光速与光源的运动无关──几个有关天文例证

光速(指真空中的光速,下同)与光源的运动速度无关,西特(deSitter)关于双星视运动的分析[1]很有说服力。不过有些人有不同看法[2],认为用来论证光速与光源运动无关的双星,多是周期短,彼此距离很近的所谓分光双星.这些近距离双星往往有一层气体包围着它们.这种双星系统射到地球上的光,事实上已不是原来恒星发出的光,而是受到恒星的光所激发的外围气体包层再发出的光.因此,光源已不能算相互绕着转的双星本身,而只能算气体包层,这气体包层一般说来是没有跟着双星中的任何一个成员转的,假如光速受到光源运动影响的话,这个气体层再发出的光是不会…     

试谈光速不变原理

光速不变原理是狭义相对论的一块基石.“所谓光速不变,简单地说,就是指光速与光源的运动伏态无关.”如果把光速不变原理与相对性原理融合起来表述,就是在任何惯性系中光速都一样. 光速不变原理的提出突破了十七世纪以来自然科学物质观、运动观、时空观的旧框框,导致了一次物理图景乃至自然科学图景的大革命.以光速不变原理为标志的相对论的出现,是物理学史,也是人类思想史上的一件大事,值得我们认真研究. 一、光速不变原理是自然科学 发展的必然结果 光速不变原理的出现,不是科学史上的偶然事件,而是十九世纪后期、二十世纪初年自然科学发展…     

相对论时空观--"低速到高速"之二

1奇特的光速 牛顿力学的失效首先来源于光速的奇特性,即光速与光源的运动无关.例如,在匀速前进的车厢内,在中央吊一光源(图1),它向四外发光.在车厢内测量,光源是静止的,向各方向传播的光的速率是相等的.如果在地面上测量,光源是运动的.实测结果,不但各个方向光的速率相等,而且这一速率和在车厢内测得的光的速率也相等,都是3×108m/s.光速的这一特性也可以说成是光速与参考系无关.这一特性完全背离了伽利略速度变换,从而根本上动摇了牛顿力学的基础而使之失效.     

几种测量光速的方法

 光在真空中的传播速度是自然界的基本常数,说明麦克斯韦关于光的电磁理论是正确的。准确测定光在不同介质中的传播速度,特别是在真空中的传播速度,引出了群速的概念,它在现代量子物理学中也很重要。真空中光的传播速度与频率、光源和观测者的运动无关,是一切物体运动速度的极限速度,它为建立狭义相对论奠定了一定基础。光速的测定是光学乃至整个物理学的重要课题。最早进行光速测量的实验,是由伽利略于1607年提出并实施的。他的实验没有获得任何结果而失败了,但实验表明:如果光速是有限的,那么其速度是非常之大的。     

必须坚持马列主义的科研路线──评《等速条件下的空时对称理论》

一、“光速不变”不是相对论的要害 秦元勋同志《等速条件下的空时对称理论》(见《物理》第四卷第一期)对相对论的批判并没有抓住爱因斯坦相对论体系中的要害.在他列举的三点理由中,没有一条称得上是所谓相对论的“根本性的缺点和错误”的东西. 在一定条件下“光速不变”,并不违反辩证唯物主义;只有把光速看成是一切物质运动形态的“极限速度”,才是真正的形而上学.秦元勋同志在批判爱因斯坦的相对论体系的哲学思想时,把重点放在批判“光速不变”这一有实验基础的基本假设方面;这是不对的.秦元勋同志说:“为了坚持一种明显地违反辩证唯物主…     

降低了对称程度的狭义相对论

作为爱因斯坦狭义相对论基础的两个假设是:相对性原理和光速不变原理.相对性原理说的是不论对于一个固定不动的观测者,还是对于一个匀速运动的观测者,各种物理现象的规律应该是相同的 光速不变原理认为不论光源如何运动,光速总是恒定的.欲使这两个假设成立,时-空必须具有一定的对称性.将以上这些合并考虑便形成了与旋转及速度之变化有关的所谓Lorentz对称群(以下简称"L对称"):如果在你进行一项物理实验时,实验室上下倒置了或开始以不同的速度移动,但由于L对称,自然界的基本规律是不会改变的.     

