时间效应
运动的光源与观测者之间发生的一种效应
运动的光源与观测者之间不但会发生多普勒效应,同时还会发生时间效应,其物理性质、数学形式完全相同,如同一个金币的正面与反面。进一步推演出;超光速天体,与在盲区,观察中;天体倒自行,并时间观测倒流。
关键词
时差方程、观测真时、被测真时、本钟、盲区、倒自行
引言
洛仑兹时间变换与狭义相对论的时空观;认为运动的时钟的时间会变慢,即运动坐标系内,空间的时间流程变慢了。
本文探讨结果;空间处处时间流程相同,时钟测下的时间、都为空间标准真时间。但;存在相互运动的坐标系之间,测者测下被测坐标系内的事件的时间,不为被测事件的真时间,即不为被测坐标系内的真时间,必须把观测时间转换成被测时间,因相互运动的坐标系之间发生了——时间效应,其效应的物理性质与多普勒效应物理性质完全相同。
多普勒效应已为实践所证明与应用,时间效应同样能做实验,其实验方法与多普勒效应实验方法完全相同。
时差方程
空间一参照系S。,在原点O。上有一静止测者与一时钟,在S。系坐标P1、P2点上各有一静止点光源与一时钟,把这三钟同步。通过O。、P1、P2三个点可以做一个平面,P1、P2连线在该平面内,O。点至P1、P2连线的垂线长为ρ 。通过P2、 O。、X1三个点可以做另一个平面,X。轴在该平面内,P2至X。轴的垂线长为ρ',见图1:
P1、P2点上的点光源,在同一瞬间,各自发射了一个脉冲光讯号,即它们的时间间隔T。=O ,二个光讯号是同时发射的,而在O。点上的测者却不是在同一瞬间同时接收到二个光讯号。由图1知道
P1O。
光讯号;由P传送到O。的时间为t1,由P2传送到O。的时间为t2,那么观测时间t′与被测时间T。的关系为;t1与t2的差值:
即 T。- t′= t1 - t2
移项得 t′= T。- (t1 - t2) <1-1>
<1-1>式为时差方程。
现有一惯性系S,以U。速率沿P1、P2连线运动,在S系原点O上有一静止于S系的光源与时钟,当S系原点O到达P1点的瞬间;P1点与O点上的光源,在同一瞬间各自发射了一个脉冲光讯号,二个光讯号经过t′时间间隔,在同一瞬间到达O。(由光性质知道,光速为常数C。,与光源有无运动无关),也就是O。点上的测者在同一瞬间同时接收到了这二个光讯号。当原点O到达P2的瞬间,P2点与O点上的光源也同步各自发射了一个光讯号,经过t2时间间隔在同一瞬间到达O。点,O。点上的测者根据时钟记录,观测时间为t′,由P1、P2点上时钟记录知道,S系由P1到达P2的时间间隔为T。(S系上的时钟测下时间间隔是否为T。,后面再讨论)。
将时差方程两边除以T。
得: t′/T。= 1-(t1-t2)/T。 <1-2>
由图1得:
t1=ρ/sinαc。 t2=ρ/sinα′c。
T。=(1/tgα-1/tgα′)ρ/U。代入<1-2>式得:
t′/T。=1-(ρ/sinαc。-ρ/sinα′c。)/(1/tgα-1/tgα′)ρ/U。
整理得:
t′/T。=1-U。(sinα′-sinα)/C。sin(α′-α)
将α′=α+θ 代入上式,
整理得:
t′=T。{1-(U。/C。)[cosα-sinα(1-cosθ)^1/2/(1+cosθ)^1/2]} <1-3>
<1-3>式为光源(运动)与测者(静止)之间的观测时间效应式。
当S系远离S。系,如宇宙空间的天体,一年之中,地球上的天文台观测;有的天体年自行值测出的还不到1角秒,即当θ角趋于0,那<1-3>式中:
Lim[sinα(1-cosθ)^1/2/(1+cosθ)^1/2]=0
θ->0
得: t′ = T。( 1 - Cos α U。 / C。) <1-4>
我们知道<1-4>式是观测时间效应<1-3>式的极限形式。
如果S系的光源,在T。时间内发射了f个短脉冲光讯号,那么S。系的测者,在t′时间内接收了f个脉冲光讯号。S系的光源发射频率为ν。= f / T。,而S。系的测者,接收频率为ν′ = f / t′ ,将f 除以<1-4>式两边得:
ν′ = ν。/ (1 - Cos α U。/ C。) <1-5>
如果S系的发射源是一个无线电发射源,那么它的发射波长为λ。= C。/ ν。,测者的接收波长为λ′ = C。/ν′将C。除以<1-5>式两边得:
λ′ = λ。( 1- Cos α U。/ C。) <1-6>
以上探讨我们知道;时间效应与多普勒效应其物理性质、数学形式完全相同。
在P2点上的光源,在t′ 时间间隔内发射了f (f = f1 + f2 + f3 + ┅ + fn )个光讯号,O。点上测者接收到f1的瞬间以V。的速率沿X。轴运动,到达X1的瞬间接收了第fn个光讯号,测者由O。点运动到X1,的时间间隔为t。,笫fn个光讯号由P2到达X1的时间间隔为T3 ,建立时差方程:
t′ - t。= t2 - t3 <1-7>
将<1-7>式移项,再除以 t。,得:
t′ / t。 = 1+ ( t2 - t3) / t。
将 t2 = ρ′ / Sin β C。 t3 = ρ′ / Sin β′ C。 t。 = ( 1 - / tg β - 1 / tg β′ ) ρ′ / V。 代入上式,其整理、解法与<1-2>式整理、解法同理,
得: t。 = t′ / ( 1 + Cos β V。 / C。 ) <1- 8 >
ν = ν′ ( 1 + Cos β V。 / C。 ) <1- 9 >
λ = λ′ /( 1 + Cos β V。 / C。 ) <1-10>
由<1-4>、<1-5>、<1-6>式知道;S系的发射源,原本由P1点运动到P2的时间间隔为T。,发射频率为ν。,发射波长为λ。,由于时间、多普勒效应的结果;使得T。为t′ 、ν。为 ν′ 、 λ。为 λ′ ,
将<1-4>、<1-5>、<1-6>式代入<1-8>、<1-9>、<1-10>式得:
t。 = T。( 1 - Cos α U。/ C。) / ( 1+ Cos β V。 / C。) <1-11>
ν = ν。( 1 + Cos β V。/ C。) / ( 1- Cos α U。 / C。) <1-12>
λ = λ。( 1 - Cos α U。/ C。) / ( 1+Cos β V。/ C。) <1-13>
由<1-11>与<1-13>式得:
T。= t。λ。/ λ <1-14>
讨论与结论
作为计时器,经历了机械钟、石英钟、原子钟,原子钟其精度为每30万年误差 1 秒。秒的物理量;1967年13届国际计量大会定义为:绝133原子对应与两个超精细能级跃迁9192631770个辐射周期的持续时间。而原子的能级跃迁所辐射的电磁波频率异常稳定,其计时精度精确到每天1×10^-13秒,因此,原子钟被用来测定标准时间,日常在电台、电视上的报时,就来自原子钟^①。
一个稳定频率的无线电磁波发射源,与一个电磁波接收计数器,构成一个计时系统,如果频率稳定达到原子钟级,可以作为标准时间计时器。但,当它们之间存在相互运动时,大家知道;就会发生多普勒效应,也就是接收频率发生了变化;当它们相互靠近运动时,频率变高了,计时系统计时变快了(时钟变快了),当它们相互背离运动时,频率变低了,计时系统计时变慢了(时钟变慢了)。
多普勒效应可以做实验,用频率计测定标准频率发射台(我国的授时中心BPM台,频率有2.5MHZ、5MHZ、10MHZ、15MHZ),在发射10MHZ时段,相对发射台静止时,测下频率为10MHZ,那么测定的周期为100纳秒,当向着电台运动时,测下的频率大于10MHZ,也就是测定的周期小于100纳秒,当背离电台运动时,测下的频率小于10MHZ,测定的周期大于100纳秒。
频率的倒数是周期,周期就是时间,所以;发生多普勒效应,必定发生时间效应,时间效应与多普勒效应是同时发,两者不可分割!
