光速:不变,又变

提出了“波运动假说” ;运用“波运动守恒律”证明了物体质量对速度的依赖关系m =m0 / [1- (v2 /c2 ) ]1/2 ,并根据这个关系证明了任两个有静止质量的物体之间的相对速度必须小于作为常量的绝对速限c ;推论光子的静止质量并不为 0而为无穷小 ,光子的速度并不绝对等于c而是无限逼进c ,不同光子的速度并不完全相等 ;指出光子频率的红移或蓝移正是以另一种量纲 (超量纲 )的形式表现出的光子的速度的变化 ;认为相对论实质上是引入了波运动效应的牛顿力学     

运动物体观测论

为了解决运动物体的观测问题,文章先论述了光速是光子相对于光源的速度,介绍了光在纯粹的空间中和介质中的传播特性;提出了运动参考系时空、视时空和静止参考系时空的概念;分别导出了物体在纯粹的空间中和移动的介质中运动时,运动参考系时空、视时空与静止参考系时空的相互关系。运动物体观测论解决了运动物体的观测问题,运动不会产生长度变化、时间变化和质量变化,不存在光障。     

波粒二象性理论与波速问题探讨

速度是宏观的概念;在量子力学中速度表示什么,本来无法回答。在半经典理论中,为重新定义速度,可取v→=▽S/m[m是粒子质量,S满足ψ=Aexp(j S/h)]。这样虽建立了速度与波函数的联系,却不是波科学中必需而有用的波速概念。真空中光速c是一个普遍性基本物理常数,量子力学显然也需要这个参数,亦即新波动力学需要这个物理量。从人类实践过程和结果看,科学家若企图确定c的最精确值,必须依靠标量方程c=fλ这样的标量描述才能实现。现代物理学认为波速度(相速vp、群速vg)是标量而非矢量。波动具有独特的科学性质,其规律与经典力学不同,它需要量子力学支持,又不等同于严格的量子力学。目前尚无单独一个理论能完美解释波科学问题,处在经典物理和量子物理并用的局面。电磁场的量子化过程为光的波粒二象性提供了基本的数学诠释,即连续展布于空间的电磁场在量子化后得到光子。尽管如此,"光子是什么"的难题仍困扰着科学家。通常认为电子的物质波是几率波,光子的波动是电磁波而非几率波。但在分析处理双光子纠缠时又在使用几率波理念,这样光子的波是什么仍未解决。另外,电子几率波与Schrdinger方程对应,但有一种观点认为光子几率波尚无可对应的波方程。另一方面,物质波相速的物理意义并不清晰;而de Broglie波的相速是超光速的,对此还需要更多的说明。类似的许多例子表明,波粒二象性仍是现代物理学中的一个待解之谜。最后,近年来对负波速(NWV)的研究既使波科学更加丰富,也为发展理论思维提供了新的契机。     

论有质粒子作超光速运动的可能性

狭义相对论( SR)中运动的有质粒子的长度( l)、质量( m)、能量( E或W)随速度v变化。当v增大,l减小而m和E加大。如果v=c,运动粒子的质量、能量成为无限大。故Einstein断言讨论超越光速c是无意义的。然而在实际上从未发现过物体长度随速度增加而减小。对质量而言,Newton力学中质量与速度无关;质量随速度变来自1904年的Lorentz公式m = m01- vc 2[()]-1/2,即使它适用于电子也不能像SR那样推广于一切动体,实际上缺少“Lorentz质速公式适用于中性粒子和中性物体”的实验。故所谓“光障”不一定真的存在。
　　电子并不是一个普通的动体,而是特殊的带有电荷的动体。故即使v=c,能量也不是无限大。另外,还可证明当速度v增大时动体荷电量q和受力F都减小。这就很好的解释了1901年的Kaufmann实验。类似地,分析表明1964年的Bertozi实验也不能证明光速c不可超越。
　　本文把今日的“光障”问题与过去的“声障”问题作了比较,认为可压缩流体力学可用在超光速研究中,空气动力学发展对突破光障有参考作用。在超声速飞机问世前,当飞机速度接近声速将形成气体超大密度的激波,飞机将无法穿越它。但深入的理论分析和风洞实验使科学家获悉,即使v=c(在这里c为声速),密度仅增大6倍,不是无限大;故工程师开始设计和建造超声速飞机。1947年10月14日美国空军完成了人类首次超声速飞行。……我们相信对所谓光障也会是同样的情况。
　　由于量子力学中的波粒二象性,科学家可按两条路径(粒子或波)展开研究。过去认为微观客体会呈现为粒子或波,但不会同时体现这两者。然而最新的研究却证明可在实验中又是粒子又是波。本文建议设计针对物质波的实验。由于现时有大量的群速超光速实验已获成功,可以期待超光速有质粒子(电子或质子)的存在和发现。……总之,结论是有质粒子可以作超光速运动,但有待将来的直接实验证明。     

