超光速问题与电磁波异常传播的研究

对超光速研究的进展作了概述。在尽量少用数学的前提下 ,作了一定的数学分析 ;指出经典电报员方程与 Klein- Gordon方程的相似使得前者可用于粒子隧穿和超光速现象的研究。论证了为了解超光速运动而采取经典电磁理论与量子理论相结合的研究方法的必要性。     

超光速坐标变换中光强度的变换规律

本文在快子运动学及其电磁性质的基础上，导出超光速变换中光强度的变换规律     

超光速研究的量子力学基础

量子力学为超光速的研究带来了希望与可能。为检验EPR论文所做的实验显示,景象背后有某种东西比光进行得更快。量子隧道效应对超光速研究有重大意义,有关理论和实验研究都证明,人为地使一个光子或一个脉冲以超光速行进是绝对能做到的事;预期把等离子体用作位（势）垒时也会发现超光速现象;建议用实验研究物质波粒子（如电子）通过位（势）垒时将会发生的情况。     

电磁波传播中的超光速群速和负群速

分析了产生群速超光速和负群速的条件。讨论了截止波导中消失波条件下的超光速群速和负群速。用模拟同轴光子晶体的结构进行实验,获得了阻带中的超光速群速,Vg=(1.5-2.4)c。     

如何面对“超光速C的实验”

2000年7月20日,Nature杂志全文发表了王力军的“辅助增益超光速的光传播”研究论文,王力军等的超光速c实验涉及到经典波动力学、量子光学、量子化学、狭义相对论、微观过程的物理模型及其作用机理等重大理论问题和现代的实验方法、技巧,因此,不仅引起国内外的普遍关注,也引起了不少争论,王力军本人在回答记者时的某些说法也前后矛盾,目前,争论的内容是：实验的可重复性=是否违背因果关系、是否与狭义相对论有矛盾,笔者仔细研究了王力军等报道的原文,认为：王力军的实验是成功的;即使有一个光子被证明超过真空中的光速c,也是狭义相对论不能允许的;尽管王力军实验结果与狭义相对论的矛盾玩法回避,然而,所谓违背因果关系的评论是一种误解。     

超光速研究的40年——回顾与展望

自美国物理学家O.M.Bilanuik和E.C.Sudarshan（1962年）以及G.Feinberg(1967年)的开创性工作以来，在美国、欧洲和中国都对超光速展开了研究。根据A.Einstein于1905年发表的原始论文，超光速没有存在的可能，但其1907年的论文对“信号传播不能超光速”却不很肯定。文章把速度问题分解为若干类、项，并提出“广义信息速度”定义以利于对众多速度概念的讨论。在反思了40年来（1962—2003年）的超光速研究以后，得出结论认为“超过真空中光速c”是一种可实现的科学陈述。     