我们得出结论①:时向间效应与多普勒效应同属于一个物理性质,发生多普勒效应,必然发生时间效应,时、频效应是同时发生的,不可分割的,如同一个金币的正面与反面。
由上一节探讨知道,发射源与测者之间存在相互运动时,发生了时、频效应,见图2:以测者所在坐标S系为参考系,以发射源运动方向为X轴方向,以发射源运动连线的垂线为Z轴(测者天顶),发射源相对S系由P向P′以U的速率运动。发射源在运动过程,电磁波由发射源到达测者的路程,是在不断的改变时,而发生时、频效应。
结论(2):当电磁波以不同路程由发射源到达测者时就会发生——时、频效应。
由图2中还知道,发射源相对测者的运动速率分量角,除之0与π外,也就是发射源正向着测者或正背离测者作匀速运动时,观测频率是不变的,除此之外,不管发射源是靠近测者或是背离测者运动的,分量角(由α向α′过渡)都在渐渐变大。也就是测者的观测频率;由高渐渐变低,频率的倒数是周期(也就是将1除以<1-5>式两边,得出的就是<1-4>式),观测周期在渐渐变慢。
结论(3):测者在观测过程,发生了时、频效应,不管发射源是向着测者或是背离测者运动;其观测周期都在渐渐变慢。
脉冲星^②,不管是脉动形的还是灯塔效应形的,它的固有周期,在观测过程中;观测周期都在渐渐变慢,如能认证可见光的本证谱线,可由<1-14>式得知其的固有周期(蟹状星云中心星PSR0531+21或NP0532)。
结论③的观测周期在渐渐变慢,与脉冲星观测周期在渐渐变慢,可有图2与<1-6>式知道,可以验证;只要检查年自值较大天体的早年所摄的光谱线,与现近所摄的光谱线作比较,紫移效应的天体;视速率在渐渐变慢,红移效应的天体;视速率在渐渐变快!
在上我们已探讨到;发射源的运动速率分量角为0、或为π时,观测频率是不变的,由多普勒效应所观测的速率为运动源的真速率!除分量角为0与π之外;而所观测的速率并不为被观测的运动源的真速率;仅为视速率!如图2中,运动源运动到z轴位置时,o点位置的观测者,观测视速率为0,那怕是几倍光速运动的天体[红移z值大于1的类星体,视速率已大于光速(λ/λ。=(λ。+Δλ)/λ。=1+z)]ˆ③,视速率仍为0!视速率为0的脉冲星,观测视周期为真周期!
上面我们已探讨过,一个频率稳定的电磁波发射源与一个电磁波接收计数器,可以构成一个计时系统。该计时系统静止于一惯性坐标系内,电磁波由发射源到达接收计数器的路程是不变的,故不会发生时、频效应,该系统记录的时间是标准时间。但;该惯性系不是静止的,在空间相对一参照系匀速直线运动的,见图3:
从图3中我们知道,α=π -β U。=V。代入<1-11><1-12>式,结果得:t。=T。 ν=ν。,不会发生时、频效应。实质上,在惯性内静止的发射源与接收计数器,电磁波由发射源到达接收计数器的路程还是不变,故不会发生时、频效应,该计时系统的时间记录,还是标准时间,还为真时。我们得出;
结论(4):一切惯性系内的时钟,所记录时间都为空间标准时间,都为真时,与惯性系有无运动无关。
但.非惯性系内的静止电磁波发射源与电磁波接收器,电磁波由发射源到达接收器的路程;是在做微小的变化,我们在这里只做定量简单的分析,见图3-1。S。与S两坐标系;X。、X轴与X。Y。、XY平面而重合,电磁波发射源静止予S系P点上,两个电磁波接收器分别静止予S系O点与S。系X。轴X′处。S系静止予S。系时,光信号(电磁波信号)由P至O、X′的光时分别为t。与t (测得光程分别为L。与L , L。≠L),当P点上的发射源发射信号的瞬间;S系以U。速率沿X。轴运动,经过t时间间隔, 光信号由P点运动到X′点,此瞬间; O点也正到达X′点(O点运动了一段U。t 距离), 也就是;当S系以U。速率沿X。运动时,光信号由P点至O点的光时不再为t。,而为t ! 光程由L。变为L !