相对论能量正比于动质量的一般性证明

依据相对性原理,仅仅要求粒子的动量和能量在不同的惯性系中具有相同的函数形式,即可一般性地证明相对论能量必须正比于动质量.这一特性为相对论本身的自洽要求,而与线性时空变换的具体形式无关,也与光速不变的假设无关.依据这一特性,同时也一般性证明了质量守恒定律等价于能量守恒定律.     

双程光速不变和洛伦兹协变性

狭义相对论的巨大成就并不在于用狭义相对性原理和光速不变原理两条基本假设导出了洛伦兹变换,而在于进一步指出洛伦兹协变性是物理理论成立的普遍条件,从而使相对论原理成为一个普遍的原理,而在理论研究中应用这一原理取得了积极的实际成果,狄拉克将量子力学相对论化,使方程也满足“洛伦兹协变性”,预言了正电子的存在就是一例. 虽然相对论原理日益得到广泛应用,但也有不少人为“双生子佯谬”这一类问题苦脑着,从而怀疑狭义相对论据以建立的两条基本假设的正确性.有人认为:既然光速不变原理从未得到直接的实验检验,是否允许舍弃“光速不变…     

狭义相对论可解释超光速运动

澳大利亚阿德莱德大学数学学院教授吉姆-希尔和巴里-考克斯研究发现,爱囚斯坦的狭义相对论可用于描述超光速运动。根据爱因斯坦提出的这一著名理论,任何物体的速度都无法超过光速,但澳大利亚的数学家们研究出新的方程式,对狭义相对论进行扩展,能够解释打破这一速度极限的物体运动。     

《亚光速和超光速映射理论》的实质是什么?

全文的关键在于作者导出的“超光速洛仑兹变换”到底是什么意思?它有没有新的内容?它反映的是什么样的超光速运动的时空特性?它的客观依据是什么? 作者的意思是从所谓的“亚光速与超光速共存原理”出发,他实际上是从“对偶共存”假定出发,从而就可以认为所谓“超光速世界”不过就是“亚光速世界”的“映像”,而且假定在这个“映像”中的速度v要满足以完成其“对偶共存”的意图. 不管作者使用的是什么样的数学方法,但究其实质,为了得到满足他的“对偶共存”假定的“超光速洛仑兹变换(4.11)或者(4.12)式,作者引用的“映射”’变换,其实就是令:…     

相对论要不要动?怎样动?

关于相对论问题的讨论,主要集中两点;要不要动它?怎么动?第一点似较明显,因为: 一、没有充分理由表明光速是宇宙间讯号传递的最高限,相对论必有它的局限性和适用范围,深入地对它进行分析研究无论在哲学上和学术卜都是有意义的. 二、单程光速不变,迄今并未被实验直接证明.虽然相对论的大部分(不是全部)结论已被证实. 三、如果测量出光子有静止质量或发现了超光速的运动,则现有相对论势必要改造. 事实上,弱相互作用的宇称不守恒、时间反演对称的破坏,早已发出了相对性原理被部分破坏的讯号了.秦元勋同志不满足于相对论已取得的成果,敢于动它,…     

光速在相对论中的核心地位

介绍了关于真空中光速的假定的重要作用,它不仅是相对论理论的基础,而且使人们能够定义同时性并测量空间距离.     

