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論光速的可變性_第2頁(yè)
論光速的可變性_第3頁(yè)
論光速的可變性_第4頁(yè)
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1、論光速的可變性論光速的可變性因論文公式較多,網(wǎng)頁(yè)不便編輯,如對(duì)原文有疑問(wèn)請(qǐng)聯(lián)絡(luò)作者郵箱:872544281qq.,作者會(huì)將原文發(fā)你,以便共同討論。論光速的可變性相對(duì)性原理在一切慣性參考系中成立,但在麥克斯韋開展他的電磁場(chǎng)方程組時(shí),這些方程組與相對(duì)性原理是不相容的,HA洛倫茲曾提出了一種新理論,但他不得不引入從來(lái)不能被任何可以想象的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)的假定,愛(ài)因斯坦認(rèn)為,只有把空間和時(shí)間的根本概念加以修正,才能去除理論和實(shí)驗(yàn)之間的鴻溝,這就是狹義相對(duì)論理論核心,但是,這一理論并非完美無(wú)暇。這是因?yàn)辂溈怂鬼f方程組及自由電磁波速光速的推導(dǎo)都是通過(guò)靜態(tài)電場(chǎng)和磁場(chǎng)方程推廣的,它沒(méi)有深化討論相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)方程組及光速

2、的影響。我們將光子的粒子性看成一個(gè)小小的空間或者說(shuō)系統(tǒng),它是原子釋放的。在不同的激發(fā)狀態(tài)以及不同的媒質(zhì)空間或者說(shuō)參考系的傳播速度都可能產(chǎn)生變化。但由于普朗克常數(shù)的普適性,所以光速至少在振子系統(tǒng)相對(duì)靜止的參考系中具有一樣性。宇宙起源于一次大爆炸,但不能說(shuō)明光速是一層不變的。而HA洛倫茲假設(shè)光速在所有參考系一樣,在兩個(gè)相對(duì)以光速運(yùn)動(dòng)的參考系中理解起來(lái)就很有難度,并明顯與光在各種媒質(zhì)中速度不同相違。近來(lái)人類已在宇宙發(fā)現(xiàn)了超光速的中微子的存在。我們?cè)O(shè)定光速在一個(gè)參考系中為,在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系中為u,但我們不對(duì)u的值設(shè)任何界定,即不設(shè)定u是否等于。為簡(jiǎn)化討論,而且假設(shè)即使u值有變化,也只與兩個(gè)參考

3、系相對(duì)運(yùn)動(dòng)的矢量有關(guān),因此可以如同狹義相對(duì)論的討論,得變換:我們發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)值的變換與光速是否變化無(wú)關(guān),而時(shí)間的變換與之有關(guān)。空間坐標(biāo)的形變與光速傳播的變化無(wú)關(guān),使得我們可以用觀察空間的坐標(biāo)和電磁波信號(hào)來(lái)表述這種變化。狹義相對(duì)論力學(xué)關(guān)于四度速度與加速度的討論繞了很多彎,最終結(jié)果仍然是這樣做的,所以它的討論是一個(gè)很好的近似?;ハ嘧饔玫牧W幼饔脮r(shí),決不可能象狹義相對(duì)論討論的那樣,電磁場(chǎng)速度沒(méi)有變化,人類在宇宙中已發(fā)現(xiàn)了超光速的中微子,它否認(rèn)了狹義相對(duì)論的理論基?;ハ嘧饔玫牧W右膊豢赡苤桓淖兤渌W拥碾姶艌?chǎng)速度而不改變自身的電磁場(chǎng)速度,因此實(shí)際的互相作用粒子應(yīng)建立一套新的理論,它應(yīng)在純理論的變換與狹義相

4、對(duì)論的變換之間來(lái)取舍,可以用電磁波場(chǎng)速度的變化系數(shù)來(lái)描繪它。在某些特定的互相作用的情況下,光速便出現(xiàn)明顯的純理論的相對(duì)性原理變化,例如它表達(dá)在下面我們將討論的光在媒質(zhì)中傳播速度的變化中。真正準(zhǔn)確地描繪互相作用的粒子場(chǎng),目前的理論只有量子力學(xué),它以一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)來(lái)描繪粒子的運(yùn)動(dòng)。麥克斯韋方程的核心是電荷守恒定律,坐標(biāo)值的變換與光速變化無(wú)關(guān),因此電荷守恒定律不會(huì)因坐標(biāo)系的變換而改變。以下,我們討論光在媒質(zhì)所處的參考系時(shí),不把媒質(zhì)所在的參考系作為一種特殊的參考系,引用近似的慣性系方式來(lái)簡(jiǎn)化討論,即不考慮系統(tǒng)中其它因素,包括物質(zhì)的密度及互相作用等,只用兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系形式描繪光子的運(yùn)動(dòng),不能只把物質(zhì)