在运动惯性系内,静止的发射源与接收器, 光信号由发射源至接收器的光程同为L,是不变的,与惯性系的运动无关,故不会发生时、频效应。
如果发射源沿XY平面以L。为半径绕O点做园周运动, 由图3-1知θ。= 0时, 电磁波信号由P点至O点的光时
t = t。/(1+U。^2/C。^2 ), θ。= π/2 时, t=t。/(1-U。^2/C。^2)^1/2, θ。=π时, t=t。/(1-U。^2/C。^2) 。
由此我们知道,发射源由X轴(运动)的方向,转到X轴(运动)的反方向,光时t在渐渐变大,也就是光程在渐渐变大,多普勒发生红移效应。发射源由X轴(运动)的反方向,转到X轴(运动)的方向,光时t在渐渐变小,光程在渐渐变小,多普勒发生紫移效应。
这,就为历史上发生的多普勒横向(爱因斯坦)效应实验;这不但把地球变成一个惯性系,还把地球变为一个真静止系。如果S系相对S。系相对静止,S系为真静止系,P点上发射源以L。为半径,绕O点做园周运动,运动到任意位子上,发射光信号由P点至O点的光程同为L。,不会发生时、频效应,也就不会发生横向多普勒效应
地球不是惯性系,地球有自转,还绕太阳公转,太阳系又绕银河系银心运动,故会对原子钟产生时、频效应。最明显的例子,就是两座已同步的原子钟,在搬运过程,会很快失步,这就时、频效应的结果!
如图3-1中,S系沿S。系的X。轴不是做匀速运动,而是变速运动,在此只作简单的论说,就以 θ。= 0 为例,
t′=t。/[1+ (U。+ΔU′) ^2/C。^2], t″=t。/[1+(U。+ΔU′+ΔU″) ^2/C。^2], ……,
由此我们知道,在非惯性系内,静止的发射源与接收器,电磁波由发射源至接收器的光程;时刻在变化,因而时刻发生时、频效应!搬运过程;两座已同步的原子钟,会很快失步,这是时、频效应的结果。
是否是,时、频效应的结果,可以验证;将三座同原子、同尺度、同结构的原子钟,先将两座钟,并列在一起,同位子、同方向,另一钟隋意放之。将三钟同步,然后;搬上飞机;在搬的过程,两座并列一起的钟,必需同时搬运,始终保持同向同位子,另一钟在飞机上与这两钟保持不同方向。飞机搬运过程,加速、减速、转向,加速了时、频效应,而并列一起的两钟,时、频效应是保持同步进行的,所以同步了的两钟能保持较持久的同步,另一钟与它们不同向,于是;时、频效应对它与并列两钟的作用不同步,故;该钟与并列两钟会很快失步!
在参照系S。内,有一电磁波发射源Ac与二个电磁波计数器A、B,Ac与A构成A钟 。在S。系内还有一相对S。系静止的惯性系S,在S系内还有一发射源Bc与B′电磁波计数器,构成B′钟,Bc与B还构成B钟。
三钟;A钟受Ac发射源电磁波控制,B与B′钟受Bc发射源电磁波控制,它们都静止于S。系内,Ac、Bc都是铯133原子辐射的电磁波发射源,三钟都是接收了9192631770个周期电磁波数而跳秒,故,三钟都是标准计时钟,将三钟同步。
当S系以0.5倍光速相对S。系运动,也就是Bc与B′ 以0.5倍光速向A、B运动,由时、频效应知道,B钟与A钟、B′钟失步了,B钟变快了,A钟是标准计时钟,由结论(4)知道;B′钟也是标准计时钟。
B′钟在跳秒的瞬间向A、B钟发射了一个光脉冲讯号,B钟在跳秒的瞬间接收到了光讯号,B′共发射了十个光脉冲讯号,十个光脉冲讯号前后时间间隔;B′钟时间记录为十秒,B钟记录时间也为十秒。而A钟呢!记录该事件的时间,由时、频效应<1-4>式[t′=T。(1-CosαU。/C。)=10秒(1-0.5C。/C。)=5秒]知道为秒。
只要识别了光讯号的光谱,可用〈1-14〉式得知该事件的真时。如,红移Z值为4的类星体(该类星体的视速率为光速的4倍),我们观测该星体的事件时间为5秒,由<1-14>式进行转换;该类星体所发生事件的真时间仅为1秒[T。=t。λ。/λ=t。λ。/(λ。+Δλ)=5秒/(1+4)=1秒] 。
结论(5):要想得到被测天体的真时间,必须用<1-14>式进行时间转换,即,必须把测者所在坐标系的观测真时(地球时),转换成被测事件坐标系的真时(天体时)。
Bc、B′越过A、B而正背离A、B以0.5倍光速运动,Bc、B′还是在十秒钟内发射十个光讯号,A钟的记录由<1-4>式知道为十五秒。而B钟由时、频效应变慢了,但,时间记录仍为十秒,由Bc传送到B的媒介是电磁波,因时、频效应使B钟变慢(或快)了。光讯号由Bc、B′传送到B的媒介也是电磁波,同样会发生时、频效应,使事件时间变长(或短)了,都是时、频效应的结果,或者说;它们是相互弥补了,或相互抵消了,B钟记录事件的时间仍为S系内的真时,B为S系内发射源的电磁波所控制的时钟,B为S系的本钟,本钟所记录本系的事件时间,为本系事件的真时间。
结论(6):本钟只能记录本系事件的时间,才为本系事件的真时间。地球上的计时钟只能记录地球上的事件时间才为真时间,地球上的钟只是地球的本钟,如记录的是其他星球上事件的时间,必需由结论(5),进行转换!