超光速运动的可能性

本文在相对论的理论框架内讨论“超光速”的可能性 .将物质按静止质量m0 分为三种独立形态 ,其中m0 取虚数值的被称为“虚物” ,它只能以“超光速”运动 .光进入介质 (或位垒 )后 ,其能量 -动量关系E2 =C2 P2 易遭破坏 ,后果之一是转化为E2 相似文献   

辐斥物引论（英文）

＂斐索实验＂说的是：＂光速以特定的速度w在静止管道内静止液体中传播。现在如果上述液体以速度υ在仍然静止的管道内与光同向流动,那么光相对于管的速度是多少/斐索获得的实验结果是W=w＋υ（1-1/n2）,其中n=c/w是液体的折射率。＂这是从爱因斯坦所著《狭义与广义相对论浅说》一书中,＂速度相加定理斐索实验＂一章读到的,很感兴趣,想试试用＂辐斥物引论＂来加以证明。根据辐斥物引论的质能转换律,δm=-mδRT/RT=-mδυ2/υ2证明如下：22（m/2）（c-w2）首先当液体流速为υ=o时,光子进入液体后光速由c变为w,则1-1理意义是光子n2=1-wc2=（m/2）c2=K的物-2质量（为m）在该流体内的动能变化率,根据辐斥物引论,同时也是光子质量的变化率δm m=（w2-c）c2=c2-w2c2=K。各种流体有各自的折射率n是不变的,因而在同一流体中w和K都不变。由于光子由真空进入液体传播,动能减少,质量增加,质量变化为正值,故＋δm=m（c2-w2）/c2,在液体传播中的光子总质量为mT=m＋δm。现在液体由静止转为以速度υ流动,υ〈w,υ与光速w同向,则光子相对管壁的速度应当是w＋υ。因此,从理论上讲,光子的动能由（1 2）mTw2变化为（1 2）mT（w＋υ）2,光子动能应该增加的量为E2K=12mT（w＋υ）-12mTw2=12mT（2w＋υ）υ可是,光线在液体中实际运动速度只遵守动能变化率K,故光子相对于管壁实际速度W只能接近于W/w＋υ,动能实际增加量为E′k=12mT（W2-w2）=12mT（W-w）（W＋w）=12mT（W-w）（2w＋υ）动能实际增加量与理应增加量的比率只能为K,即E′1K=2mT（W-w）（2w＋υ）2=W-w=2w＋υ）K=c-w2E1K2mT（υυc22故得W-w=υ（1-w w2c2）,W=w＋//υ/1-÷èc2=w＋//υ/1-1÷/èn2/这样辐斥物引论就很详细地解释了实验过程中的物理含意并很严谨地推导出了斐索实验的结果。同时,通过斐索实验的严格检验,辐斥物引论确实是符合实际的理论。?     

论动体的质量与运动速度的关系

讨论了物理学中的"质量"概念.牛顿的运动定律显示物质(物体)的质量与其运动速度无关.但是H.A.Lorentz于1904年提出了质速公式m=m0(1-v2/c2)-1/2.这个关系式即使对电子适用,亦不应像狭义相对论(SR)那样将其用到一切情况.过去人们常说"SR理论已被实验所证明";但在实际上,对Lorentz质速方程而言,缺少针对中性粒子和中性物质的实验证据.假如物质(物体)的质量与运动速度无关,"光障困难"或许并不存在,现有的超光速研究的理论可能要作重大修改.     

光波波长变化与光源切向和视向速度的关系

采用速度矢量分析法，揭示了绝对光速、相对光速和光源速度的关系，给出了光波波长变化与光源的切向速度和视向速度的关系式，并得出如下结论：(1)光波波长的变化由光源的切向速度和视向速度共同决定；(2)多普勒效应是上述关系式的一个特例；(3)当光源的视向速度为0时，光波波长的变化完全由光源的切向速度决定，其切向速度越大，光波的波长越短；(4)当光源的切向速度和视向速度都不为0时，在一定条件下光波波长不变．     

电磁波负性运动与媒质负电磁参数研究

用经典力学分析有质有形物体的运动时,速度是矢量,负速度表示反向运动.但对无质无形的波的运动而言,速度可为标量,不能说负速度仅代表流向反了过来.该怎样理解这种现象的含意?对负波速(NWV)而言,例如当脉冲通过特定媒质时具有负群速(NGV),数值为c/ng(ng＜0),它不仅比脉冲通过真空时的速度(光速c)快,而且快到进入媒质前就离开了媒质.由此本文提出了“电磁波负性运动”的概念,并将其与简单的“反向运动”相区别.我们必须接受D'Alembert方程的超前解,理解负速度概念.可以说,自然以她的真实和丰富给我们上了一课,今后她还将继续教导我们.事物的二元性是世界的本质.在现代物理学中,电磁参数成为负值或电磁波作负性运动均常有发生.物理参数为正或为负的本身是自然界对称性机制之一,对其作研究是探索客观规律的一个新途径.     