5、存在的區(qū)域稱為奇點(diǎn),不深化研究。與光速變化有關(guān)的實(shí)驗(yàn),這里只討論斐索實(shí)驗(yàn)。首先討論光子在液體中的折射率,這里以水媒質(zhì)來(lái)說(shuō)明,光子是一種電磁波,當(dāng)光子經(jīng)過(guò)觀察空間穿入相對(duì)靜止的水媒質(zhì),光子在觀察空間的坐標(biāo)是時(shí)間的線性函數(shù),我們也知光子在水媒質(zhì)中也可以作線性函數(shù)處理,當(dāng)光子的電磁場(chǎng)與水分子場(chǎng)相遇時(shí),必然會(huì)引起場(chǎng)的互相作用,由于粒子的互相影響是與其質(zhì)量和能量相關(guān)的量,且水分子能量與光子能量相比不在一個(gè)數(shù)量級(jí),我們忽略水分子場(chǎng)速的變化只考慮光子場(chǎng)速的變化,為了方便討論,且假設(shè)水媒質(zhì)所處的參考系至少在光子運(yùn)動(dòng)的軌跡上可近似用慣性系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)討論,即不考慮與光線垂直方向上水分子場(chǎng)速對(duì)光線的影響,只討論光

6、線方向上水分子場(chǎng)速對(duì)光子的影響。我們?cè)O(shè)每個(gè)水分子場(chǎng)在光子行進(jìn)的道路X軸方向場(chǎng)自旋速度分量為v,這其實(shí)是一個(gè)平均值,借助于推廣HA洛倫茲一樣的假設(shè),水分子場(chǎng)速在與光線垂直方向Y軸與Z軸上的分量只對(duì)光線有偏折的影響,而對(duì)X軸上光線的運(yùn)動(dòng)無(wú)影響,那么,在光子行進(jìn)的道路,有:雖然沒(méi)有絕對(duì)的慣性系來(lái)描繪光在媒質(zhì)中的運(yùn)動(dòng),但在近似的慣性系中我們發(fā)現(xiàn)式(2)描繪的是物質(zhì)粒子的波動(dòng)性,式(3)描繪的是物質(zhì)的存在對(duì)光傳播速率產(chǎn)生的變化。說(shuō)明:由于水分子場(chǎng)自旋在軸方向上始終是與光子運(yùn)動(dòng)方向相反,方程式2、3速度v取了與狹義相對(duì)論變換方程相反的符號(hào),這并不會(huì)影響有關(guān)的討論。由式3可得結(jié)實(shí)定在光線運(yùn)動(dòng)軸上一點(diǎn)的鐘的時(shí)

7、率,中的觀察者看結(jié)實(shí)地連結(jié)并位于點(diǎn)的鐘,試把這鐘所指示的時(shí)間與不帶星號(hào)的真空觀察系中的鐘比擬有:光學(xué)實(shí)驗(yàn)中u為真空中的光速率除以媒質(zhì)折射率,那么媒質(zhì)中:即對(duì)水這種媒質(zhì)而言,兩坐標(biāo)系的時(shí)率有漸近一樣的趨勢(shì)。前面說(shuō)明過(guò)實(shí)際的粒子場(chǎng)互相作用應(yīng)在純理論變換和狹義相對(duì)論變換之間取舍。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是,以上坐標(biāo)系變換的討論中關(guān)于光速u和的設(shè)定符合方程式1的假定。光子在水媒質(zhì)中速率約為/1.33,說(shuō)明物質(zhì)粒子場(chǎng)的閉合空間,時(shí)率的變化是與狹義相對(duì)論討論有別,簡(jiǎn)單的說(shuō)它只是我們用觀察空間的時(shí)間來(lái)測(cè)量另一空間的光信號(hào)導(dǎo)致的結(jié)果,它并不違背相對(duì)性原理的存立。由于水分子的自旋束縛平均速度v是一個(gè)水分子所存在的空間晶格大水

8、有關(guān)的量,我們可以將上式寫成如下形式:它雖比媒質(zhì)中光傳播的折射公式復(fù)雜,但是有深化研究的必要。其中d為晶格的寬度,k為待定系數(shù),為晶體分子固有波長(zhǎng)。分析式2,觀察光子在水媒質(zhì)中的運(yùn)動(dòng),結(jié)實(shí)定在水媒質(zhì)中的兩點(diǎn)差值,s真空參考系中的觀察者把在同一時(shí)刻t桿的兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)之差作為長(zhǎng)度,坐標(biāo)之間的關(guān)系為:動(dòng)量是兩個(gè)系統(tǒng)互相作用的量,因此在它們分別所處的參考系應(yīng)均可描繪,可假定對(duì)于光子而言,假如波數(shù)與速度之積正比于動(dòng)量,那么有:因?yàn)槲覀儫o(wú)法確定運(yùn)動(dòng)參考系中的同時(shí)性及光速的可變性,我們這里不討論以運(yùn)動(dòng)空間的同時(shí)性確定的長(zhǎng)度來(lái)討論問(wèn)題。經(jīng)過(guò)以上推導(dǎo),可以說(shuō)明普朗克常數(shù)的存在,正是相對(duì)性原理在物質(zhì)粒子場(chǎng)存在的