超光速天体
天空中响起隆隆轰鸣之声,听者抬头望见一飞机;已飞越听者上空,听者吐口而说,“超音速飞机”;相信,人们都会认同,听者言之无误!这现象同样适合超光速天体。
太空中一天体以超光速(4.5倍)运动,在未到达测者天顶附近前,测者是无法观测到该天体,由<1-6>式知道,观测光波波长不可为负值,只有当观测波长大于零时,电磁波才被现代科技(文明)所观察,因此存在一个临界角α。[λ=λ。(1-CosαU。/C。)],也就是观测波长λ为零时,超光速天体视分量角为临界角, Cosα。U。/C。=1
Cosα。=C。/U。=C。/4,5C。Cosα。=1/4.5 α。=77.1604度 ,见图4,图4中,测者在O点,超光速天体过了M。点的瞬间,才被测者观测到,在M。之前,对于O点测者,接受的是负光波,至今从未报导过,那位科学家接收了负光波。图4中M至M。点,距离为D=1709.2587万光年,天体以4.5倍光速运动,由M点运动到M。点,只需(t。=)379.8352万年,光信息由M。点传送到O点,时间为1025.6451万年。该超光速天体由M点运动到M。点,再发射光信息传送到O点,总共化时1405.4802万年。而光信息由M点传送到O点,需要2000万年,两者相差594.5198万年。
这好象不可能的,但,在M点与M。点各存在一个光源,M点光源发射光信息后,也就是M。点光源滞后M点光源379.8352万年后,再发射光信息,而O点测者接收到该光信息,要早于M点光源发射的光信息594.5198万年。假如,无数个光源,由M点排至M。点,而且它们是在同一瞬间发射光信号,可以说,超光速天体由M点运动到M。点,是超距作用运动(超距作用是不存在的,但,超距作用现象,在宇宙空间是存在的!后面再探讨),对于O点测者,最先接收到光信息的,是来至M。点,最晚接收的是来至M点,这无数个光源发射的是极短的光脉冲信号,对于O点的观测者,却发现的是单个光源;从M。点向M点自行,足自行了974.3549万年(t-t′)。故我们还得到,在宇宙空间同时发生的事,在我们看来;是不同时的!而且还可以得到;对于O点测者;超光速天体速度越快,由临界M。点倒自行至同一点(M)时间越长。
超光速天体在盲区是倒自行的,时间是倒流的,对一列超光速宇宙列车,在盲区是倒着开的,也就是,顺序先后是倒着的。如果一星球,被测者观察到的是;高度发达的文明社会的信息,在观察过程;会逐渐向远古原始时代退化,如同看电影,片子是倒着放,故事情节,是从末尾向开始倒叙。时间的确在倒流,即电磁波在”倒流”,电磁波为负值,地球文明还无法观测到,如果超光速天体处在相对地球人的盲区(不同位置上的观察者,有不同位段的盲区),而盲区此段宇宙空间,要是确是空无一物,那就成了名付其实的盲区!
宇宙空间,未免处处是空间(空无一物),宇宙尘埃到处弥漫,超光速天体(称之为宇宙高列)从弥散的尘埃中通过,从宇宙尘埃介质中通过,也就是从宇宙隧道中通过,宇宙高列的探照灯,不是朝前的(朝前也不起作用),而是专门朝后的,而照亮宇宙介质,介质把光反射到宇宙空间,被我们地球天文台所观察到(γ爆的余辉)。宇宙高列从宇宙隧道中通过,会发生契伦科夫辐射^④,所引起的介质会受激辐射,产生X射线,产生宇宙γ爆^⑤(还产生射电辐射)。对于γ爆的余辉,天文所记录的天体红移Z值为4.5,那,该红移值为该超光速天体的真速率,为光速的4.5倍。
宇宙高列正从宇宙隧道M。处通过,正被我们所拍摄到[这样的概率,几乎(拍摄)不存在],其照片就会呈显两列宇宙高列;一列为本影,朝运动方向自行,另一列为遗影,朝运动反方向倒自行^⑥(星系半人马座A,此照片仅供阅览,如果宇宙高列在宇宙隧道临界点,都被我们所拍摄到,那天体超光速运动现象,在宇宙空间是普遍存在)!对于低速天体(低于光速),只存在紫移区与红移区两个区域,而这两个区,都可以为无穷大区域。而宇宙高列(超光速天体),却存在三个区域,紫移区、红移区与盲区,红移区与盲区可以为无穷大区域,但紫移区域并不是个无穷大区域,是个能被观测到(可视)的有限小区域,如图4中的4.5倍光速运动天体(通过测者最近距离ρ为1000万光年),在紫移区能被测者(地球)所观测的时间仅为25万年。紫移区分别与红移区、盲区之比,都分别趋于零!也就是,相对观测者;超光速天体;在紫移区出现的概率是很小,天文观察记录中,会很少出现,有出现,未必识别。
2倍光速天体的临界角为60度,从该临界角自行至60度0分0.013秒,行程为0.84034366光年(ρ=1000万光年),2倍光速天体运行的时间为153.4704334天(0.42017183年),由时差方程知道[(t。+t1)-t=tx],测者接收了2倍光速天体153.47天的光信息量,仅化了0.9467秒钟(3x10^-8年),可由<1-4>式来验证,α角可取60度0分0.009秒,测者观察时间为1秒,而该天体事件发生的真时间为153.146天,见图4-1。由<1-6>式知道,由于时、频效应,该天体在临界处的可见光(α=60度0分0.01秒 U。=2C。 Z=2),都进入了[λ=λ。(1-CosαU。/C。)=(0.7∽0.4)微米X 1.09163854X10^-7]γ射线与高能宇宙射线^⑦,在紫移区超光速天体是可视天体,就是拍摄到光谱线,也难以识别紫移量。相对测者,2倍光速天体的视分量角(α)60.5度时,可见光只能进入紫外线区域。如果相对测者,天体在紫、红移区域交界处(M′)附近,即是10倍光速运动的宇宙高列的紫、红移量与一般(低于光速)天体的紫、红移量,也无大的区别。
只有宇宙高列从宇宙隧道中通过,不管处于那个区域(盲、紫、红);都会激起宇宙介质的x、γ射线辐射及射电波辐射,只要隧道有足够的长度,就会成为射线源,也就是;在尘埃较多的天区,较容易找到射线源,或;候选的源较多,源的射线强度介质丰度而变化,在紫、红移区域,有可视天体可对应。在临界点附近,测者的观察时间较为暂短,而且,自行值与倒自行值较大!见计算表<1>:我们将表中数据验证一下;2倍光速,临界角α=60度 t=L/C。=11547005.38年 第一年倒自行至β,β=α-θ(第一年)=59.97617959度, t2 =L2/C。=11549778.68年,t。′=(ρ/tgβ-ρ/tgα)/U。=2772.296年,将数据填入倒自行时差方程:tx=t2-(t。′+t)=1年(其他数据,读者可以自行验证)。由表中,我们还知道;α=π/2 时,天体年自行角值都小于0.04角秒(10倍光速,ρ=1000万光年,α=π/2, Δ=0.2′),那,天体在红移区其他区域;年自行值都会很小。
测者用一年的时间,得到2倍光速天体2772.296年的信息,或者说;观测者在一年内看完了该天体;用2772.3年时间演的戏,而且观测者是倒着看,从闭幕看到开幕!时间好象在倒流!
