浅谈相对论与超光速

由间隔不变性和洛仑兹变换出发,对相对论中的相对速度、几种超光速的说法、超光速与相对论等问题进行了分析．     

量子远程通信与超光速运动问题

论述量子远程通信这种超空间性质传输的物理本质尚不清楚,与超光速运动有无联系也不清楚;若考虑清数“ｉ”的作用,狭义相对论可与物质的超光速运动相容,且不违反应因果律;既使自然界存在超光速的物质运动也不可能动摇狭义相对论;建议设计实验测量德布罗皮的相速度,深入研究波粒二象性。     

超光速运动的可能性

本文在相对论的理论框架内讨论“超光速”的可能性 .将物质按静止质量m0 分为三种独立形态 ,其中m0 取虚数值的被称为“虚物” ,它只能以“超光速”运动 .光进入介质 (或位垒 )后 ,其能量 -动量关系E2 =C2 P2 易遭破坏 ,后果之一是转化为E2 相似文献   

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。     

超光速佯谬和中微子

爱因斯坦的狭义相对论和因果原理意味着任何运动物体的速度不能超过光在真空中的速度。然而，有许多讨论超光速运动粒子的尝试，这些讨论或者是在狭义相对论的框架下进行的，或者是超越了狭义相对论。这些讨论都遇到一系列难以克服的困难，即“超光速佯谬”。文中详细分析了这种佯谬，并证明它在与狭义相对论兼容的量子理论中显然是不出现的。在实在世界中，中微子最可能是一种超光速粒子。     

相对论和超光速——Ⅰ.运动学部分

本文表明,如果我们认识到狭义相对论不能排斤超光速运动存在的可能性,并按爱因斯坦的方法重新讨论狭义相对论,一个新的运动学将可建立.当物质以亚光速运动时,它将保留狭义相对论运动学的全部意义;而当物质以超光速运动时,则给出了新的内容.     

如何面对“超光速C的实验”

2000年7月20日,Nature杂志全文发表了王力军的“辅助增益超光速的光传播”研究论文,王力军等的超光速c实验涉及到经典波动力学、量子光学、量子化学、狭义相对论、微观过程的物理模型及其作用机理等重大理论问题和现代的实验方法、技巧,因此,不仅引起国内外的普遍关注,也引起了不少争论,王力军本人在回答记者时的某些说法也前后矛盾,目前,争论的内容是：实验的可重复性=是否违背因果关系、是否与狭义相对论有矛盾,笔者仔细研究了王力军等报道的原文,认为：王力军的实验是成功的;即使有一个光子被证明超过真空中的光速c,也是狭义相对论不能允许的;尽管王力军实验结果与狭义相对论的矛盾玩法回避,然而,所谓违背因果关系的评论是一种误解。     

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。     

光速：不变，又变

提出了“波运动假说”；运用“波运动守恒律”证明了物体质量对速度的依赖关系m=m0/[1-(v^2/c^2)]^1/2，并根据这个关系证明了任两个有静止质量的物体之间的相对速度必须小于作为常量的绝对速限c；推论光子的静止质量并不为0而为无究小，光子的速度并不绝对等于c而是无限逼进c，不同光子的速度并不完全相等；指出光子频率的红移或蓝移正是以另一种量纲（超量纲）的形式表现出的光子的速度的变化；认为相对论实质上是引入了波运动效应的牛顿力学。     

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。     

光传播的速度问题

讨论了电磁波在介质中传播时辐射单一各种速度的定义，它们之间的差别相互联系和使用范围等。     

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等于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,本文提出了一个新观点,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值的数据.     

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.     

差频相位法测光速的数据处理分析

利用调制波测量光速的关键在于测量调制波的波长,实验中采用相位差法测调制波的波长。通过对实验数据的处理分析,可知调制波的频率对测量误差基本上没有影响,测量误差主要是来源于波长的测量误差。     

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。     

狭义相对论与运动速度上限

论证了对于具有静止参考系特性的粒子, 以绝对时空观为基础的伽利略变换是唯一允许粒子运动速度为任意大的线性时空变换, 因而对于任何非伽利略型的线性时空变换, 必然要求粒子运动速度存在上限。通过引进运动速度上限vm, 针对静质量不为零的粒子, 给出一种无需利用光速不变假设和具体的时空变换关系, 而完全在动力学范围内得到相对论质速关系和质能关系的新推导, 并进一步确定了相应线性时空变换的广义洛伦兹变换公式。质速关系和质能关系以及广义洛伦兹变换的新形式已不再直接与光速相关, 而是由更一般的普适速度上限vm替代了光速c。 对于经典伽利略变换则可作为广义洛伦兹变换在vm→∞时的一种极限特例, 而速度上限vm的具体取值可由实验测量来确定。     

光的衍射观察难度综合分析

从菲涅耳半波带的处理方法出发,综合分析光源、障碍物、观察点对观察衍射难易的影响,给出共同决定衍射明显与否的几个参量,作为对一些书籍关于衍射明显与否决定于障碍物的线度与光波波长是否可以比拟的简单结论作一个补充.     

光电振荡法测量光速的误差修正

光速是物理学最重要的常量之一。通过分析光电振荡法测光速实验的原理及测量数据,发现了测量仪附加时延造成的系统误差,完成了误差的补偿和修正,使光电振荡法测光速的相对误差从13.6%改善为0.6%。     

双向平均光速各向同性的实验检验

用抗共模干扰的激光拍频法使激光器频率不稳定引起的拍频误差减小到Δνν＜２×１０－２０。用外差移频技术实现周期的细分，再辅以微机存贮技术使频率差分辨率达到１×１０－４Ｈｚ。实验检验双向平均光速各向同性达到Δｃｃ＜１×１０－１８的精度。这一实验结果比国外最高的检验精度Δｃｃ≤２．５×１０－１５高出了２５００倍