狭义相对论第二公设是第一公设的必然

本文讨论了爱因斯坦相对论两个公设之间的关系,指出有争义的“光速不变原理”实际上是相对性原理的必然产物。     

基于力、能量、动量和作用量框架的物理学基础理论结构统一性探讨

研究表明:如果把作用量视为一个与力、能量和动量平权的物理量，那么经典牛顿力学、量子力学、相对论和狄拉克的相对论电子理论有了统一的数学基础. 由此推测“反物质”本质上是超光速物质的亚光速表象，并预言它们在引力场中是受到引力场的排斥的. 本文进一步讨论基于芬斯勒时空结构中的相对论的物理特征，特别指出爱因斯坦相对论中的“光锥”作为突变临界面的特殊性质，构成了以光速为相互作用传递速度的“作用力”的“吸引”和“排斥”表象间的相互转换.      

爱因斯坦相对论的根本性修正——光速可变的相对论力学(下)

本文从多方面证明爱因斯坦的光速不变假设和洛伦兹的长度收缩假设不成立,基于这两个假设的洛伦兹变换不能赋予麦克斯威电磁场方程及电磁波方程以不变性,不能解释多普勒效应和先行差,不能给出动体的质能当量关系,爱因斯坦力学的动质量公式与动能公式不自洽.他的广义相对论不能解释水星近日点进动.作者立足于相对性原理,不需要其他任何假设,建立了新的相对论.新理论证明:同时性是普适的;光速可变,光速不是速度的极限;多普勒效应、红移和光行差都是光速变化引起的;光子有静质量.新理论还能精确地证明动体的质能当量关系及惯性质量与引力质量等效,并揭示惯性场与引力场的广义对应.新的相对论力学可以准确计算光线经过太阳表面的偏转及水星近日点进动.从而用力学诠释取代了爱因斯坦关于质量使时空扭曲的几何诠释,并消除了他的广义相对论与狭义相对论之间的矛盾.     

爱因斯坦相对论的根本性修正——光速可变的相对论力学(上)

本文从多方面证明爱因斯坦的光速不变假设和洛伦茨的长度收缩假设不成立,基于这两个假设的洛伦茨变换不能赋予麦克斯威电磁场方程及电磁波方程以不变性,不能解释多普勒效应和光行差,不能给出动体的质能当量关系,爱因斯坦力学的动质量公式与动能公式不自洽.他的广义相对论不能解释水星近日点进动.作者立足于相对性原理,不需要其他任何假设,建立了新的相对论.新理论证明:同时性是普适的;光速可变,光速不是速度的极限;多普勒效应、红移和光行差都是光速变化引起的;光子有静质量.新理论还能精确地证明动体的质能当量关系及惯性质量与引力质量等效,并揭示惯性场与引力场的广义对应.新的相对论力学可以准确计算光线经过太阳表面的偏转及水星近日点进动,从而用力学诠释取代了爱因斯坦关于质量使时空扭曲的几何诠释,并消除了他的广义相对论与狭义相对论之间的矛盾.     

广义相对论中的时空度量和光速

爱因斯坦引力几何化的思想是解决引力本质问题的关键,从而广义相对论中的时空度量问题就是实现这一思想的核心问题;关于广义相对论中是否存在有如狭义相对论那样的“光速不变”问题,往往有着不同的说法,在此给出了说明．     

狭义相对论的普遍表述与相对论性时空观

本文从审察“同时”概念的科学函义出发,指出了“同时”概念在因果性等条件的约束下,仍然具有不确定性;爱因斯坦的狭义相对论仅仅是一种特殊的表述形式,进而探讨了相对论性惯性时空的所有可能的选择方案,得出了狭义相对论的普遍表述形式,并从运动学及动力学的角度论证了这种普遍表述形式的客观正确性。文中对于几种“异地对钟”的操作方案以及有关相对论性时空观等问题,也作了简短的讨论。     