实质上,时间并不倒流,宇宙高列从宇宙隧道中通过,对于O点测者,该段隧道处于盲区,但,对于另一位置上的测者,该段隧道可能处于紫移区,或处于红移区,那该测者观察到该宇宙高列,是向前开的,并不倒自行,看到的,同样的是这出戏,是从启幕开始看起,一直看到谢幕,时间并不倒流!
观察到天体在倒自行,看到该天体的戏在倒演,就得出时间会倒流,显然有误。现做个假设实验,在宇宙列车上,在列车中央,装一频率稳定的无线电波发射源,在列车首、尾各装一无线电波计数器,构成共一发射源的二座子时钟,二座子时钟,可以同步,但,列车在加速过程,会很快失步,因,首计时钟接收的电波路程在渐渐变大,时钟在变慢,尾计时钟接收的电波路程在渐渐变小,时钟在变快。当列车速率到达光速,或超过光速,成了宇宙高列,高列首部的无线电波计数器,再也接收不到中部发射源的电磁波,时钟仃止了,因光速有极限,宇宙高列的探照灯,朝前是不起作用的,是专朝后照的,车列尾部的无线电波计数器,还在继续计数计时,如果宇宙高列是直线匀速超光速运动,那尾部时钟计时,还是标准计时器,时钟记录的时间还为标准真时。不要因为首部时钟仃止了,就得出时间也仃止了,这太误导了!
宇宙天体不但是存在超光速运动,在运动过程还发生超距作用现象,宇宙高列从宇宙隧道中通过,隧道介质受激励,发射射电波(包括x、γ射线),发射的强度随介质的丰度变化,观测者的观测灵敏度还与距离相关,在这里我们只探讨隧道截面。
截面是个园面,园面内的介质受天体契伦科夫辐射激励的速度;由园心沿园面至边缘(园环)受激的速度为光速,如果,测者至园心的视线;与园面垂直,那,园环各点至测者的距离相等,故,测者观测到的环,是一正园环。园环是由园心点的光源;在同一瞬间被点亮的,园环各点,又在同一瞬间,向测者传送光信息,经过相同路程,又在同一瞬间传送到测者,故,测者看到的是一个;被同时点亮的正园环,也就是,测者视线至园心,与园面垂直时,测者看到的园环事件是同时的。
园环在同一瞬间被点亮,可以说;是宇宙空间的超距现象,如同一宇宙飞船,在一瞬间,绕了园环一周。如果,测者至园心的视线,与园面不垂直,与园面相交一个δ角,那,环的各点至测者的视程,不相等,环的各点在同一瞬间,向测者传的送光信息,到达测者,是不同时,见图5:园面与天体运动方向X轴垂直,O、M、P、P1各点在同一平面内(为测者X轴视向的视平面),园面与视平面相互垂直,交于PP1线段,P点为以R1为半径的园环与PP1线段的交点,P点至O点测者,为该园环(R1为半径)较其他各点的最近点,故,P点光信息最先到达测者,极次是M1点,最后是P1点。该环是同时被点亮的(超距作用现象),而测者观察到的是;该环是从P点先亮,再从P点,沿环缘两边,渐向P1靠拢,渐渐点亮。
园面不只是一个环,是由无数个同心园环组成,测者观察到的图象,是由同一瞬间到达测者的光信息组成的,如同拍照,拍的是同一时间,进入像机底片的光信息。也就是,光信息由园心M点至P点(半径为R1),再由P点至测者(光程为L1),所化光时为T,而光信息从园心至其他同心环各点,再至测者的所化光时也同为T, T=(R1+L1)/C。=(R2+L2)/C。=(R3+L3)/C。,所得图像如图5中A中1环。因园面垂直于测者视平面,测者至M点的视线;在视平面内,故,线段MM2,垂直于OM线,测者经过t。时间间隔又拍摄了(A中)2环,M2点与M1受园心点激励时间间隔为T。,t。为测者观测时间,并不为观测事件的真时(T。),因,测量角θ1与θ2都很小,由<1-4>式知道,α≈π/2,故,观测时间t。约于观测事件的真时T。(T。≈ t。),M1至M2点空间光程为 C。t。 。
由1环与2环测得角∠M1OM为θ1 ,角∠M2OM为θ2 ,tgθ2ρ-tgθ1ρ=C。T。,整理得:
ρ=C。t。/(tgθ2-tgθ1) 。 <3-1>
甚基长射电干涉望远镜观测中(现,分辨率已达万分之几角秒,)可以得到1环与2环,可以得到θ1角与θ2角,可以得最精确的类星体实测空间距离!
退行的星系
PHL 957为多重红移类星体,其红移值分别为;发射线Z = 2.69 、 吸收线分别为Z = 2.67、2,55、2.54、2.31、2.23 ,由哈勃定律【Vf=Hc×D Vf:远离速率单位;Km/s 、Hc:哈勃常数单位;Km/(s·mpc) D:相对地球动距离单位;Mpc 百万秒差距】^⑧,就会得出该天体与地球有六个不同的空间距离,显然,这是不可能的,这是PHL 957类星体从宇宙隧道中经过,见图6:发射线是PHL 957类星体的光线直射地球,也就是运动视速率分量角对着地球,而,吸收线的视速率分量角不是对着地球,该光线地球上的观测者也不能直接接收到,是经过宇宙尘埃(尘埃受激),二次辐射,才被地球测者所接收。
哈勃定律来自宇宙膨胀论,膨胀论来自天文的观测;多数星系离地球退行而去,认为宇宙在澎胀!?这值得商权
宇宙空间是无边无际的,天体向任一向运动;最终都要离地球而去,因,起初向着地球运动的天体,终将要越过地球,离地球而去!这是宇宙天体运动的规律,一切星系都要离银河星系退行而去。作者认为:不可能存在;星系遇上宇宙壁,发生弹性碰撞,被退了回来,所以,星系都在退行,是必然的,是宇宙天体运动学的法则!
随着时间推移,银河星系会孤独的在宇宙太空中游荡吗?