相对论和光速不变原理

“狭义相对论”提出已有半个多世纪了.人们总是认为它有一个“光速不变”的基本假设.为了证明这个“基本假设”是否成立,布置了一系列光学实验来加以验证.不少人担心,有朝一日这类实验测出光速有变动,是否会威胁、动摇相对论的基础并进而推翻整个相对论理论.相对论难道就这样时时面临着从实验结果可能来的威胁吗? 相对论将麦克斯韦电磁理论和洛伦兹电子学说的有关物理学总汇归纳到空间、时间及其与物质运动相互关系的基本正确认识上,补充发展了牛顿的经典力学,它的已有成就是值得肯定的.我们根据辩证唯物主义的原理,认真分析了整个相对论体…     

超光速存在吗？

本文通过实例说明自然界确实存在超光速现象，但这与狭义相对论并不矛盾。问题在于狭义相对论说的是“实物粒子的速度不可能大于真空中的光速”，它并没有排除存在超光速现象的可能性。     

检驗相对論的新实驗

美国物理学家W. 肯托尔(Kantor)1962年9月在美国光学学会会刊上发表了一篇論文,論述他新設計的检驗爱因斯坦第二假定——“光的传播速度与光源的絕对运动无关”的实驗。实驗結果与此假定矛盾。     

不能把相对论绝对化

相对论的建立,是有一定条件的,即相对的.不能绝对化地看待相对论的规律,列宁教导我们:要“任何关于物质构造及其特性的科学原理都具有近似的、相对的牲质;自然界中没有绝对的界限”;因此,从分析相对论的内在矛盾入手,弄清相对论的适用范围与限制,批判把相对论绝对化的倾向,是很重要的. 一、关于相对论的两条原理 相对论是建立在两条原理上的:(1)狭义相对性原理:物理体系的状态据以变化的定律,同这些状态的变化是以两个彼此作相对匀速平行移动的坐标系中的哪一个为参考,是无关的;(2)光速不变原理:光在真空中总是以一个确定的速度c传播着,这个…     

高速运动物体视觉形象的计算机模拟

运用MATLAB的模拟功能,对接近光速运动物体的视觉形象进行模拟,直观形象地表现了Terrell转动的效果;帮助读者更加清晰地认识高速运动物体的相对论效应,进而对狭义相对论有更加深刻的理解.     

爱因斯坦建立狭义相对论的关键一步——同时性定义

本文阐明了双程(回路)光速的数值可以由实验直接给出,但是单向光速的数值不能由实验获得而只能通过单向光速各向同性的假设使之等于双程光速的数值.有了这个(假定的)单向光速的数值就可以同步惯性系中的所有时钟,因而定义了惯性系的时间坐标,正是由于这种同时性定义,爱因斯坦才进而发现了狭义相对论.迄今为止所有测量光速的实验给出的都是双程而非单程光速的数值.为了从理论上阐述单程光速无法测量,我们介绍了爱德瓦兹同时性,它是使用双程光速不变而单程光速任意的假设来定义的;同时给出了与之相应的爱德瓦兹变换,进而讨论了这种同时性与爱因斯坦同时性的关系.通过时间膨胀和长度收缩效应阐明了二者在物理上是等价的,也就是说单向光速的效应在实验中不会显现.     

关于色散介质中的光速问题

近年来关于所谓的"超光速"现象的实验与理论引起了广泛的关注,得到了很多不同的讨论[1,2].这源于在特殊的介质里,一个光脉冲的各个单色模式虽有小于真空中光速c的相速度,其群速度却可以大于c,甚至变为负值.这使人们设想是否可利用此现象进行"超光速"的信息传送?但这样一来是否违背了爱因斯坦的相对论?     

对于麦克斯韦方程组，洛伦兹变换的低速极限是伽利略变换吗？

<正>运动介质的电动力学,这个启发爱因斯坦那一代科学家发展出狭义相对论的著名问题,最近再一次成为中国科技界的热点话题。在热烈的讨论过程中,有一个问题反复出现,就是对于描写电磁场运动规律的麦克斯韦方程组,有非相对论极限吗？当运动介质的速度远低于光速的时候,