从光速不变性原理的本质看

1、从光速不变性原理的本质看狭义相对论刘 显 钢第九届全国电动力学研讨会2004年8月 重庆从光速不变性原理的本质看狭义相对论 关于对光速不变性原理本质的猜疑 电子加速器实验不能证明“光速是宇宙中的最大速率” 天文观察证实有超光速运动存在 原子钟环球航行实验不能作为支持时间膨胀效应的实验证据 光速不变性原理的本质 狭义相对论的理论地位关于对光速不变性原理本质的猜疑 论动体的电动力学中对速度的限制存在不必然性（不必须是光速） 几乎所有验证实验都是在电磁和光电现象中完成的，两个重要例外：1. Hafele原子钟环球航行实验2. Bertozzi 实验或与其原理相同的加速器实验 光速不变性要求的光传播性

2、质无法得到证明关于对光速不变性原理本质的猜疑猜疑光速不变性原理的本质：测量运动电荷的电磁现象的测量系统是服从同样电磁规律的电磁系统，其对被测量的电磁物理量的响应速度同样不能超越光速。这样的事实同样推及到光电测量系统对光的测量。由于每个物理参照系中都存在着至少一套与该参照系相对静止的电磁测量系统或光电测量系统，并且在参照系中的物理测量就是使用它们进行的，因此，每个参照系中都存在着一个不变的测量响应速度，其大小等于光速，并且与被测物体的运动速度无关。这就是狭义相对论光速不变原理成立的实验基础。关于对光速不变性原理本质的猜疑需要证伪的两个重要例外：1. Hafele原子钟环球航行实验（证明时间膨胀效

3、应的实验）2. Bertozzi 实验或与其原理相同的加速器实验（证明“光速是宇宙中的最大速率”的实验）电子加速器实验不能证明“光速是宇宙中的最大速率” 电荷的运动自屏蔽效应 Bertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因 刘显钢第九届全国电动力学研讨会论文电荷的运动自屏蔽效应 自由电荷密度 和电流密度 j )(trq )(trqj唯一考虑自由电荷q贡献的 Maxwell 方程组:tDtrqHBtBEtrqD)(0)(电荷的运动自屏蔽效应 自由电荷的电场方程： )()(1202222trctrqEtcE笛卡儿坐标系, 速度 0, 0,)(1)(1)(1102222022220222222tr

4、zqEtcEtryqEtcEtrxqcEtcEzzyyxx电荷的运动自屏蔽效应 运动自由电荷的电场方程在电荷的运动方向上比静止自由电荷的电场方程增加了一项作用，该项作用完全是因为电荷自身运动而产生的，且与电荷值成比例，其效果是使电荷在其运动方向上产生的电场强度变小，即在运动方向上对电荷产生屏蔽。因为这种屏蔽完全是由自由电荷自身的运动产生的，所以这是一种自身屏蔽效应，我们称之为电荷的运动自屏蔽效应。电荷的运动自屏蔽效应 以速度 经过坐标点 t 时的自由电荷 )(11202222trcqEtcE在坐标点 t 上的静止自由电荷 )(102222trqEtcE等效静止电荷值: qcq21电荷的运动自屏

5、蔽效应在十八世纪八十年代，库仑通过扭秤实验总结电荷相互作用时，其使用的电荷是静止的。因此，库仑定律没有考虑电荷间的相对运动对电荷受力的影响。库仑定律的修正：以运动带电粒子的等效静止电荷值替代在表达式中的静止电荷值，得到：qF 2cqqBertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因 在 Bertozzi 实验中，在外电场方向上运动的电荷 q ，在被外电场0, 0,EE 加速过程中，速度为 时的实际受力为0, 0,FF ： qEcEqF221由牛顿第二定律：dtdmdtmddtdPF)(得到： qEcdtdm221Bertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因 qUqEdxLxx0加速能量 ：