远古时代,先人观看上天,到处都有无物的黑天区,自从望远镜发明之后,黑天区里却是充满星星与星云,视野一下子大大的扩展了,不是宇宙空间在变大了,而是科学文明发展了。现在被观察到的上100亿光年的宇宙空间,还是一个很有限的空间,或,称之为;银河星系团(仅为宇宙的苍海一粟),星系团以外的区域,现代地球科学文明还无法涉及,因,而现今的视野很有限,无法涉及银河星系团之外。在银河星系团之外,必然存在无数个河外星系[现代科学文明认为:星(系)体在宇宙空间;处处不断的延生,又,不断的消亡]。
从现代天体运动速率观察来看,最有可能在我们视野中消失的;是超光速天体(类星体),一当离开了银河星系团,就会在我们视野中消失,对于;大Z值的类星体,在观察中,会最先逐渐暗淡,直至消失(在星体记载表上,原有记载的,而今观察中,无缘无故的失踪了,这,很可能是逃离了银河星系团的逃失之星)。首选由河外星系团,而进入银河星系团的星体,最有可能的;也会是高Z值的类星体。
我们巳探讨过,超光速天体存在三个区域:
在盲区;只能以;高能宇宙射线(爆)源、γ射线(爆)源、χ射线(爆)源、(或,以爆源余辉中,遗留的)射电源出现(都无可视天体可对应)。
紫移区:超光速天体只有过了临 界点,也就是视速率分量角α大于临界角α。时,才被我们观察到,而且,所有超光速天体的最大紫移极限值;同为(Z=) -1,如:
2倍光速; U。=2C。 α。= 60° (由Z= -C0sα。U。/C。式计箕) Z= -1 、
4,5倍光速: U。=4.5C。 α。=77°.16041159=77°09′37.48″ Z=-1 、
9倍光速: U。=9C。 α。=83°.62062979=83°14′14,27″ Z=-1 。
而且,超光速天体的速率越大,视速率分量临角α。越大,对于相同的ρ。值,紫移区的区域越小,见图4。
与测者最近距离(ρ。)为1000万光年;
2倍光速运动的超光速天体,测者在紫移区可视的时间为133.9万年,
4.5倍光速运动的超光速天体,测者在紫移区可视的时间为25万年,
9倍光速运动的超光速天体,在紫移区可视的时间仅为6.1万年,
由此知知;超光速天体速率越大,在紫移区可视的时间越短!故,在紫移区,超光速天体出现的几率越少,另,即是被捕获到,而现今,不一定被识别。
红移区:超光速天体(类星体),为必,都是银河星系团的土生土长的本团成员,也存在(银河星系)团外的观光客,银河星系团这辆宇宙旅游的巴士,在宇宙太空游历途中,有本团成员弃团而去,也有团外成员参团而入!
而入的超光速天体,首先要经历盲区,在盲区;只有经过宇宙隧道(尘埃中通过)才被我们发现,而,只有超光速天体才会发生契伦科夫辐射,由<1-6>式知道;在临界角位子上的尘埃,受到极高的契伦科夫能量辐射,因,在临界角;天体所辐射的光谱能,都要进入了χ、γ谱能,甚至是宇宙射线能,故,受激的尘埃,会出χ、γ爆,甚至高能宇宙射线爆!当然,最基本的现象是射电源,其射电条文(年轮)如图5中A,不过,图5在红移区,而,在盲区,它的图位,在X轴的相反方向的位子上,图5中PP′径的长半径MP指向相反方向。
可测距离
由图5中A知,射电条文图;每一闭合条文为一变形椭园,它的长轴为R1+R3(R1>R3),短轴为
R2+R4(R2=R4),超光速天体运动方向,在长轴长半径所指方向上。在紫、红移区,射电源有可视天
体可对应,在盲区(有尘埃的区域,超光速天体才有射电源),无可视天体可对应,如果该天体距离
球较近,还许还有天体在尘埃中留有余辉,被我们观察到。
3C120射电源,作者的资料^⑨;距离为16亿光年,观测2年(1972年),它的直径增大了0.001″
(如果是短轴的直径),那么半径(R)增大了0.0005″,也就是R+2光年=R2(C。t。=2光年),可有
<3-1>式计算:距离L=C。t。/(tgθ2 - tgθ1)=2光年/tg0°0′0.0005″=8.25亿光年。
由<3-1>式知道;观测半年,短轴半径增大0.001″,C。t。=0.5光年,该射电源的距离(L)为
1.03亿光年。
观测一年:短轴半径增大0.001″ L=2.06亿光年(增大0.0001″L=20.6亿光年)
观测二年:短轴半径增大0.001″ L=4.12亿光年(增大0.0001″L=41,2亿光年)
观测三年:短轴半径增大0.001″ L=6.18亿光年(增大0.0001″L=61.8亿光年)
观测四年:短轴半径增大0.001″ L=8.25亿光年(增大0.0001″L=82.5亿光年)
观测五年:短轴半径增大0.001″ L=10.3亿光年(增大0.0001″L=103 亿光年)
观测十年:短轴半径增大0.001″ L=20.6亿光年(增大0.0001″L=206亿光年?!)
由以上数据可知;观测时间越长,短轴半径增大值越小,所观测的射电源距离的距离;也就越远!
