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。     

将狭义相对论推广到超光速领域

本文应用光速不变性原理推导洛仑兹变换和超光束洛仑兹变换，指出以超光速洛仑兹变换为数学基础可以建立超光速狭义相对论，本文顺便指出，平动梁氏变换和转动梁氏变换均可推广到超光速领域，于是可建立超光速梁氏相对论。     

光速c的物理思想及教学启示

分析了５个阶段光速测量的方法，研究了３个层次光速理论的发展，展示了基本物理常数c 的物理教学中的独特魅力。     

光波波长变化与光源切向和视向速度的关系

采用速度矢量分析法，揭示了绝对光速、相对光速和光源速度的关系，给出了光波波长变化与光源的切向速度和视向速度的关系式，并得出如下结论：(1)光波波长的变化由光源的切向速度和视向速度共同决定；(2)多普勒效应是上述关系式的一个特例；(3)当光源的视向速度为0时，光波波长的变化完全由光源的切向速度决定，其切向速度越大，光波的波长越短；(4)当光源的切向速度和视向速度都不为0时，在一定条件下光波波长不变．     

关于物体运动速度的科学猜想

本文提出了关于物体运动速度的一个科学猜想:自然界的物体运动速度覆盖从0到∞的全部数轴。在此基础上,我们进一步提出,超光速世界的物理规律在物体速度趋于光速时以Einstein相对论为极限。提出了超光速测量的新思路,即利用系统经济学的层级战略思想,增加超光速测量的维数:至少增加一个变量同时和光速一起测量,或者考虑增加测量仪器的维数。     

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.      

光脉冲在含色散缺陷一维光子晶体中的传播

应用传输矩阵方法推导了光脉冲在一维光子晶体中的动力演化.若在结构中引入非色散的缺陷时,超光速传播将变成慢光速;若引入含二能级原子色散缺陷时,慢光速又将变成超光速.最后指出,尽管群速度比真空中光速c大,甚至为负,但能量传播速度一定不会超过光速c,光脉冲在光子晶体中的此种现象是布喇格反射波相干叠加的结果.     

光脉冲在含色散缺陷-维光子晶体中的传播

应用传输矩阵方法推导了光脉冲在-维光子晶体中的动力演化．若在结构中引入非色散的缺陷时,超光速传播将变成慢光速;若引入含二能级原子色散缺陷时,慢光速又将变成超光速．最后指出,尽管群速度比真空中光速c大,甚至为负,但能量传播速度一定不会超过光速c,光脉冲在光子晶体中的此种现象是布喇格反射波相干叠加的结果．     

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。     

超光速的中微子(英文)

Physicists reported recently[1]that neutrinos can travel faster than light,a finding-if verified-would have fundamental significance for the whole structure of physics.Here we mention a few conseqenses of this astonishing but suspicious finding. Consequenses:     

视超光速运动的最大喷射角方程

在视超光速运动的相对超光速模型［１］的基础上，在子源近似等于光速的条件下，进一步推导出喷流方向与视线的夹角的最大值方程，且代入天文观测有关数据计算，所得结果与其它方法所得θ值比较是合理的。     

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。     

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。     

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。     

论狭义相对论的理论发展和实验检验

狭义相对论（SR）可概括为10个主要方面，即1个变换，2个公设，3个公式，4个推论。目前对狭义相对论的质疑集中在“光速不变公设”和“光速不能超过推论”这两方面。1992年以后的10年间已做成了若干超光速实验，有的在经典领域，有的在量子领域。2001年，有迹象表明在大的宇宙时间尺度上光速缓慢减小，这引起了对光速是否真的恒定不变的质疑，SR似已受到挑战。国际科学界如使新理论成立，将是Einstein提出SR以来的一次科学革命。     

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。     

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。