6、 qU 22022221ln211ln21cmccmc电子的速度与其接受的加速能量的关系：222202211mceccBertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因可以看到：1. 在Bertozzi 实验中，原本速度小于光速的电子的运动速度是不可能在加速电场的作用下超越真空光速的。2. 在Bertozzi 实验中，原本速度大于光速的电子在加速电场的作用下，随着加速能量的增大，其运动速度将回到真空光速。Bertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因结论“因为电磁场的传播速度本身不能超过光速，所以不可能由电磁场驱动电子而使电子的运动速度超过光速”。因此，“真空光速是自然界中一切物质运动和能量传

7、播的极限速率”的狭义相对论预言并没有被Bertozzi 实验以及与其原理相同的加速器实验所证实！Bertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因评论 从逻辑上讲，电子作为一个被动的运动体，在自身就受到光速运动限制的电场的驱动下，其运动速度不能够超过光速，这并不能说明，电子在一个能够超光速运动的驱动体的作用下，其运动速度也不能超越光速。因此，不能够用Bertozzi 实验或与其原理相同的加速器实验证明：“真空光速是自然界中一切物质运动和能量传播的极限速率”。 另外，上述速度公式也能说明：不能够用与Bertozzi 实验原理相同的加速器实验证明“电子的质量随着其运动速度的增加而增大”。因为速度公式

8、表明：电子在被电场加速的过程中，质量并没有发生变化。天文观察证实有超光速运动存在至今已经观测到64个天体共111个超光速膨胀源，膨胀速率都达到数倍甚至数十倍光速超光速射电源的观测数据参见曹盛林教授著 芬斯勒时空中的相对论及宇宙论，北京师范大学出版社，2001年8月第1版，第298页至第302页原子钟环球航行实验不能作为支持时间膨胀效应的实验证据200)0,0(446.427HHz91926317700 在没有排除地球磁场对运动的原子钟正常工作的影响的情况下，Hafele 原子钟环球航行实验不能作为支持狭义相对论时间膨胀效应的实验证据。 Hafele 原子钟环球航行实验的数据分析缺陷 （摘要）光

9、速不变性原理的本质考虑电荷的运动自屏蔽效应之后的运动带电粒子在电磁场中的受力表达式 ：可以看到：当带电粒子相对于电场和磁场的静止产生体（电荷和电路）的运动速度等于光速时，即：带电粒子相对于电场和磁场的静止产生体的运动速度等于电场和磁场的传播速度时，它将感觉不到磁场的作用，如果其运动方向与电场方向平行，它也将感受不到电场的作用。 电荷的运动自屏蔽效应BqccqqF2221光速不变性原理的本质测量运动电荷的电磁现象的测量系统是服从同样电磁规律的电磁系统，其对被测量的电磁物理量的响应速度同样不能超越光速。这样的事实同样推及到光电测量系统对光的测量。由于每个物理参照系中都存在着至少一套与该参照系相对静

10、止的电磁测量系统或光电测量系统，并且在参照系中的物理测量就是使用它们进行的，因此，每个参照系中都存在着一个不变的测量响应速度，其大小等于光速，并且与被测物体的运动速度无关。这就是狭义相对论光速不变性原理成立的实验基础，也是光速不变性原理的本质。狭义相对论的理论地位 狭义相对论的适用范围 狭义相对论的本质 狭义相对论的理论地位狭义相对论的适用范围 光速不变性原理产生“同时性蛋壳” 狭义相对论可以描述“同时性蛋壳”内的物理观察的数据扭曲现象 狭义相对论不描述“同时性蛋壳”外的物理现象（不描述光速及超光速范围的物理现象）2222)(ctzyx狭义相对论的本质 狭义相对论是一个描述“在受到测量系统响应速度限制的条件下，物理观察将产生数据扭曲现象”的表观理论 狭义相对论认为超出测量系统响应速度的物理现象是不可能发生的（最大速率） 建立在狭义相对论基础上