论1987年超新星爆发后续现象的不同解释

1987年2月23日发生了超新星爆发,在1987A超新星的第一批光子抵达前7.7h,意大利布朗峰下的探测器检测到第1批中微子到达,包含5个事件。而在第1批光子抵达前3h,第2批中微子抵达,日本神岗Ⅱ的探测器收到11个,美国Ohio州的IMB探测器收到8个,前苏联Baksan的探测器收到5个。这怎么会发生,一直没有得到合理的解释。本文认为有3种可能:1光子速度为光速c,中微子速度是超光速;2中微子速度为c,光子速度为亚光速;3中微子速度为超光速,光子速度为亚光速。从最近的研究来分析,可能发生了情况3。本文先论述引力势造成的光速值修正,包含两个理论——Einstein的(1911年)和Franson的(2014年)。这些理论都预期引力势使光速减小,从而使光速c成为不恒定的常数;而这就损害了狭义相对论的基础。Franson考虑了量子力学的Hamilton量中引入有质量粒子的引力势能所带来的影响,并依靠了Schr?dinger方程这样的非相对论性理论;所得结果基本上与超新星SN1987A的观测相符。回顾2011年9月22日公布的在意大利进行的中微子超光速实验,即使它的结果错了,也不能完全抹杀OPERA实验的意义。其时中微子速度由飞行距离与飞行时间之比确定,这是Newton力学的方式。OPERA研究人员对CERN与探测器间约730km距离的测量精度达20cm,而相应时差的测量精度达10ns。因此,确定中微子速度的最佳方法仍应像OPERA实验那样去测量距离和时间。别的研究方法,例如以“虚数静止质量”概念为基础的方法,由于物理意义不明又不能直接测量,在科学上没有多少价值。     

使自由空间中光速变慢的研究进展

1905年Einstein发表了著名的狭义相对论( SR)文章,其中说光在真空中总以不变的速度传播。然而这个光速不变性原理一直缺乏可靠的实验证明,近年来的一些研究成果倒像是证伪了这一原理。例如,美国Maryland大学的物理学家James Franson于2014年6月发表论文引起物理界的广泛关注,文章宣称已可证明光速比过去所认为的值要慢。他的论据来源于对1987年超新星SN1987A的观测,当时在地球上检测到由爆发而来的光子和中微子,而光子比中微子晚到4.7h,过去对此现象人们只作了模糊的解释。 Franson认为这可能是由光子的真空极化造成的———光子分开为一个正电子和一个电子,在很短时间内又重组为光子。在引力势作用下,重组时粒子能量有微小改变,使速度变慢。粒子在飞经168000光年的过程中(从SN1987A到地球),这种不断发生的分合将造成光子晚到4.7h。另一个例子是,2015年1月英国Glasgow大学的Padgett研究组做到了使光的运行比真空中光速( c)要慢。他们使光子经过一个专用的散射结构物,波形被改变,从而速度变慢。令人惊奇的是,光子出来后(即回到自由空间)仍以减慢了的速度行进。Franson理论和Padgett小组实验损坏了真空中光速的恒值性,使c成为“不恒定的常数”,或“不常的常数”。这种情况妨害了SR理论及现行米定义的理论基础。另外,本文比较了1993年的SKC实验和2015年的空间结构化光子实验,前者以量子隧穿和消失波为基础,后者则改变光束的横向空间结构。二者都使用相关光子对,结果都显示光子群速的变化。如今或许可以终结关于光速不变原理的讨论。……在现代物理学中波粒二象性仍是难题,但新近研究对此有新的理解,与互补原理不同;故更宜于用波理论解释粒子实验。在Padgett小组实验中,无论Bessel波束或Gauss波束光子群速均减小,表现为在1m的实验距离上迟到若干微米。……最后,本文指出近年来的光速研究为波科学带来丰富体验,为理论思维造成新机会。     

游逗镖局之赶不走的惯性

“可怕”的惯性也许是太“懒”的缘故，任何物体都喜欢保持自己当时的状态不变，运动的继续运动，静止的继续静止，这就是物体的惯性。惯性是一切物体的固有属性，意思就是谁也无法消灭惯性，它会一直存在!     

