三个实验数据证明光是介质波

光电效应的能量与频率成正比、光速与介质有关、光速与光源速度无关这三个实验数据均可以证明光不可能是物质波,只可能是介质波,光介质以太肯定存在。由于光电效应源于电磁感应,故光电效应实验反而可以证明光是波,不具备粒子性,故波粒二象性不成立。光的横波源于原子对光的反射形成的横波分量,光的本质是纵波,横波只有光在物体中传播时才产生,光在真空中传播时没有横波分量,以太是流质而非固体,迈克耳孙-莫雷实验的前提条件不成立。     

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。     

Q&A

<正>Q:光速永远是最快的吗?引力之类的是否会让光减速?A:根据相对论,没有任何物体或信息的运动速度可以超过真空中的光速。物体的引力只会改变空间的"形状",不会使得光传播的速度改变,它仍然以最高速度和最短路径通过空间。当背景光源发出的光在星系、星系团及黑洞之类具有较强引力的天体附近经过时,光线会像通过透镜一样发生弯曲,产生可以观测到的引力透镜效应。但是通常情况下,光并不是在真空而是在介质中传播的,此时光传播的速度就不再是真空中的光速,而是和介质的折射率有关的一个小于真空光速的速度了。     

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。     

光速问题综合分析

本文针对光速不变假设面临的问题,提出对光速问题进行重新考查。依据真空不空的观点提出了"类以太假说",以基本力分析为基础,探讨了类以太的作用特点与运动特性,论述了类以太对光速的作用影响,解释了历史上的光速实验,探讨了光速可变与超光速的检验方向,提出了相应的实验方法。希望以此促进光速问题的研究与解决,推动对相对论的再认识与再考查。     

狭义相对论之我见

本文通过对主要以太漂移实验（迈克尔孙—莫雷实验、光行差现象、斐索流水实验）更加合理的解释（应用笔者提出的新的以太、光学、电磁学假说）以及对力学相对性原理、同时性的相对性的理想实验、时间膨胀效应的理想实验、电磁学（光学）与力学质的差异性的深刻分析,得出了狭义相对性原理和光速不变原理是错误（二者也是不相容的）的结论,进而否定了狭义相对论的时空观及其它理论。同时提出了如下新观点：1.以太是存在的,但它不是人们认为的弹性固体,而是宇宙中（物质内部）无处不在的光子引力子气（可称新以太）。它分三种存在状态,可介导引力、电磁力。2.真正的波都应是振动在媒质中的传播,即都应是波源引起的媒质的传播性振动,＂无媒质的波＂不应是波。光（电磁波）就是物体（粒子）快速发射和吸收光子（这是一种特殊的振动）引起的新以太的波动（光子引力子流脉冲）,光（电磁波）是纵波而不是横波。光速就像电流速度不随发电机的运动变化一样,也不随光源的运动而变化,但一定随参照系的变化而变化。3.质速关系、质能关系只能用绝对的关系去解释才能令人信服。这种关系就是：物质的组成粒子真的随其速度的增大（减小）而增加（减少）;由于物质粒子的增加或减少而使能量发生很大的变化。至于狭义相对论的质速关系、质能关系与事实的相符,那只能认为是较完美的巧合了。4.以太是否存在、光速问题,质速关系、质能关系,这些问题的解决必须依靠物质（宇宙）结构问题的解决以及在此基础之上对电磁学、光学、粒子物理等学科进行更深层次的探究和革命,而不是靠革牛顿时空观的命,不是靠相对于不同的参照系观察物体的运动去解决。5.牛顿的时空观指的是抽象的、无限的时间和空间;爱因斯坦的时空观指的是具体的,有限的时间与空间。两人所指不同。6.真理都是相对的,超出特定的适用范围就是谬误。力学与电磁学有着质的不同,不必也不可主观地把力学相对性原理推广到电磁学（光学）而硬要去统一它们,否则,则会顾此失彼,或出现矛盾,或让人不可思议。相对论至今还有很多物理学家反对就是此因。     

