论文经已刊登于/Paper has been published in《知识窗 教师版》2020 第五期/fifth edition
摘要: 为了构建物理学的架构,以爱因斯坦的相对论为主轴线,用阴阳理论逐步推广。首先辨证物理现象其实就是阴阳理论所说的动静。动属阳,静属阴。动与静是相生相对。由动静这个观念作进一步推广就得到爱因斯坦所说的时间与空间相对及质能等效。接着以简单易懂的数学模型来论证狭义相对论,也就是证明为何会有“时间膨胀”与“空间收缩”的现象。然后再进一步阐述如何在狭义相对论的基础上延伸出广义相对论,也就是重力。
关键词:阴阳,物理架构,相对论
1. 引言
物理学家告诉我们世界的一切现象唯一不变的是变化,而且变化是有规律的。什么是变化?变化就是运动。运动的特性是相对于观察者,也就是静止的座标系。我们可以用阴阳理论的太极图作进一步解释(图 1)

图 1. 太极图
道就是规律。由道的阴阳理论我们有动静这个观念,动静是相生相对的,动(白色区域)必须要有静(黑点)来显现。反之亦然,静(黑色区域)必须要有动(白点)来显现。既然运动的特性是离不开一个观察者,所以宇宙没有中心,观察者就是中心。这就如古人说的:上下四方(相对于观察者)叫作宇, 往古来今(相对于观察者)叫作宙。
2. 运动的度量
我们如何度量运动?我们是把动静这个观念作进一步推广而产生间与量的观念(图2.)

图2. 动静延伸出间与量
2.1. 间
空间,s:光运动了一个单位的时间就有一个单位的空间。
时间,t:光运动了一个单位的空间就有一个单位的时间。

图3. 单位时空
所以时空是相对的,不可单一存在。有了单位空间与单位时间,就会产生度量运动的方式,叫速度:


2.2. 狭义相对论
我们来探讨两个不同座标系之间的时空间隔变换,也就是狭义相对论。我们有两个座标系,座标系A与座标系B。在每个座标系的原点都有一个观察者,而这两个座标系相对是静止的。在每个座标系的原点也都有一个同步的钟。座标系B的X轴是与座标系A的X轴在同一条线上。在Y轴的方向,座标系A与座标系B在距离L,都有一面镜子,如以下图 4,

图 4. 两个相对静止的座标系




3. 力的特性
由间与量的观念再作推广是关于力的观念,也就是速度的变化或加速度。

图 8. 间与量的观念推广出力的特性
3.1. 广义相对论的基础
广义相对论其实是狭义相对论的延伸。简单的说只是多了一个变化。狭义相对论里的光运动了一个单狭义相对论里的光运动了一个单位的时间就有一个单位的空间,光运动了一个单位的空间就有一个单位的时间。根据广义相对论这个单位时空间隔在两个相对静止的座标系,是不一样的(膨胀如图9或方向不同)。但是光速度的值还是不变,也就是光速在广义相对论下还是绝对的。


图 9. 在两个相对静止座标系有不一样的单位时空间隔值
4. 结论
本文是以爱因斯坦的相对论为主轴线,用阴阳理论逐步推广而为物理学建立架构。从动静作推广至力的特性能以这一句话来概括:易有太极 是生两仪 两仪生四象[1]。
参考文献
- [1] 蔡志忠 著. 东方宇宙. 台北市:大块文化出版, 2010. 4;