弹性谐波相位和速度的Lorentz变换

依据平面弹性谐波相位不变性的原理，得出了在观察者静止、波源运动和波源静止、观察者运动两种情况下弹性波相位和速度在Ｌｏｒｅｎｔｚ变换下的具体变换关系，并就二者皆运动的情况进行了分析讨论。     

波粒二象性理论的成就与存留问题

论述了光波和物质波的波粒二象性理论的发展，诗集了该理论的存留总是，认为光子的静质量和光子的内部结构仍是科学中的关键性疑点，指出，虽然波粒二象性成立的前提是波足够小，但在现有理论中却提不出一条清晰的界线，诗集了光波和电磁波是物质还是物质属性的问题，提出了对de Broglie波超光速相速的疑问。分析表明，如何建立电电磁脉冲的粒子形象的问题仍需解决，此外，探讨了当电磁脉冲以超光速传播相对论是否受破坏。最后，讨论了消失波的粒子性和虚光子问题。     

量子远程通信与超光速运动问题

论述量子远程通信这种超空间性质传输的物理本质尚不清楚，与超光速运动有无联系也不清楚；若考虑虚数“i”的作用，狭义相对论可与物质的超光速运动相容，且不违反因果律；既使自然界存在超光速的物质运动也不可能动摇狭义相对论；建议设计实验测量德布罗意波的相速度，深入研究波粒二象性．     

物理光学的若干进展

就物理光学方面的一系列理论和实验研究，如GoosHnchen位移、FTIR现象、负折射率、太赫超光速实验、光子静质量测量等做了评述和讨论。指出近年来的研究显示了消失波现象的重要性，例如消失波可造成超光速传播，且常有新方法和新测量结果；介绍了物理光学在相关领域的技术创新和应用实例；讨论了光子有静止质量的可能性及光频标准和光频测量的历史和新的进展     

一个新的导数定义

本认为,象判定物体是否运动需要有参照物一样,判定物体运动快慢需要有“参照运动”并给出参照运动定义,然后以函数y=x^3 c为例,给出一个新的导数定义,并说明其物理意义是严格的“即时速度”,而不是传统的“瞬时速度”。以此为基础给出微分、积分新的定义及其物理意义。     

超光速佯谬和中微子

爱因斯坦的狭义相对论和因果原理意味着任何运动物体的速度不能超过光在真空中的速度。然而，有许多讨论超光速运动粒子的尝试，这些讨论或者是在狭义相对论的框架下进行的，或者是超越了狭义相对论。这些讨论都遇到一系列难以克服的困难，即“超光速佯谬”。文中详细分析了这种佯谬，并证明它在与狭义相对论兼容的量子理论中显然是不出现的。在实在世界中，中微子最可能是一种超光速粒子。     

光子晶体耦合腔波导低色散慢光的研究

设计一种由4孔微腔组成的二维三角晶格光子晶体耦合腔波导,应用时域有限差分法(FDTD)模拟计算TE偏振光的透射谱,获得波长在1.55941μm处最大群折射率ng=1460.31、群速度vg=c/1460.31的慢光.该光子晶体耦合腔波导传输光的群折射率随波长(ng-λ)变化关系呈现"U"型结构,在"U"型底部出现中心波长1.55917μm、平均群折射率～ng=721.92、带宽Δλ=0.35nm、平坦率σ=0.02%的低色散慢光。进一步研究表明,移动耦合腔波导第一排空气柱的位置不仅可以在"U"型底部区域产生中心波长1.60412μm、带宽Δλ=6.67nm、平均群折射率ng=41.05的低色散慢光,而且可以在波长1.56177μm处获得最大群折射率ng=2173.12、群速度vg=c/2173.12的慢光.     

超光速研究的理论根据

一、“超光速”是人类合理的希望和追求的目标人类对速度的关注由来已久。光子的运行速度是c=299792458m/s;狭义相对论(SR)认为 ,超过光速(即V>c)是不可能的。这被称为“光速极限”(limitoflightspeed) ,也叫“光障”(lightbarrier),被认为是物理学的基本法则之一。地球大约是距今45亿年前形成的 ,而最古老的生物大约产生于38亿年前。众所周知 ,地球上人类的过度繁衍已造成了严重的问题 ,从现在起再过大约70～80年 ,地球上的拥挤以及生存条件的恶劣即可能达到极限。因而 ,科学家们早就设想过“必须向外太空移民”。况且 ,展望遥远的将来 ,…