9、空間的表現(xiàn)形式,具有普適性。這也正是海森伯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的理論證明。而普朗克常數(shù)值的大小那么是由宇宙大爆炸時(shí)產(chǎn)生的?;谝陨显?,狹義相對(duì)論令電磁波速在任何坐標(biāo)系中都等于,在許多方面都可以得到滿意的結(jié)果。但它其實(shí)是用不變的信號(hào)測(cè)量相對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子所產(chǎn)生的形變空間和時(shí)間,在許多方面產(chǎn)生誤差是必然的,其中包括光在媒質(zhì)中有速率的變化與其理論不符。討論了光在水媒質(zhì)的速率及折射率,再來(lái)討論斐索實(shí)驗(yàn),假設(shè)把坐標(biāo)系s與地球相連結(jié),和流動(dòng)的液體連結(jié)。設(shè)液體對(duì)為靜止,于是光線的方程必如以下形式:假設(shè)光線相對(duì)于地球靜止的真空速度為,相對(duì)于流動(dòng)的液體靜止的真空中的速度為u,同樣,相對(duì)于地球靜止的液體分子場(chǎng)速為,流動(dòng)的液體分

10、子場(chǎng)為u,應(yīng)用變換方程,將流動(dòng)的液體參考系變動(dòng)到與地球相連的液體參考系:對(duì)解此方程,可求得光線s中的速度,在光線運(yùn)動(dòng)的方向上,上式的兩個(gè)u為同一值,那么:方程的一階效應(yīng)與實(shí)驗(yàn)相符。詳細(xì)的討論,可將坐標(biāo)系與流動(dòng)液體相對(duì)靜止的真空相連,坐標(biāo)系與流動(dòng)的液體相連,坐標(biāo)系與相對(duì)于地球靜止的液體相連。求解亦得。正如索未菲的量子理論對(duì)氫原子光譜的討論,它是忽略波動(dòng)力學(xué)和忽略自旋導(dǎo)致的結(jié)果,狹義相對(duì)論關(guān)于相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的討論也是如此,因?yàn)闆](méi)有粒子的波動(dòng)及自旋,相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的碰撞模型是不存立的。并且狹義相對(duì)論是以光速恒定來(lái)描繪電動(dòng)力學(xué)中的相對(duì)性原理,它在說(shuō)明場(chǎng)的變化較小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的粒子所產(chǎn)生的動(dòng)量及能量等作用

11、方面是令人滿意的,而在解釋象斐索實(shí)驗(yàn)之類的現(xiàn)象那么是避重就輕,尤其是光在媒質(zhì)中的折射率它沒(méi)有解釋和說(shuō)明,所以狹義相對(duì)論只是一個(gè)近似理論,而不適用于高能粒子碰撞理論。為了更好地描繪相對(duì)運(yùn)動(dòng),量子力學(xué)以一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)來(lái)描繪原子系統(tǒng),并參加了粒子的自旋來(lái)修正,獲得了滿意的效果。邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)只能說(shuō)明同種電磁波激發(fā)在靜止的參考系中速度值一樣,中微子的超光速現(xiàn)象,說(shuō)明不同的激發(fā)在靜止的參考系中速度值不同,因此不能把電磁波速度值推廣為在所有的參考系中一樣,只能推廣為本文前面的假設(shè)。經(jīng)過(guò)前面關(guān)于光速的說(shuō)明,雙星系統(tǒng)中光速的變化不是其相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度值的數(shù)量級(jí),因此,出現(xiàn)魅星的可能性并不會(huì)是普遍現(xiàn)象。光行差與光速的變化無(wú)關(guān),所以對(duì)于光行差及其它光傳播實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明可參考狹義相對(duì)論的討論得。綜合以上有:對(duì)測(cè)量相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁波波長(zhǎng)變化有關(guān)的實(shí)驗(yàn)狹義相對(duì)論說(shuō)明得很好,而對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁波速度變化有關(guān)的實(shí)驗(yàn)的說(shuō)明那么有不盡如人意的地方。總而言之,狹義相對(duì)論是很好的近似理論或者說(shuō)測(cè)量理論,迫切需要修正的是高能粒子碰撞理論。而且宇宙中各大天體廣泛存在的近斥遠(yuǎn)引

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