在第三节己探讨过,三角形△OMM2是直角三角形,故,R2=tgθ2L,△OMP是斜角三角形,如果,
该射电源无可视天体对应,该是超光速天体,在盲区,见图7。如;测的该射电源条文图短轴半径θ1为1.0″,过半年又测得θ2为1.001″,同时测得长轴半径Δ为1.501″,可由图7中①式计算,
得距离L=103132403.1光年(1.03亿光年),由②式求得短轴半径R2=500.5光年,L2=103132403.1光年,由③式求得长轴长半径R1=812.98光年,由④式求得超光速天体速率视分量角α=22.°60995169 = 22°36′35.83″,该射电源有可视天体对应,那么该射电源在红移区,视速率分量角为α1=π-α′
,如无可视天体对应,那必在盲区,而且是倒自行,也就是长轴的长半径指向天体运动(PP′与X轴在同一平面内)的反方向,该射电源;是超光速天体的遗影,那必还有本影;本影在M″处,可由⑤式求得
ρ值,由以数据(设超光速天体为5倍光速 U。=kC。=5C。)得ρ=72057602.15光年(0.72亿光年) S2=(L-ρ)k, S2=155374004.8光年(1.55亿光年)。
为什么能同时测的本影与遗影,举例:两艘飞船同时从M点出发;一艘以光速飞向O点,另一艘以5倍光速沿X轴方向飞行,经过1.55亿光年,到达M″处,改向,以光速飞向O点,经过0.72亿光年,到达O点的瞬间;另一艘飞船从M点经过1.03亿光年,也正到达O点(读者可以计算,验正)。
探讨到此;给我们提出有意思的问题,测到本影,还可以测找到遗影。测到遗影,同样可以测找到本影。
但,测下遗影射电条文图,可以测知(L)距离,也可以测知视速率分量角(α),但在盲区,无可视天体对应时,也就无视红移Z值,就无法求知超光速天体的真速率,也就无法求得X轴的M″点(本影点)。
如果测得是本影,同样用图7中;①、②、③、④、⑤式求得;距离L、视速率分量角α、由观测所得视红移值Z,可由Z=-CosαkC。/C。式(见图6)求得光速倍数k值,由此测求知图7中,红移区M″处,所对应的盲区的射电遗影条文图的位子M点。如果M处天区没有尘埃呢?上面已探讨过,超光速天体经过无介质(尘埃)的天区,就无射电辐射(介质二次辐射)发生。
正如观察中,一千来个类星体,有射电源的只三百来个,这三百来个必有尘埃附着,那七百来个,必无尘埃!这么多的类星体与群多的射电源,必然存在本影与遗影同属于一个超光速天体。
同时观测到本影与遗影,在有宇宙尘埃临界点,由超光速天体的契伦科夫辐射频谱能知道;尘埃受激二次辐射,会出现X、γ射线,甚至宇宙高能射线,当然还出现射电辐射。正因为临界点处有尘埃,本影(可视天体)在自行,而遗影(射电源)在倒自行,由表<1>知道;本影与遗影在初起的三年,在快速分离,见表<2>:
由表<2>知道;不管在那档距离上,三年两影分离速度,都是惊人的!
按常理;天体的年自行值,在天体的横向(α=π/2)时,张角最大,其自行值也最大,由表<1>
知,不然,超光速天体的年自行最大值,却在临界点处,初三至五年自行值(与倒自行值)为最大,与常理相悖。
在其有尘埃的临界点处,会出现γ、x爆,甚至宇宙射线
如果超光速天体,所在盲区,不是临界点之处,那尘埃中,就无;可视天体,尘埃云中,只遗留超光速天体的漫、反射的余辉。第三节探讨过,超光速天体的探照灯,朝前是不起作用,而是以扇形的形式朝向后方,由时、频效应<1-5>式知道;临界角(α。)位子处,契伦科夫辐射,施放的能量为最大,也就是扇杆位子方向为最大,正后方,扇中央为最小,故,尘埃云隧道的两侧,余辉(漫、反光)为最强,正后方为最弱,正前方,无余辉。在盲区,被我们首先发现之处;是尘埃云隧道出口之处的射电文,因,在盲区,只存在遗影倒自行,故,首先被发现的,只能是隧道出口处尽头的射电文,射电 文遗影只有从出口向进口倒自行。出口处的射电文,不会,一倒自行过后,射电文痕迹就消失,而是先滞留,经过好多年之后,才渐渐消退。这样,倒自行之条文与滞留条文,会渐渐分离,而倒自行的条文图,其长轴长半径指向超光速天体运动的相反方向。
如果,半人马座A事件,一开始发生,就被我们拍摄到,其射电文;是单一的射电指文图,同时伴有γ、x射线,而今,半人马座A实摄图像,已分裂为;二个指文图,与初时,单一的指文图,在时间上,已相隔多年了,γ射线已渐渐消退,而留有X射线(见图8中① )。
实验报告
雷达测速仪⑿,发射K波(频率为ν。=24.150GHz),至移动物体(运动速度为U。),再反射回来,被雷达测速仪所接收,由时频效应<1-12>式:
ν=ν。(1+CosβV。/C。)/(1-CosαU。/C。)知道,接收频率为ν,与本振频率ν。混频,得频差Δν(Δν=ν-ν。),再由雷达测速仪内件计算,得出移动物体运动速度U 。
雷达测速仪在观测过程,雷达波往返是瞬间完成,故,<1-12>式中;
β=α、V。=U。,由<1-12>式知道;当移动物体;正向着雷达测速仪或正背离雷达测速仪运动,也就是;视分量角α=0,或α=π时,测下移动物体的速度U=U。,但当分量角α≠0(或α≠π)时,测得移动物体速度U≠U。,被测移动物体的速率,只是视速率,将<1-12>式整理:
ν/ν。=(1+CosαU。/C。)(1+CosαU。/C。)/(1-CosαU。/C。)(1+CosαU。/C。)
(ν。+Δν)/ν。=(1+2CosαU。/C。+Cos^2α U。^2;。/C。^2;。)/(1-Cos^2α U。^2/C。^2)
1+Δν/ν。=(2CosαU。/C。)/(1-Cos^2α U。^2;。/C。^2;。)+(1+Cos^2α U。^2。/C^2)/(1-Cos^2α U。^2/C。^2)
因;C。远大于U。,故,U。^2/C。^2 趋于0,得上式为:
1+Δν/ν。=2CosαU。/C。+1 整理得:
Δν=2U。ν。Cosα/C。 <6-1> U。=ΔνC。/2Cosαν。 <6-2>
当汽车(U。=30m/S,时速为108Km/h)在公路上,匀速直线行驶时,相对公路傍静止观测的雷达测速仪,一路上,由远处向着雷达测速仪行驶,行至雷达测速仪傍,再渐渐远离雷达测速仪而去,相对雷达测速仪的视分量角α隋行驶距离变化而变化,由<6-1>式知道,视分量角α的变化,测下的频差Δν也在变化的,见表<3>。现行市场所出购的雷达测速仪与交警所用的雷达测速仪,计算内件,都没有对视分量角α进行修正,不是根据<6-2>式进行计算,而是略去式中的Cosα,而成U。=ΔνC。/2ν。式,现行雷达测速仪的速度计算内件,根据上式对所测频差Δν,进行计算,作者在2012年2月15日(18日、19日),上午约09时至09时30分,在温州瓯海大道,天晴、微风、气温3~8°C,用风火轮J2360雷达测速仪﹙测速范围:0.4-321Km/h,带打印记录﹚实地自驾车来回几天的观测,选取相应的有用记录数据, 见表<3>实测速度项;现行雷达测速仪观测的只是视速率(U),并不是移动物体的运动真速率(U。),要想得到其真速率,必须对现行雷达测速仪,进行改正,加一指向针(见图9),指向针方向与物体移动方向,两方向线平行,指针指向移动物体运动反方向,雷达测速仪微波射枪与指向针的夹角,与移动物体的视分量角,互为内、外错角,微波射枪自动跟踪移动物体,其视分量角α成了已知角,由图9知,所接收的频差Δν由<6-2>式:U。=ΔνC。/2Cosαν。的测速仪内件进行计算,得出移动物体的真速率,见表<3>真速雷达计算速度项。现行的雷达测速仪,作者所做的测定,与第二节结论③时,所论述的一样;紫移效应时,所观测的移动物体运动速度越来越慢,红移效应时,测得移动物体的速度越来越快,交警隋时隋地都可以做该实验,都可以为之见证!
