引力传播速度研究及有关科学问题

在Newton理论中引力速度是无限大,而在Einstein理论中引力速度是光速.广义相对论(GR)认为引力与电磁力不同,是弯曲时空的纯几何效应.但现在应思索某些不同的引力模型,例如把引力重新当作平直时空中的自然界的力的传播,从而又研究得出引力速度大于2×1010c(c是真空中光速).虽然超光速的力传播违反Einstein的狭义相对论(SR),却符合Lorentz的相对性理论(LR).……对宇航界的推进器动力学科学家而言引力是很重要的;近年来太空科学呼吁实验物理学家研究比光速更快传播的信号源.引力以超光速传播的可能将激励科学家们作进一步实验与探索.     

用于太空技术的微波推进电磁发动机

微波推进的电磁发动机( EmDrive )技术现已获广泛认同。在推进力的反方向产生的加速、反作用力遵守Newton力学,可能产生10mN/kW至1000mN/kW的推力。基本器件是一个圆锥状的封闭谐振腔,用TE011模式。由于腔内的非均匀场分布,电磁合力F∑≠0,提供了腔体自主加速运动的推力。微波推进电磁发动机的发明人是英国工程师Roger Shawyer,它不携带燃料,推进器使用的微波能由太阳能转换而来,故适于作太空飞行。2006年6月有报道说,Shawyer用700W功率产生了88mN力;2007年5月用300W功率产生了96.1mN力。这说明早期即达到了(125~320)mN/kW水平。力虽然小,不断加速的过程有望获得非常高的速度。
　　电磁发动机可对卫星作精确控制和定位,可能用在深空对小行星或月球探测。空天飞机可完成多种任务,例如作载人的长距离亚轨道飞行。未来可能用于星际探测,只用几年即到达较近的星系。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。
　　2004年11月宋健院士指出,航天技术呼唤实验物理学家们寻找速度大于光速c的源;只要能找到这种新的源,以光速或超光速宇航的可能性就会大为增长。林金院士指出,宇航员建立了自主精确描述火箭和宇宙飞船在给定惯性系中作任意加速和减速运动的动力学过程,修正了自主惯性导航的严格理论基础,只要开发出新型的动力源,宇宙飞船航行的速度不存在上限,未来载人宇宙航行的范围理论上不存在限制。……现在已是2015年6月,两位航天专家所说言犹在耳,我们认为他们所说的新动力源已被实验物理学家开发出来,即电磁发动机;这将使人类在未来作超光速宇航可能性大为增加。
　　本文论述了电磁发动机的原理,指出它给世界带来了新希望。最后,提出了开展新研究的建议———试用椭圆锥状谐振腔,考虑采用光波导谐振腔,以及在此项目中试用超材料。当然,任何新型推进器都必须满足无需携带燃料的要求。     

“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.     

超光速实验的一个新方案

Einstein的理论并非神圣不可侵犯,超光速将开启新物理学的大门,而自1955年以来一系列理论与实验研究企图发现超光速现象,多个实验显示超光速是可能的.本文在回顾1955年至2009年的研究后,得到"超光速是可实现的科学陈述"的结论.因此,狭义相对论关于"没有可以超光速行进的事物"的说法归于无效.飞出太阳系是人类长久以来的理想,飞行速度最好达到光速或超光速.当然这很难做到,但也不是绝对不可能.1947年超声速飞机试飞成功突破了"声障"一事已成历史,而可压缩流力学似可用到超光速研究中来,即以空气动力学成就作为突破"光障"的参考.从理论上讲研究"量子超光速性"是很重要的,具体包含两个方面:量子隧穿及量子纠缠态,它们分别对应小超光速(v/c<5)和大超光速(v/c>104).现时的超光速研究可考虑用圆截面截止波导(WBCO)来改造直线加速器,再检验电子的运动;亦即用量子隧穿以实现超光速,而在经过势垒之后波和粒子的能量减弱.这与突破声障的情况(例如Laval管)相似.为了研究飞船以超光速作宇宙航行的可能性,必须尝试使中性粒子(中子、原子)加速运动并达到高速.然而现实是不存在中子加速器,因此发现以超光速运动的电子(奇异电子)是科学家不妨一试的实验课题.从波动力学和渡粒二象性的观点看,"群速超光速"在实验中取得了广泛的成功,预示着粒子形态的电子以超光速运动的可能性存在.但后者与前者一样必然是"小超光速".这正好体现了电磁作用的传递速度(电磁波本征速度)仅为光速的事实,亦即无论波动或粒子的运动都只能在特殊条件下比光速c稍快.     