光速不变原理的讨论

光速不变原理是狭义相对论的两条基本原理之一。光速不变原理包含两点内容:①光速与光源运动无关;②光速不依赖于观察者所在参考系。文中讨论了这两点之间的区别。指出宋代超新星爆发事件只是有助于证明“光速与光源运动无关”,而不能证明整个光速不变原理;同时指出“光速与光源运动无关”不违反经典物理学中的伽利略变换。澄清了对光速不变原理的一些不清晰的认识。     

同时性的相对性的思维实验中的逻辑矛盾

本文揭示了爱因斯坦此思维实验：混淆“发生”和“知道”这两个不同概念；否定了光速不变原理，迫使做为动坐标的一方出现了不能变同为一的两种光速。     

同时性的相对性的思惟实验中的逻辑矛盾

本文揭示了爱因斯坦此思维实验：混淆“发生”和“知道”这两个不同概念；否定了光速不变原理，迫使做为动坐标的一方出现了不能变同为一的两种光速．     

静态球对称引力场对钟和尺的影响

从爱因斯坦引力场方程的严格解——史瓦西解的物理解释出发，讨论了引力场中“钟慢”、“尺缩”效应与弯曲时空几何结构的对应关系，指出真实引力场对钟和尺的影响与表观引力场中的“钟慢”、“尺缩”效应有本质上的区别。     

光速c：颠覆经典物理学的常数

相对论和量子力学是整个现代物理学的根基，它们分别依赖于两个基本常数：光速c和普朗克常数h。或许，光速c被命名为爱因斯坦常数更合适，因为是爱因斯坦赋予了这个最无神秘色彩的物理学基本常数一些神奇的意义，使得光成为人类探索微观世界和宇宙奥秘的最有力探针。本期“特别策划”，讲述的就是与光和光速有关的科学故事。     

相对性原理_罗_人七_兹变换与不变速度

在相对论前,罗仑兹变换是一个理论,用于解释迈克尔逊、莫莱实验的否定的结果——光速不随惯性系的转换而改变.相对论建立以后,情形反过来,光速不变的实验事实成为导出罗仑兹变换的依据.爱因斯坦的功绩在于,从时空理论的高度着眼,推广伽利略力学相对性原理到包括电磁现象,把光速不变和相对性原理结合起来.可是,它们之间的关系究竟怎样,很少认真考查过.下面的讨论结果表明:仅仅是运动学的相对性原理,加上时空的均匀性、空间的各向同性,就足以导出罗仑兹变换或者伽利略变换,二者必居其一.而在前一场合,有限的、不变速度的存在为必然结论.迈克尔逊、莫莱实验可以看作是一种判定性实验,判定我们的时、空连续体属于罗仑兹变换而不属伽利略变换;同时,证验光速即不变速度.     

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。     

相对绝对论

仅根据光速不变原理就可严格地导出允许绝对静止系存在的坐标变换,这种新变换的成立决定了以光速不变为前提之一可以得到“爱因斯坦Ｅｉｎｓｔｅｉｎ相对论”、“固有时间与空间无关的相对论”和“相对绝对论”三种理论,本文通过比较上述三咎理论发现只有相对绝对论才是自给的。     

狭义相对论研究中的若干问题

量子力学(QM)在本质上具有非经典性、微观性和非局域性,故量子力学与狭义相对论(SR)在根本上不具有一致性。EPR论文集中代表了爱因斯坦对量子力学的不满和捍卫狭义相对论自然观的意图。虽然狭义相对论不允许超光速状态,但量子力学的非局域性表示出现超光速是可能的。实际上,超光速问题是狭义相对论与量子力学有尖锐矛盾的证明。对已有超光速实验作分类整理后指出,不少实验很象是一种量子行为,而这些实验是对狭义相对论和量子力学理论研究的激励。最后指出,对光子静质量虽已做过许多研究,仍有一些问题有待解决。     

