光速不变原理可以抛弃吗?

秦元勋同志在他的文章《等速条件下的空时对称理论》(以后简称《对称原理》,见《物理》四卷一期)中认为他已抛弃了光速不变假设.这里我也就此谈谈自己一些肤浅看法,与秦元勋同志商榷. 一、光速不变原理引入的必要性 毛主席说:“科学研究的区分,就是根据科学对象所具有的特殊的矛盾性,因此,对于某一现象的领域所特有的某一种矛盾的研究,就构成某一门科学的对象.”那么相对论为什么能冲破牛顿力学的束缚而成为物理学中富有革命性的独立的一支呢?我认为正是在于物质运动的相对速度v和用以观测物质运动的光讯号(包括各种场的作用)的传递速度c这…     

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…     

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.     

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…     

狭义相对论同时性定义的任意性

一、同步钟的建立 自然界并不存在同步钟,同步钟是由观察者依一定的方式建立的.人们使用同步钟的目的是为了描述不同地点的两个事件的因果关系.因果关系是客观存在的,它是不依人的意志为转移的.但是因果关系的描述形式可有选择的自由.同步钟的定义不同,则时间坐标也有差别.为了简单起见,我们规定时间坐标满足下述条件:在空间中任何一直线上的单程光速为常数(包括无限大),但其模数不为负数.满足这个条件的时间坐标定义为惯性时间坐标. 假如存在瞬时往返讯号,则绝对的同步钟可以建立起来,然而瞬时往返讯号是不存在的.在狭义相对论中选择光讯号…     

《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:…     

相对论动尺动钟效应举例(摘要)

正在相对论教学中,通过牛郎织女的故事,从各个角度来说明相对论的动尺变短效应和动钟变慢效应.这个例子将有助于同学们加深对相对论的理解,并且掌握动尺变短效应和动钟变慢效应.     

相对论问题讨论(七) 不存在完备的物理学理论——谈关于光速不变原理

狭义相对论中的“光速不变原理”,议论的人很不少,下面谈谈我们对这问题的几点粗浅看法: 一、定义匀速直线运动离不开 “光速不变”假设 在狭义相对论中,几乎一开始就与两个彼此相互作匀速直线运动的惯性参考系打交道.要断定一个参考系相对于另一个参考系是否在作匀速直线运动,如果不想直接依赖“光速不变”假设来测定的话,就得要在不同地点放上一系列的钟,才能测定.这些放在某参考系中不同地点的钟,必须是对准了的或至少它们的读数之差是明确知道的,才能依靠它们来判断对方参考系是否的确在相同的时间里,走过相等的路程.不止如此,还需要有…     

相对论性粒子穿越势垒的渡越时间

粒子穿过势垒所需多少时间?这个问题一直以来倍受关注.人们提出了几种隧穿时间的定义,对这个问题进行了大量的理论和实验研究,但仍存在争议和分歧.近年来,Büttiker等人为寻找符合因果律的速度概念,分别研究了在非相对论和相对论色散介质中消逝波的传播问题.最近,李春芳等人从能流的角度定义了一个新的隧穿时间.这个隧穿时间无论在非相对论量子力学中还是在相应的光学类比中都不存在超光速问题.在本文中,我们把这个隧穿时间从非相对论量子力学推广到相对论量子力学.由于存在Klein隧穿,粒子可以以行波的方式穿过高势垒.所以,我们分别在消逝波和行波两不同情况下,利用Dirac方程计算了这个隧穿时间以及不同的极限,证明它同样不具有超光速性.通过比较不同极限下的群时延和居留时间,证明了在特定的条件下它们是具有超光速性的.     

爱因斯坦与狭义相对论的诞生

介绍了爱因斯坦建立狭义相对论的伟大贡献.狭义相对论与经典物理学的分水岭是"光速在真空中恒定"的假设.爱因斯坦首先提出"光速不变原理",首先指出"同时的相对性",并且首先放弃了以太概念.爱因斯坦是狭义相对论的唯一创建者.     

光速的“不变”和“变”

光速不变原理是狭义相对论的重要物理基础,也是整个现代物理学中具有重大影响的基本原理之一.对光速不变原理的深入讨论和进一步的实验验证,无疑将产生广泛而深远的影响.自然科学是相对真理,光速不变原理当然也不例外,即一方面它包含有绝对真理的成份,因而它确能具有广泛的适用范围.但同时它又是相对的、近似的、有条件的.因此,对光速不变原理的正确性的简单否定或绝对化,都是不对的. 一、光速的不变性 光迹不变原理是从孕育狭义相对论的一系列实验──如曹顿-诺布尔电容器实验、瑞利折射介质实验、斐索实验、迈克耳孙-莫霍实验(特别是迈氏…     

电磁波的群速与能量传播速度

众所周知,在某些场合波的相速可能超过真空中光速C.典型的例子有波导管。其中电磁波的色散关系为式中为截止频率。由式(1)可得按相对论,任何物体或信号的速度不能超过C,否则将导致因果律的破坏.每当教学中遇到的场合,往往要作如下解说:相速不代表信号速度,群速才是波能或信号的传播速度.按式(1)有从而不与因果律冲突。 在色散介质中光的群速与相速之间有如下关系式中 为折射率。在介质的正常色散区;在反常色散区,且数值往往很大,这时不仅它还可能大于。群速超过真空中光速C!这又当如何解释?原来群速的概念只适用于吸收很少的透明波段,此时…     

光速与光源运动的无关性

光速不变定律是相对论的基础,其内容为:光速在真空中的所有惯性系统都是一样的,它与系统运动方向无关,与光源的运动无关。这在建立相对论时是作为一个假定提出的。历史上有过很多人企图证明这个假定;与此相反,也有过很多人想维护利兹的假定:光速相对于光源是常数。在1924年前后对这一问题曾经有过热烈的争论,证实光速与光源的运动无关大都是利用双星的运动现象。     

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…     

狭义相对论中动尺收缩效应之认识

1905年,爱因斯坦创立了狭义相对论,从而把牛顿力学中对宏观低速物体的研究推广到高速运动的物体,得到了一套崭新的时空观.动尺收缩是狭义相对论时空观的经典效应,狭义相对论时空观的基础是同时的相对性.因此同时的相对性与动尺收缩效应存在必然的联系.     

光速的启示

对狭义相对论建立之前的光速测量历史做了回顾，指出其光速测量环境是空气或折射率n≈1的介质．对当代科学研究的前沿——超光速和极慢光速研究做了研究性综述，指出对科学伟人的工作，评价要充分，但不能“神化”，要有科学精神；对科技大师，要学习其思想、风格和方法．物理实验得出物理定律时具有局限性；直觉思维在科学研究中具有重要性；科学发展具有动态性。     

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.     

光速的测定

光速是最重要的物理常数之一,因此光速的测定历来为物理学者所普遍重视.光速测定的原理很简单(即利用公式c=s/t)但因为光速是个非常大的量,因此要精测它是不容易的.现在测量的方法很多,70年代外国许多大学已排有光速测量实验.我国至今排出的还不多.83年北京大学介绍了利用氦—氖激光测光速的示范实验.它是个很好的示范实验,但是它需要昂     

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…     

光速实验

光速实验在物理学史中占有重要地位.这不仅是因为它需要精确的实验手段,对光学的发展起了推动作用;也不仅仅因为它有力的支持了机械波动说,而给机械微粒说以致命的打击。重要的是光速实验打破了光速无限的观念,解决了长期存在的所谓以太漂移的疑案,为建立近代物理基本理论之一的相对论,提供了一块颇为重要的基石.