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。     

超光速宇宙航行的可能性

Newton力学认为在宇宙中速度没有上限,而Einstein的狭义相对论(SR)却规定了上限.按照SR,高于光速的速度没有存在的可能.对带电粒子的加速表明,接近光速时质量增加很大,为了小的增速需输入很多能量.故在美国Stanford直线加速器中电子速度只能达到0.9999999c.但这仅为用电磁方法对带电粒子加速的情形.理论和实验均已证明,可以设法驱动不带电的光子,使它以超光速运动.自然界有4种基本的物理作用,在电磁作用(光作用)之外还有3种.故不能说光速c是宇宙中的速度上限.例如,"引力以光速传播"的假定就是错误的,美国天文学家已指出引力传播速度可大于2×10100c,即达6×1015 km/s以上.如果不用化学燃料推进火箭,亦摆脱电磁原理,而是以引力原理设计推进系统,人类有可能以极高速度航行,有望乘飞船到达宇宙中的任何地方.在对1962～2008年间的超光速研究作审视后,我们认为超光速是一种可实现的科学陈述.例如,物理学家建议改变邻近飞船处的空间特性以实现超光速航行.目前的地外文明探索的突出成果之一是发现了太阳系外行星Gliese-581c.它与地球相似而成为宜居星球,但距地球20.5光年(1.89×1014 km)之远.用束芯反物质火箭到该处需40年,用超空间引擎只需几秒.我们可以想象前往别的太阳系,但必须有概念新颖的火箭才能到达该处.     

运动体尺缩时延研究进展

从1892年到1904年,H.Lorentz假设动体的长度缩短和时间延缓,以便解释Michelson-Morley实验。1905年及1952年A.Einstein各给出了关于长度缩短的推导,但这些相对论性长度缩短存在逻辑矛盾。Lorentz理论是说,静止在以太中的物体的长度和相对以太运动的物体的长度有这种关系。但在狭义相对论(SR)中对物理现象的相互性看法造成长度缩短一事有多个佯谬(悖论)。这是因为SR的逻辑基础是相对运动,会造成原理上的悖论。实际上没有任何关于长度缩短理论的实验证明。在Lorentz理论中,时间延缓由动体的绝对运动引起。相对于静止的时钟,绝对速度大的时钟变慢;这是Lorentz以太论中的时间延缓。但在SR中用动体相对速度取代绝对速度,情况完全不同。Einstein是以不同观察者参考系的相对运动取代观察者与以太的关系,来解释长度缩短和时间延缓。因而产生了许多悖论质疑SR的自洽性,最著名的是P.Langevin于1911年提出的双生子佯谬。物理学定律之一的相对性原理从任意惯性系看来的一致性最先由H.Poincarè推介,而Lorentz变换(LT)体现该原理,但H.Lorentz于1904年发表的相对性思想是在以太存在性之下得出的。1905年Einstein发表了著名论文,其中有一个公设——光速不变性原理,由此认为不需要以太,亦即用不着一个优先的参考系。后来的讨论总包含下述问题:Einstein的狭义相对论(SR)和改进的Lorentz理论(MOL),哪个更好地描述自然界?这两者的主要区别在于,SR认为所有惯性系都是平权、等效的,而MOL认为存在优先的参考系。多年来的众多研究讨论显示,SR存在逻辑上的不自洽,亦缺少真正确定的实验证实。由此可以理解欧洲核子研究中心(CERN)的著名科学家John Bell在1985年所说的话:"我想回到Einstein之前,即Poincarè和Lorentz"。值得注意的是,SR无法解释近年来出现的研究成果——引力传播超光速和量子纠缠态传播超光速,而MOL却能解释。现在相对论理论体系面临改革,各方面的力量正推动这一改革。有若干新理论值得研究,例如改进的Newton力学(MOND);改进的Galilei理论(即推广的Galilei变换GGT);改进的Lorentz理论(MOL)。如果我们接受MOL,从现代观点看"新以太"是什么?本文认为是有量子特性的物理真空媒质。近年来,在我们的研究工作中已不把"真空中光速c"当作一个恒定不变的概念。     

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.     