超光速研究中的几个理论问题

宇宙早期的强子时期,光速比c大,实际上可达v＝７５c。故光速随时间缓慢减小,从v降低到今天 的值（c）。另一方面,根据对１２８个类星体吸收线的测量,在过去的６～１２Ga期间,精细结构常数α平均增大 了６×１０－６,科学家们认为可能是光速变化造成的。对上述效应进行研究以了解宇宙的过去是有趣的。还深入讨 论了超光速研究中的一些问题———微观粒子速度的定义,引力速度,量子纠缠态作用速度以及超距作用。对这 些概念有了更准确的理解。     

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。     

全新运载火箭圆宇宙航行之梦

星际航行可分为行星际航行和恒星际航行。行星际航行是指,冲破地球引力的束缚在太阳系范围内进行航行,又称航天飞行;恒星际航行是指脱离太阳系到银河系和河外星系中进行航行,又称宇宙航行。目前,人类已经实现了环绕地球的飞行,登上了月球,“勇气”号、“机遇”号也相继成功登上了火星。但是,要实现宇宙航行,还有许多问题需要解决。     

引力理论和引力速度测量

引力是最早被认识的物理相互作用,它由Newton经典理论和Einstein的广义相对论描述。相对论包括狭义的( SR)和广义的( GR),其中空间和时间是一体化的,而GR也被称为几何动力学。在Newton理论中引力速度是无限大,而在Einstein理论中引力速度是光速。 GR认为引力与电磁力不同,是弯曲时空的纯几何效应。 GR还预言存在引力波,但即使经历了近百年的实验和寻找,它仍然只是物理学家头脑中的想象。本文认为空间、时间是物理学中的独立概念,所谓空时(或时空)在自然界并不存在,没有实在性。所谓空时(或时空)无法测量,故无科学意义。所谓“时间弯曲”更是无意义的不通的表述。在引力理论中,Newton平方反比定律( ISL)非常重要,而且极为精确。 Newton理论中引力首先是力,抓住了事物的本质。很久以前许多著名科学家就知道引力传播速度比光速大很多( vG ?c ),他们是I. Newton,P. Laplace, R. L?mmel,M. Born,A. Eddington,T. Flandern等;他们普遍认为引力如以有限速度(光速c )传播,绕日运动的行星由于扭矩作用将不稳定。1805年Laplace根据月球运动分析认为引力速度vG ≥7×106 c。人们考虑了不同的引力理论模型,例如把引力当作平坦时空中的力作用,从而研究得出引力速度大于2×1010 c———Flandern根据双星轨道计算得出此值。上述多个结果均与所谓引力波无关。电磁学中也有类似现象,当计算电荷产生的静电场,或天线近区的静态场,结合实验竟发现Coulomb场传播速度可为超光速, vs =(1.01~10) c。由于Coulomb场也是ISL,其结果与引力传播相似。虫洞和曲相推进完全是GR理论的产物,建基于时空一体化和弯曲时空的理念。虽然人人都知道SR断言“不可能有超光速运动”,但GR在实际上却否定了这一说法,表明相对论内部有不自洽性。但这些研究都断言需要有能量为负的奇异物质,证明加强对负能量研究是重要的。本文最后把引力传播、静态Coulomb场传播、量子纠缠态( QES)传播三者作比较,它们都存在超光速现象。虽然我们无法指出造成这些现象的原因,但却能找出现象的规律,并为自然界的奇妙感到惊奇。     

精细结构常数的测量和光速的变化

简述了精细结构常数（FSC）的定义和测量，介绍了J.Webb等人根据对遥远的类星体观测发现的FSC异常。他们所分析的光是宇宙早期时天体发出的光，发现那时α之值较小，故认为宇宙早期时光速值较大。介绍了P.Davies等最近提出的理论观点，认为在创世大爆炸时光速非常大，据此容易解释宇宙的大尺度均匀性；如光速可变，就必须重新审查关于时空的理论（狭义相对论SR）。为了解释Webb实验，本提出了一个新观点，即认为在宇宙的早期光子速度较快、能量较大，亦即在那时光速值（c)和Planck常数值（h)均具有高于目前标准的数据。     

再评欧洲OPERA中微子超光速实验

物理学有一个著名法则是任何东西不能以超过真空中光速c的速度传播。但在2011年9月22日,在意大利完成的一项实验提供了中微子以超光速(vc)运动的证据。相对于真空中光速,实验和计算显示中微子早到了[60.7±6.9(统计)±7.4(系统)]ns,亦即(v-c)/c=[2.48±0.28(统计)±0.30(系统)]×10-5。这表明中微子速度v=299799911m/s。研究人员对CERN与检测器间约730km的测量精度达20cm,相应时差的测量精度达10ns;而测量工作的置信度水平达6σ。这是真正了不起的实验。美国的MINOS项目已经准备作更精确测量以校对这一结果。如MINOS证实了OPERA发现,这结果的意义重大。但也有物理学家表示怀疑。如该结果错了,我们也不能完全抹杀这一实验的意义。超光速研究将继续进行。     

Markedness and its Interpretation in Language Use

Language markedness is a common phenomenon in languages, and is reflected from hearing, vision and sense, i.e. the variation in the three aspects such as phonology, morphology and semantics. This paper focuses on the interpretation of markedness in language use following the three perspectives, i.e. pragmatic interpretation, psychological interpretation and cognitive interpretation, with an aim to define the function of markedness.     