解题
夫妻同龄,30岁生一子。儿子出生时,丈夫乘坐速率为0.86C。的飞船去半人马座α星,并且立即返回。已知半人马座α星与地球距离为4.3 l.y.(光年),并设飞船相对地球一去一回作匀速直线运动。当丈夫返回地球时,妻子、儿子和丈夫各为多大年龄?丈夫往返时间为10年(4.3 l.y.÷0.86C。×2),按相对论得出两个结果:
①妻子40岁,儿子10岁,丈夫35岁,这是相对论的必然结果,设地球为参照静止系,飞船相对地球运动,运动的时钟变慢了。
②按相对论,飞船也可以设为参照静止系,地球相对飞船运动,地球的时钟变慢了,其结果;妻子35岁,儿子5岁,丈夫40岁。
飞船相对地球往返都作匀速直线运动,飞船是惯性系,同样地球也是惯性系,由本文结论⑷知道;一切惯性系内的时钟都为标准计时钟,与惯性系的运动速率无关。故,飞船的时钟与地球的时钟,都为标准时钟,不存在变快变慢问题!飞船时钟,记录下飞船内事件的时间,为飞船事件真时,地球时钟记录下地球上的事件时间,为地球事件真时。
但,存在相对运动的坐标系之间,存在时间相对性,会发生时间效应,飞船以0,86C。的速率由地球飞往半人马座α星,历时5年经过4.3 l.y.路程,到达半人马座α星,飞船时钟记录下飞船从地球飞往半人马座α星的时间为5年。
由<1-4>式 t′=T。(1-CosαU。/C。)知道,∵ T。=5年、α=π、U。=0.86C。∴ t′=9.3年 ,飞船时钟记录下飞船从地球到半人马座α星历时5年,而地球时钟记录却为9.3年,地球时钟记录错了吗?没有,可以验证;
飞船飞离地球的瞬间,飞船发射光讯号f1,到达α星的瞬间飞船发射光讯号f2,两讯号之间的时间间隔,飞船时钟记录为5年,因,飞船由地球飞往半人马座α星,历时5年,f2光讯号是在半人马座α星上发射的,α星与地球相距4.3光年,f2光讯号还要经历4.3年才能到达地球,故,地球时钟记录寸下;f1与f2光讯号的时间间隔为9.3年,f2与f1光讯号不是在同一地点发射的,它们的光程不相等(光程相差4.3光年),由结论⑵知道,当两光讯号以不同的光程到达接收者时会发生时间效应。
由<1-6>式知,λ/λ。=1-CosαU。/C。, ∵α=π
∴λ/λ。=1+U。/C。=1+0.86, λ/λ。=(λ。+Δλ)/λ。
=1+Δλ/λ。=1+Z=1+0.86 (Z=0.86)
由结论⑸知,要想得到被测天体事件的真时间,必须用<1-14>式进行时间转换,即,必须把测者所在坐标系的观测真时(地球时),转换成被测事件坐标系的真时(天体时),<1-14>式 T。=t′λ。/λ=9.3年/(1+0.86),T.=5年 。
地球观测者测得飞船从地球飞往半人马座α星,观测时间为9.3年,但,由结论⑸得到该事件的真时为5年。
飞船去是5年,自然返也是5年,但,观测结果又是如何,将;T。=5年、α=0、U。=0.86C。代入<1-4>式t″=T。(1-CosαU。/C。),∵ α=0 U。=0.86C。 ∴ t″=0.7年。
验证:光讯号f2在半人马座α星发射,经过4.3光年,到达地球,而被地球观测者所接收的瞬间开始计时(光讯号f2是经历时4.3年被地球测者所接收),而飞船此瞬间已不在半人马座α星了,已飞离半人马座α星3.698光年(0.86C。×4.3年)的距离,此瞬间飞船离地球只有0.602光年(4.3光年-3.698光年)了,此时飞船再到达地球只需0.7年(0.602光年÷0.86C。)了,到达地球的瞬间发射光讯号f3, 光讯号f2与光讯号f3 的真时间间隔为5年,地球观测者的观测时间却只是0.7年。
如果把观测时间t′(9.3年地球时)作为被测事件的真时,其结果会得出错误的结果;飞船由地球飞至半人马座α星的时间为9.3年,由此得出半人马座α星离地球的距离为7.998光年(0.86C。×9.3年),或飞船飞行速率为0.46C。(4.3光年÷9.3年)。
飞船由半人马座α星返回地球的观测时间为0.7年,其结果会得出半人马座α星离地球的距离只有0.602光年(0.86C。×0.7年),或认为飞船返回地球的速率为6.14C。(4.3光年÷0.7年)。
很显然会得出错误的结论与结果。
假设:PC1247+3406类星体,红移值Z=4.9,发生了光变,天文台观测时间为(λ。=)5.9天(地球时),认为天体发生事件的真时为5.9天,显然是错了,必须由本文<1-14>式进行转换,T。=t。λ。/λ=5.9天/(1+4.9)=1天,该天体光变真时为1天(天体时)!
由此我们知道,必须将观测时间(地球时)转换成被测事件的真时(天体时),至今任何一次天文观测中,都未对天文观测事件中的观测时间(地球时)转换成被测天体事件的真时(天体时),作者在此呼吁;在天文观测中,必须把观测时间(地球时)转换成被测天体事件的真时(天体时)!测者所在的坐标系(地球)与被测事件所在的坐标系(天体)存在相对运动时,坐标系(星球)之间的联系,只能通过电磁波的传递,其结果;必然会发生多普勒效应,同时也同步发生了时间效应,因“时、频”效应是同时发生的!
参考资料
最新修订时间:2023-12-09 12:51
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概述
关键词
引言
时差方程
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