光速可变理论及其相关问题

现有实验均未直接证实光速与方向无关这一论断,几个天文实验反倒证实了与其相反的结论。因此作为狭义相对论基础的光速不变原理是存疑的。在此前的论文中,笔者从对已有实验事实进行的理论分析证明光速是可变的。本文所要论述的是,若光速可变成立,由此将会引出一系列与此相关的问题与结论：相对性原理不是普适的、绝对运动是可以探测到的、光速是既变又不变、可以建立一种以光速定义的绝对坐标系等等。这样,长期存在的由于要求相对性原理与光速不变原理并存而形成的似是而非的困惑局面将得以消除,物理学将会得到一次解放。应指出．本文所述光速可变在概念上与目前报道的光速随时间而变的VSL理论及超光速理论有本质不同（并不排除存在此类现象的可能）,因为它涉及绝对坐标系这一更为根本的物理学问题。实验是检验真伪的唯一标准．建议国家主管部1＂3在论证的基础上组织人力、物力对笔者过去发表的单程光速、往返光速可变实验方法进行实验．以验证光速可变是否成立。     

迈克尔逊实验未能证明光速不变原理

迈克尔逊的实验结果只能证明以太不存在,但却不能作为光速不变原理的证明。因为以太的存在与光速不变原理之间并不存在非此即彼的逻辑关系。因其只排除了以太对实验结果的影响,对于其他影响因素并没有涉及到。特别是没有考虑到引力的影响,而我认为引力是光传播的介质。引力透镜和引力红移都表现出了引力作为光传播的介质的物理特性。而且引力作为光传播的介质是符合实验的结果的。2电磁感应中电流的产生是由于导体中的自由电荷切割碰感应线时产生的洛伦滋力所产生的。     

波速合成原理

速度合成原理——观测速度=载体速度+运动速度。波速合成原理——观测速度=介质速度+波速。速度合成原理对位移速度和波动速度均适用,计算结果表明光只可能是介质波,不可能是物质波,以太必定存在,同时证明光速不变原理的"光速与参照系无关"错误。     

超慢光速的研究进展

人类对超光速与慢光速的理论研究由来已久。近期的一些实验结果使得该领域再次成为人们广泛关注的热点,这是因为该现象既有诱人的应用前景,又涉及到重大的基础理论问题。本文将概述超慢光速的理论、实验及研究进展。     

融入迈克尔逊-莫雷实验目的的Sagnac效应理想实验

长期以来,光速不变假设被认为得到了迈克尔逊-莫雷实验等的广泛支持,Sagnac效应尤其是推广的Sagnac效应出现后,有人认为是对光速不变假设的否定。但Sagnac效应涉及到非惯性系,能否动摇惯性系中的光速不变假设,出现巨大争议。本文设计了一个理想实验方案,将Sagnac效应与迈克尔逊-莫雷实验目的有机融合。对此实验,相对论将难于预见和解释。该实验有助于打破争论僵局,促进人们对光速问题再认识,挑战相对论。     

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。     

欧洲中微子实验证明中微子速度不大于真空光速

电磁波在透光介质中传播时与介质发生相互作用,其速度小于真空中的光速.中微子在运动中几乎不与介质发生作用,穿透力极强。即便如此,欧洲核子研究中心关于中微子超光速的实验恰恰证明中微子的运行速度不大于真空中的光速。     

以太论的发展

指出了把场作为物理实在是客观存在的二元论,场也应有微观机制.文章从物理世界的对称性论述了以太存在的可能性,并指出根据狭义相对论公式可以得出以太是超光速的虚粒子.     

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.     

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。     

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。     

On the measurement for the speed of gravity

Newton’s law of gravity is a theory of instantaneous action at a distance.However,Einstein’s general relativity states that the speed of gravity equals the speed of light,which is finite.Therefore,it is a worthy problem to discuss if Newton’s law of gravity needs modification,when studying and observing the gravitational tidal.In this paper,it is shown that the Newton’s law of gravity is fully applicable in the framework of general relativity.Based on the post-Newtonian approximation,we find that the observable effect for the speed of gravity is irrelevant to the velocity of a moving source,but it is dependent on its acceleration.In general,the effect of the speed of gravity is so weak that today’s any astronomical observations,including the sun tidal observations,can not confirm that the gravitational field travels at the speed of light.     

光拍频法测光速实验的改进方法探讨

光拍频法测光速是一种通过测量光拍的速度进而间接测量光速的方法.详细分析光拍频法测光速实验的实验原理和过程,在对实验方法中主要面临的问题和困难进行分析的基础上,忠实原有实验原理,提出了较为科学合理的实验改进意见和构想.     

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。     

Lorentz变换修正公式

Lorentz变换的根源在于,当t’=t=0时,两惯性坐标系K’和K的原点O’与O重合,这时,在其公共原点发出的是一个传播速度为光速c的光信号。经过Lorentz变换,认为光速c是一切实际物体运动速度的极限。本文假设,当t’=t=0时,两惯性坐标系K’和K的原点O’与O重合,这时,在其公共原点发出的是一个超光速信号。由此导出了Lorentz变换修正公式,并证明了超光速没有极限值,ds2仍然是Lorentz不变量。同时还导出了相对论速度变换修正公式。由此还可以导出在超光速条件下,惯性坐标系之间的其它变换公式。     

钟慢效应计算新方法

引力势变动引起的钟慢效应称之为广义相对论效应,速度快慢引起的钟慢效应称之为狭义相对论效应,总的钟慢效应值是分别计算出的广义相对论效应值和狭义相对论效应值的代数和。如果涉及非惯性系,还要进行Saganc效应计算。目前使用的这种方法,计算非常复杂繁琐,道理晦涩难懂,逻辑自洽性也广受质疑.笔者采用了全新的方法,用改进后的能量转化与守恒定律,根据已知处的光速计算待求处的未知光速。大量的实验揭示：任意两处时间与频率的变化率等于该两处的光速变化率,即t^2/t1=c1/c2,f2/f1=c1/c2。笔者紧紧抓住光速变化这根线索,按图索骥地计算钟慢效应和频率变化,计算简单,道理清晰,逻辑自洽.本文选取了三个著名且可信度较高的实验进行验证,一个是GPS的钟慢效应,一个是GPS频率调制,再一个是机载原子钟环球飞行实验,结果理论计算值与资料公布的实验观测值全部高度吻合.     

直线加速引力场的推导及性质

推导出直线加速引力场的空时度规以及在该时空中粒子的动力学方程和运动学方程;验证了狭义相对论和牛顿力学的规律是该引力场在一定条件下的近似,指出加速度具有极限。     

检验空间各向同性的新方法

Mansouri-Sexl和Robertson的检验理论以及经典以太论,都是由光速c各向异性的光程差推导出待测的相位差,推倒中又都用了光波的波长λ和频率ν均不随方向变化的前提条件,从而与c=λν相矛盾。用接收器相对优越坐标系绝对速度的Doppler效应的观点替代光程差的观点,可使检验理论自洽,并预期可观测效应为各方向反射回来的光波呈现频率的各向异性。在此基础上,提出了一种检验空间各向同性的新方法——抗共模干扰激光拍频法。用它检验光速各向同性的精度△c/c优于1×10^-18,它比传统的Michelson-Morley干涉仪法和目前的基于稳频技术的激光拍频法精度高于1000倍以上。