狭义相对论中的可变换假设与极限速率

指出了狭义相对论中除了相对性原理和光速不变原理之外隐含的一条重要假设———可变换假设.证明了可变换假设与极限速率假设的等价性,从而说明了“光速是极限速率”是狭义相对论的假设,而不是狭义相对论的结论,并且这个假设没有得到可信的实验证明.     

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。     

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。     

光速与观测者运动速度相关的理论分析与实验证据

本文回顾并分析了光速不变原理的由来,指出其迄今为止仍然是一个未得到实验验证的假设。同时通过对已有实验结果所作逻辑分析,表明光速是与观测者的运动有关的,因此光速不变原理是难以成立的。并进一步结合过去及近年来新的实验所提供的证据,得出了光速是可变的结论。     

无源媒质中电磁波的异常传播

目前人们的研究兴趣是改变光脉冲的群速度,产生光停、慢光、快光(超光速的光).按照物理理论,反常色散媒质中可能出现“快光”,而它就称为“快光媒质”.已有许多产生快光的实验,这就开辟了被称为“色散技术”的研究前景.例如,科学界对群速超过真空中光速c的信号传播感到好奇.而在另一方面,以群速vg行进的短波脉冲、微波脉冲、光脉冲,如vg比无限大还大,就称为负群速(NGV)传播.这时发生如下现象:输入脉冲峰到达被测物(DUT)之前,DUT输出端已呈现脉冲峰的身影.这虽与直观经验不符,但都是实验发现.当某种材料中光的群速为负,这就是NGV媒质.虽然NGV时常出现在增益系统中,无源系统也不断发现NGV现象;后者可由同轴电缆、波导、微带线、光纤而构成.实验中如加大失配即可加大群时延,进而获得NGV.若n为媒质有效折射率,则获得NGV的条件是{f/n dn/df}＞1.虽然许多实验证明了群速超光速现象存在,科学界仍感困惑.2001年证明了关系式(-v)e=|T|2vg((-v)平均能速,T系统传输系数),故当vg很大(vg＞c|T|-2)时能速将比光速大.有关研究带来了令人兴奋的可能性.Brillouin的信号速度定义存在问题,数学意义超越物理意义.我们的反驳是,最重要之点在于传播中不失真的波群(波包).由此出发的理论分析证明,众多NGV研究者已观察到的超光速传播其实就是实现了超光速通信.……超光速群速传播和负群速波传播,这两者各有其用途.科学家们把这与多个领域(如光通信、光场压缩态、量子纠缠)相联系,并得出结论说,高效、低耗的快光的潜在应用是广阔的.     

爱因斯坦的狭义相对论是正确的吗?