Features of Women's language

Language is a means of verbal communication. People use language to communicate with each other. In the society, no two speakers are exactly alike in the way of speaking. Some differences are due to age, gender, statue and personality. Above all, gender is one of the obvious reasons. The writer of this paper tries to describe the features of women＇s language from these perspectives： pronunciation, intonation, diction, subjects, grammar and discourse. From the discussion of the features of women＇s language, more attention should be paid to language use in social context. What＇s more, the linguistic phenomena in a speaking community can be understood more thoroughly.     

An Analysis of Catherine＇s Character——Wuthering Heights

Wuthering Heights, Emily Bronte＇s only novel, was published in December of 1847 under the pseudonym Ellis Bell. The book did not gain immediate success, but it is now thought one of the finest novels in the English language. Catherine is the key character of this masterpiece, because everybody and everything center on her though she had a short life. We can understand this masterpiece better if we know Catherine well.     

Lower Paleozoic oil relationships within Williston Basin, Canada

The Williston Basin is a significant petroleum province, containing oil production zones that include the Middle Cambrian to Lower Ordovician, Upper Ordovician, Middle Devonian, Upper Devonian and Mississippian and within the Jurassic and Cretaceous. The oils of the Williston Basin exhibit a wide range of geochemical characteristics defined as "oil families", although the geochemical signature of the Cambrian Deadwood Formation and Lower Ordovician Winnipeg reservoired oils does not match any "oil family". Despite their close stratigraphic proximity, it is evident that the oils of the Lower Palaeozoic within the Williston Basin are distinct. This suggests the presence of a new "oil family" within the Williston Basin. Diagnostic geochemical signatures occur in the gasoline range chromatograms, within saturate fraction gas chromatograms and biomarker fingerprints. However, some of the established criteria and cross-plots that are currently used to segregate oils into distinct genetic families within the basin do not always meet with success, particularly when applied to the Lower Palaeozoic oils of the Deadwood and Winnipeg Formation.     

低渗透非均质砂岩油藏启动压力梯度研究

理论推导与室内实验相结合,建立了低渗透非均质砂岩油藏启动压力梯度确定方法。首先借助油藏流场与电场相似的原理,推导了非均质砂岩油藏启动压力梯度计算公式。其次基于稳定流实验方法,建立了非均质砂岩油藏启动压力梯度测试方法。结果表明:低渗透非均质砂岩油藏的启动压力梯度确定遵循两个等效原则。平面非均质油藏的启动压力梯度等于各级渗透率段的启动压力梯度关于长度的加权平均;纵向非均质油藏的启动压力梯度等于各渗透率层的启动压力梯度关于渗透率与渗流面积乘积的加权平均。研究成果可用于有效指导低渗透非均质砂岩油藏的合理井距确定,促进该类油藏的高效开发。     

On Tragic Consciousness In The Works By Ernest Hemingway

As an American modern novelist who were famous in the literary world, Hemingway was not a person who always followed the trend but a sharp observer. At the same time, he was a tragedy maestro, he paid great attention on existence, fate and end-result. The dramatis personae's tragedy of his works was an extreme limit by all means tragedy on the meaning of fearless challenge that failed. The beauty of tragedy was not produced on the destruction of life, but now this kind of value was in the impact activity. They performed for the reader about the tragedy on challenging for the limit and the death.     

Achieving Unusual States of Matter Under High Pressure

正The periodicity of the elements and the non-reactivity of the inner-shell electrons are two related principles of chemistry,rooted in the atomic shell structure.Within compounds,Group I elements,for example,invariably assume the+1 oxidation state,and their chemical properties differ completely from those of the p-block elements.These general rules govern our understanding of chemical structures and reactions.Using first principles calcula-     

Exchange-Correlation and Electronic Excitation Energies from Pairing Matrix Fluctuations

We have developed an adiabatic connection to formulate the ground-state exchange-correlation energy in terms of pairing matrix linear fluctuations.This formulation of the exchange-correlation energy opens a new channel for density functional approximations based on the many-body perturbation theory.We illustrate the potential of such approaches with an approximation based on the particle-particle Random Phase Approximation(pp-RPA).This re-     

Density Functional Theory for the Response of Periodic Systems to Electric Fields Based on the Vector Potential Approach

正The electronic and nuclear(structural/vibrational)response of 1D-3D nanoscale systems to electric fields gives rise to a host of optical,mechanical,spectral,etc.properties that are of high theoretical and applied interest.Due to the computational difficulty of treating such large systems it is convenient to model them as infinite and periodic(at least,in first approximation).The fundamental theoretical/computational problem in doing so is that     

On the Thermodynamic Limit for Responses to Static Electromagnetic Fields

For molecular systems,the quantum-mechanical treatment of their responses to static electromagnetic fields usually employs a scalar-potential treatment of the electric field and a vector-potential treatment of the magnetic field.Although the potential for each field separately is associated with the choice of an(unphysical)origin,the precise choice of the origin for the electrostatic field has little consequences for the results.This is different for the