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