物理学定律之一的相对性原理从任意惯性系看来的一致性最先由H.Poincarè推介,而Lorentz变换(LT)体现该原理,但H.Lorentz于1904年发表的相对性思想是在以太存在性之下得出的.1905年Einstein发表了著名论文,其中有一个公设——光速不变性原理,由此认为不需要以太,亦即用不着一个优先的参考系.后来的讨论总包含下述问题:Einstein的狭义相对论(SR)和改进的Lorentz理论(MOL),哪个更好地描述自然界?这两者的主要区别在于,SR认为所有惯性系都是平权、等效的,而MOL认为存在优先的参考系.多年来的众多研究讨论显示,SR存在逻辑上的不自洽,亦缺少真正确定的实验证实.由此可以理解欧洲核子研究中心(CERN)的著名科学家John Bell在1985年所说的话:"我想回到Einstein之前,即Pioncarè和Lorentz".这实际上是说SR是不正确的.现在我们应重新审视1905年Einstein以光速不变假设为基础的关于同时性的定义——当光信号由位置A传到位置B,并立即返回到A,则有时间关系式tB--tA=tA--tB.……但在2009年林金团队发表一篇论文,报道他们对Einstein光速不变假设的判决性实验检验,它是在中国科学院国家授时中心的高精度TWSTT(双向卫星时间传递)设施上完成的.通过对比单程光信号同时性定义和双程光信号同时性定义的测量机制证明:在有相对运动的情况下双程光信号中的"往"和"返"两个单程信号通过的时间必然是不相等的,因此tB--tA≠t'A--tB.在航天技术帮助下,林金教授证明了光速不变理论的错误.SR的逻辑基础是相对主义,会造成原理上的悖论.产生的各种悖论质疑了SR的自洽性,最著名的一个是P.Langevin于1911年提出的双生子佯谬.本文对时空一体化提出批评,相对论正是建筑在space-time概念的基础上.但space-time的意思是什么?人们其实并不知道.Minkowski建议了一个4维矢量,把时间与3维空间搞在一起.这种处理在数学表达上有优点,但与物理实际相悖.space-time在计量学和SI制中都不存在,并且没有可测性.把空间矢与时间矢相加根本不可能,没有任何意义!从根本上讲,时间与空间不能混合在一起.基于上述理由,我们认为Einstein的狭义相对论是不正确的.     

LIGO实验采用迈克逊干涉仪不可能探测到引力波——引力波存在时光的波长和速度同时改变导致LIGO实验的致命错误

本文严格证明,LIGO实验的计算忽略了两个重要因素,导致致命的错误.一是忽略了引力波对光的波长的影响,二是没有考虑到引力波存在时光速不是常数.按照广义相对论,引力波对空间距离产生影响的同时,也会对光的波长的影响.同时考虑着两个因素,迈克逊干涉仪上激光的相位是不变的.此外按照广义相对论,引力波存在时,时空度规的空间部分发生改变,但时间部分却是平直的.由此导致引力波存在时光速不是常数,用时间差计算干涉图像变化的方法失效.因此LIGO实验设计的基本原理是错的,采用迈克逊激光干涉仪不可能观察到引力波.由于光速不是常数,LIGO实验中所有关于信号匹配的计算都将改变,就谈不上引力波的探测了.事实上,迈克逊当年也是采用迈克逊干涉仪,试图发现地球绝对运动.然而迈克逊实验得到的是零结果,由此导致狭义相对论的诞生.LIGO实验的基本原理与迈克逊实验的基本原理是一样的,在实验过程中光波的相位都是不变的.用迈克逊干涉仪做实验只能得到零结果,由此注定LIGO实验不可能发现引力波的.     

Lorentz变换的一种推导

通常认为狭义相对论有两个互相独立的基本原理:相对性原理和光速不变原理。二者相结合可以证明在惯性系时空变换下间距不变从而导出Lorentz变换。但不少人对光速不变原理持保留态度,1911年P.Frank和H.Rothe就曾企图抛弃光速不变原理,他们在时空变换是单参数线性齐次群及长度收缩只与相对速度有关的假定下,推出三种变换式。但他们并没有明确说明其推导是建立在什么物理原理基础上,也没有说明时空变换式结构为什么是线性齐次变换群。其后H.WegL等又作了一些修补工作。B.A.     

推广最小光程原理并重新计算光在太阳表面的引力偏折

推广了最小光程原理. 假定如果选取全局时间对准的坐标系, 即度规场满足 g₀i=0, 则光的真实路径使坐标时差取极小值. 据此重新得到光经过太阳表面的 引力偏折角α=4GM/r=1.75″, 与假定光沿测地线运动导出的结论相同. 这实质上是在广义 相对论条件下, 对不存在超光速粒子的有力支持. 此外, 还提供了一种计算光传播路径的方 法.     

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。