式，也会得到
            v=∞
        上式也说明，引力子的速度为无限大。

 

        作者还认为，引力子就是一份动量，它没有质量，但速度为无限大（参见将在本博客中登出的《引力的起源》）。这个观点似乎很怪异，其实非常合乎逻辑。
        首先，引力子必定携带一份动量。因为引力子作用于物体上时，将使物体的动量发生改变。
        其次，引力子不可能具有质量。我们现有的引力知识告诉我们，物体之间之所以存在引力作用，唯一的理由，就是它们都有质量。引力子就是各个质量之间发生引力作用的使者，如果引力子本身也有质量，那，引力子之间也会因有质量而发生引力作用，这就要导致出现“引力子的引力子”；显然，不能让这种“引力子的引力子”的模式存在，否则不但会使我们面对的世界发狂，也会使我们自己发狂。
        设引力子的动量为p、速度为v、质量为m，有
            p=mv                    （15）
        上式中，既然左边的p为一个确定的数，且右边的m=0 ，显然，只有当右边的v=∞时，上式才有意义。
        我们知道，光子的动质量m与静止质量m0有如下关系：
                     （16）
        上式中，左边的m为一个确定的数，右边的m0=0，右边其它部分的值=∞。
        将（15）与式（16）比较，将引力子与光子比较，两者是不是在“味道”上很相似？因为它们的左边都是一个确定的数，右边都是一个0与一个∞的乘积。

        朋友，您有没有一种“春雨断桥人不渡，小舟撑出柳阴来”（宋，徐俯）的感觉？

 

        （以上所列各项实验，抄录于郭奕玲、沈慧君著《近代物理著名实验简介》，山东教育出版社，2001年）