电磁波传播方程的初值问题

对电磁波传播方程的数学物理模型之初值问题进行了研究，这一问题可通过在以Ｓ（Ｒ）为极限的某些带权空间考虑初值问题，得到该方程的解。     

论量子超光速性

A.Einstein对量子力学(QM)的反对态度从1926年开始显露,1935年与B.Podolsky、N.Rosen联合发表论文时达到顶点,而EPR论文后来是从反面促进了科学的发展。该文以狭义相对论(SR)为思想基础,而SR和EPR都否定超光速的可能性。但QM允许超光速存在,并与研究超光速的前提即QM非局域性一致。1985年John Bell说,Bell不等式是分析EPR推论的产物,该推论说在EPR文章条件下不应存在超距作用;但那些条件导致QM预示的奇特相关性。Aspect实验的结果是在预料之中的,因为QM从未错过,现在知道即使在苛刻的条件下它也不会错;可以肯定实验证明了Einstein的观念站不住脚。Bell认为在进退两难的处境下可以回到Lorentz和Poincarè,他们的以太是一种特惠参考系,在其中事物可以比光快。Bell指出正是EPR给出了超光速的预期。……1992年以来有多个超光速实验成功的报道,有的以量子隧穿为基础,有的利用经典物理现象(如消失波、反常色散)。而在2008年,D.Salart等用处于纠缠态的相距18km的2个光子完成的实验证明其相互作用的速度比光速大一万倍以上,为104c～107c;可以说此实验对有关EPR的长期争论作了结论。过去25年来,量子超光速性是笔者的主要研究课题之一。1985年我们提出了量子势垒的等效电路模型;1991年我们最早指出截止波导中消失波模有负相速(vp0)和负群速(vg0)现象,笔者的专著《截止波导理论导论》获全国优秀科技著作奖。2003年我们用同轴光子晶体进行实验并观测到阻带中的超光速群速,为(1.5～2.4)c。2005年我们提出广义信息速度(General Information Velocity,GIV)和在2010年提出量子超光速性(Quantum Super-luminality,QS)两个概念,并建议改造现有的高能粒子加速器以寻找和发现超光速奇异电子。本文则较深刻地讨论了QS的若干问题,涉及微观粒子的速度定义、EPR思维与超光速研究的关系、量子纠缠态作用速度、量子隧穿的超光速性、负波速、Casimir效应的超光速性。文中指出Sommerfeld-Brillouin波速理论的意义和不足,用实验例说明量子光学(QO)方法与经典物理概念结合运用是重要的。自2000年以来的负群速实验常以某金属(如铯、钾、铷)的原子蒸汽状态作为受试对象,充分利用激光的高科技特性和手段,从而使之成为具有典型QO特征的现代物理实验,因而极不同于经典性质的物理实验。负群速不仅是超光速的特殊形态,而且普遍具有下述特征:输入脉冲进入媒质前,出口处即呈现输出脉冲峰,因而与经典因果性不同。虽然关于QS的知识和发现是丰富的和生动的,并且极有启发性,但它并不正面和直接地回答"物质、能量、信息能否以超光速传送"的问题。设计巧妙而有说服力的实验仍是科学家们的基本任务。     

论量子超光速性

A.Einstein对量子力学(QM)的反对态度从1926年开始显露,1935年与B.Podolsky、N.Rosen联合发表论文时达到顶点,而EPR论文后来是从反面促进了科学的发展。该文以狭义相对论(SR)为思想基础,而SR和EPR都否定超光速的可能性。但QM允许超光速存在,并与研究超光速的前提即QM非局域性一致。1985年John Bell说,Bell不等式是分析EPR推论的产物,该推论说在EPR文章条件下不应存在超距作用;但那些条件导致QM预示的奇特相关性。Aspect实验的结果是在预料之中的,因为QM从未错过,现在知道即使在苛刻的条件下它也不会错;可以肯定实验证明了Einstein的观念站不住脚。Bell认为在进退两难的处境下可以回到Lorentz和Poincarè,他们的以太是一种特惠参考系,在其中事物可以比光快。Bell指出正是EPR给出了超光速的预期。……1992年以来有多个超光速实验成功的报道,有的以量子隧穿为基础,有的利用经典物理现象(如消失波、反常色散)。而在2008年,D.Salart等用处于纠缠态的相距18km的2个光子完成的实验证明其相互作用的速度比光速大一万倍以上,为104c～107c;可以说此实验对有关EPR的长期争论作了结论。过去25年来,量子超光速性是笔者的主要研究课题之一。1985年我们提出了量子势垒的等效电路模型;1991年我们最早指出截止波导中消失波模有负相速(vp0)和负群速(vg0)现象,笔者的专著《截止波导理论导论》获全国优秀科技著作奖。2003年我们用同轴光子晶体进行实验并观测到阻带中的超光速群速,为(1.5～2.4)c。2005年我们提出广义信息速度(General Information Velocity,GIV)和在2010年提出量子超光速性(Quantum Super-luminality,QS)两个概念,并建议改造现有的高能粒子加速器以寻找和发现超光速奇异电子。本文则较深刻地讨论了QS的若干问题,涉及微观粒子的速度定义、EPR思维与超光速研究的关系、量子纠缠态作用速度、量子隧穿的超光速性、负波速、Casimir效应的超光速性。文中指出Sommerfeld-Brillouin波速理论的意义和不足,用实验例说明量子光学(QO)方法与经典物理概念结合运用是重要的。自2000年以来的负群速实验常以某金属(如铯、钾、铷)的原子蒸汽状态作为受试对象,充分利用激光的高科技特性和手段,从而使之成为具有典型QO特征的现代物理实验,因而极不同于经典性质的物理实验。负群速不仅是超光速的特殊形态,而且普遍具有下述特征:输入脉冲进入媒质前,出口处即呈现输出脉冲峰,因而与经典因果性不同。虽然关于QS的知识和发现是丰富的和生动的,并且极有启发性,但它并不正面和直接地回答"物质、能量、信息能否以超光速传送"的问题。设计巧妙而有说服力的实验仍是科学家们的基本任务。     