爱因斯坦创建广义相对论思路及方法之分析

本文根据爱因斯坦有关相对论研究的原始文献、评述、回忆及给友人的信件,分析并讨论了爱因斯坦创建广义相对论的思路及方法。 首先,论述了爱因斯坦有关狭义相对论局限性的看法,以此给出爱因斯坦创建广义相对论的原因;继之,分析了爱因斯坦1907～1908年间,提出广义相对论二个基本原理的思路,再次,分析并研究了爱因斯坦1909～1912年间如何克服坐标必须具有直接度规意义这一传统观念从而建立时空“柔性”度规概念的思想演变过程;最后探讨了1912～1917年间爱因斯坦寻找对于“柔性”度规来说满足广义协变性要求的微分方程并最终建立引力场方程的思路及方法。     

“光障”挡不住人类前进的脚步——纪念第242次香山科学会议召开10周年

第242次香山科学会议的主题是“宇航科学前沿与光障问题”.如所周知A.Einstein于1905年断言“超光速没有存在的可能”,后人称为“光障”.但在这次会议上宋健院士指出,该说法仅是假设,因为超光速运动不能完全观测,在什么也看不见的地方只能是猜测或假说.现在把太阳系内飞行称为航天,系外飞行称作宇航.估计在本世纪将有第一批宇航员飞出太阳系并安全返回,而飞出太阳系是人类的伟大理想.但这有许多理论与技术问题需要解决.所以必须加大航行速度,应达到光速,可能的话应为超光速.本文回顾了10年前召开的第242次香山科学会议的成就,探讨了2003～2013年间的超光速研究工作.首先对“光障”和“声障”作了比较研究,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.其次讨论了信息速度问题,指出近10年来负群速(NGV)已在许多科学实验中发现,而NGV是超光速的一种形式.众多群速超光速实验是很大的成绩,从波粒二象性角度看就有可能发现以超光速运动的奇异电子.故可考虑改装加速器,使粒子在通过某种势垒后能量减小从而速度加快(v＞c区域的规律).这类似于使用Laval管突破声障的方法.……本文还讨论了Alcubierre曲速引擎的改变空时以实现超光速宇航方案,虽只是假说,但美国《时代》周刊已于2012年9月19日报道说:“美国航天局着手研究超光速曲速引擎”.因此,重要之点在于NASA已认可超光速宇宙航行.根据10年来超光速研究的发展,认为新学科“超光速物理”的建立已是既成事实.最后进一步讨论了真空中光速c的定义及光速恒定性问题.     

普遍的质速关系和狭义相对论

依据相对性原理以及动量守恒和能量守恒定律, 无需利用光速不变假设和具体的时空变换关系证明相对论能量必须正比于相对论质量。通过建立和求解质速关系的微分方程, 自动给出极限速度vm, 并得到一种普遍适用的相对论质速关系。该质速关系既适用于具有静质量且运动速度小于极限速度的“慢子”, 又适用于不具有静质量且运动速度大于极限速度的“快子”以及运动速度等于极限速度的“常子”。在此基础上可确定运动学时空变换的广义洛伦兹变换公式以及动力学的质能关系和能量-动量关系, 从而建立一种更为普遍的狭义相对论理论。无论是否存在无静质量的“快子”和“常子”, 无论是否发现超光速现象, 新的相对论理论都是成立并自洽的。极限速度的具体取值可由实验测量确定, 若取vm=c , 就回到传统相对论的公式, 光速不变则成为相对论的一个推论。     

发现超光速

两名德国物理学家宣称已经做到了不可能做到的事情——打破光速。这一现象如果被证实,爱因斯坦的狭义相对论将无立足之地。     

超光速中微子试验：让时间旅行成为可能

英国的Guardian网站9月28日报道,粒子物理学家检测到中微子的行驶速度超过了光速,这违反了爱因斯坦的狭义相对论。但是,这却让时间旅行变成了可能。