光传播的速度问题

讨论了电磁波在介质中传播时辐射单一各种速度的定义，它们之间的差别相互联系和使用范围等。     

某些电磁波传播问题的格子Boltzmann模拟

用格子Boltzmann方法考虑空间不含源项的Maxwell方程组, 先构建Maxwell方程组的格子Boltzmann模型并进行数值实验, 然后将格子Boltzmann方法与其他传统方法得到的数值解进行比较. 结果表明, 格子Boltzmann方法是一种求解Maxwell方程组的有效方法.     

四能级原子系统中光脉冲的亚光速和超光速传播

提出在一个四能级原子系统中, 通过控制外加微波场的强度, 实现光脉冲的亚光速和超光速传播的理论模型. 分析了两个上能级间隔对光场群速度的影响, 并比较了四能级系统与三能级Λ系统之间的差异.      

反常色散区的光速研究

本文研究在反常色散区的光速传播问题。研究的理论基础是麦克思韦方程组。根据电磁理论 ,在反常色散区群速可以超过相速 ,本文的目的是研究在什么条件下群速可以超过真空中的光速。特别地 ,针对波导情况给出了在波导系统实现超光速传播的条件     

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;若考虑清数“ｉ”的作用,狭义相对论可与物质的超光速运动相容,且不违反应因果律;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皮的相速度,深入研究波粒二象性。     

洛伦兹变换物理模型的建立与光传播路径及超光速探讨

对体现“真空中光沿各个方向传播的速率都等同于一个常量c”的洛伦兹变换公式,通过球面参数方程并与阿基米德螺线旋转面方程比对,分析了洛伦兹变换公式所表达的实质物理模型与物理意义,得出如下结论：（1）当参数方程角度参数与角速度和时间无关时,洛伦兹变换物理模型表现为从原点出发沿x,y,z轴的射线,xz平面内或过y轴并与x轴成一夹角的圆的横向均匀扩散,圆锥面扩散,球面扩散几种型式;当参数方程角度参数与角速度和时间相关时,洛伦兹变换物理模型表现为圆锥螺线,阿基米德螺线面和阿基米德螺线旋转面形式;（2）洛伦兹变换方程本身隐含“时空弯曲”,由洛伦兹变换参数方程物理模型得出光是线、面、体扩散传播和平面、立体螺线传播;（3）理论上能找到超光速运动的粒子。     

反常色散区的光速研究

本研究在反常色散区的光速传播问题。研究的理论基础是麦克思韦方程组。根据电磁理论,在反常色散区群速可以超过相速,本的目的是研究在什么条件下群速可以超过真空中的光速。特别地,针对波导情况给出了在波导系统实现超光速传播的条件。     

超光速研究的历史与若干进展

简述了光速测量和超光速研究的历史。介绍了中国科学家对王力军博士超光速实验的各种观点。指出超光速研究的意义和一些需要研究的问题。     

超光速物理学研究的若干问题

1905年Einstein说“超光速没有存在的可能”,他的理念其实只是假设或猜测。自从1962~1967年以来,超光速研究在多国(如美国、德国、意大利、中国)广泛开展。本文论述1963~2013年间超光速研究的成就和问题,其理论和实验是用经典物理或量子物理方法实施的。基于波粒二象性,科学家按照两条路线(粒子、电磁波)而展开研究。新学科“超光速物理学”的建立已成事实,其研究成果所展现的生动和丰富令人惊讶。     

视超光速运动中“核固定”与视超光速的统一

在视超光速运动的相对论超光速模型[1 ] 的基础上 ,进一步给出视超光速源的核与子源的视速度方程、核与子源速率相等条件下的真实速度方程、核与子源设为光速时的视速度关系方程。然后将观测到的视速度 Vapp和由自康普顿散射机制推算的喷流与视线的夹角θ的数据代入真实速度方程 ,所得值再代入核与子源的视速度方程 ,结果表明 ,离我们而去的核表现为“固定”,而向我们而来的子源表现为超光速 ,二现象在相对超光速模型中得以统一。 [1]及本文对单一天体的运动也适用。