季灏“带电粒子高速运动能量和轨道异常”实验的意义

1、季灏“带电粒子高速运动时能量和轨道异常”实验的物理意义和理论解释 经典电磁理论需要引入运动电荷概念洛伦茲力公式需要修正梅 晓 春 （福州原创物理研究所）内容摘要 季灏完成的三个“带电粒子高速运动时能量和轨道异常”实验表明，带电粒子运动速度接近光速时，能量和运动轨迹偏离狭义相对论的预言。本文对其中的两个实验进行分析，指出该组实验实际上并不意味着狭义相对论的质速关系被破坏，而是意味着带电子粒子的电荷与运动速度有关，不是一个常数。带电粒子运动速度接近光速时，电荷明显偏离现有理论认为的常数值。本文对季灏实验进行理论分析，通过引入运动电荷的概念，修改经典电磁理论的洛伦茲力公式，在不违背质速关系的前提下，

2、较好地解释季灏实验。洛伦茲力公式的修正意味着电磁场运动方程必须，修正后的电磁场运动方程显然不可能满足洛伦茲变换的不变性。因此季灏实验意味着相对性原理不成立，而光速不变原理仍然成立。季灏这组实验涉及到物理学最基本的核心问题，如果能够证实这类异常现象的存在，对物理学基础理论和高能粒子物理学实验的影响将是震撼性的。建议国家有关科研机构予以重视，尽快组织力量进行重复性实验。关键词 狭义相对论，质速关系，质能关系，经典电磁理论，洛伦兹力，电荷守恒律，粒子物理学一季灏实验的简介与评述上海电磁波研究所季灏先生从2006年起连续在中国工程科学，中国科技纵横等杂志上发表了三篇论文，介绍了他完成的三个实验。这三个

3、实验的结果是一致的，表明带电粒子运动速度接近光速时，出现能量和运动轨迹偏离狭义相对论预言的异常现象。由于涉及到狭义相对论的质量速度关系是否成立的问题，文章发表后在互联网上引起热烈的讨论。本文对季灏实验进行理论分析，指出该组实验意味着电荷与运动速度有关，不是一个常数。带电粒子运动速度接近光速时，电荷将明显偏离现有理论认为的常数值。也就是说与静止质量和运动质量概念一样，引入静止电荷与运动电荷的概念，修改经典电磁理论的洛伦茲力公式，就可以在不违背狭义相对论质速关系的条件下，较好地解释季灏实验。然而洛伦茲力公式的修正意味着电磁场运动方程必须，修正后的电磁场运动方程显然不可能满足洛伦茲变换的不变性。也就

4、是说季灏实验意味着相对性原理不成立，虽然光速不变原理仍然成立。鉴于季灏这组实验涉及物理学最基本的核心问题，建议有关科研机构予以重视，组织力量进行重复。如果能够最终证实这类异常现象的存在，对物理学基础理论和高能粒子物理学实验的意义和影响将是巨大而深远的。季灏的三个实验分别是：1. 用量热法验证相对论质速关系；2.不同能量电子在均匀磁场中运动轨迹的实验；3.关于电子洛伦兹力和能量测量的实验。笔者2009年10 月在上海亲眼目睹了第二个实验，并与季灏先生进行过广泛和深入的讨论。现根据季灏已发表的文章，现对这三个实验做简单介绍，然后对实验结果进行理论分析和评价如下。1用量热法验证相对论质速关系用量热法

5、验证质速关系的实验方法，是美国麻省理工学院的贝托齐在1964年提出，并在麻省理工学院物理系的核科学实验室实施的。该实验用直线加速器加速电子，然后测量电子的运动速度，以及电子撞击到铝盘产生的热量，证明相对论的质速关系成立。季灏对该实验进行分析，发现贝托齐当年用理论值为0.5MeV，1.0MeV，1.5MeV，4.5MeV，15MeV的五种能量的电子，并测量了它们的速度。但在实验报告中仅给出1.5MeV和4.5MeV两种电子能量的实际测量值，并没有给出15MeV电子能量的实际测量值。既然已经测量了15MeV电子的运动速度，为何不提供该电子实际能量测量值呢？季灏对此产生疑问，就对该实验进行改进并重新

6、测量。季灏的这个实验是在中国科学院上海应用物理研究所的加速器实验室中进行的。采用的也是直线加速器，产生能量为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子。每个束流产生的有效电子数为个，在束流引出线上电子轰击台柱体的铅靶，然后用热电偶自动测温仪测量在铅台柱体上产生的温度并换算成热量，自动测温仪的误差为摄氏度。相对论质能公式，动能与速度关系分别为： （1）按上式计算，能量1.6MeV的电子速度为0.970c，能量15MeV的电子速度为0.999c，因此实验中电子速度都接近光速。按相对论质能关系，此时电子速度改变一点对能量的影响非常大。若按牛顿力学的动能与速度关系，电子速度接近光速

7、时有： （2）电子速度小的改变对动能的影响是很小的。季灏实验中铅柱体的质量是70克，按季灏文计算，温度每升高1度需要热量焦耳。实验结果是，对于能量理论值为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子，在铅靶上产生的温度分别为0.97，1.00，1.03，1.03，1.03，1.03度。季灏认为电子带有电场能，射到铅靶上后电子放电会产生热量，因此还应当扣除电子放电时对应的电场能产生的温度增加。将铅台体看成孤立的金属球，计算表明电场能引起的温度增加为0.89摄氏度。最后的测量结果是，对于能量理论值为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子束流，在铅靶上产生的

8、温度分别为0.08，0.11，0.14，0.14，0.14，0.14度。另外按相对论的能量公式（1）计算，对于能量理论值为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子束流，对应的温度升高应当为0.67，2.52，3.36，4.20，5.03，6.29度。按牛顿力学公式（2）计算，实验中电子的速度都接近光速，能量大约为0.255MeV。每个束流在铅靶上产生的温度升高为0.11摄氏度。因此季灏认为实验结果与相对论的能量公式（1）式不一致，与牛顿力学的结果一致。对于理论能量为15MeV的电子束流，季灏实验测量的温度升高是1.03度。按相对论动能公式的计算，温度升高是6.29度，二者

9、相差6倍，这种差别很容易被测量。然而笔者认为，季灏在计算中扣除电子电场能对应的温度增加是不对的。按电磁学我们知道，导体静电平衡时是个等势体，导体内部电场强度为零。导体表面电荷产生的电场分布在导体之外的全空间的。相对于整个导体外的空间，铅台柱的体积是很小的。因此即使产生放电现象，也不必考虑电场能对铅台柱的温度的影响。按季灏的计算，电场能引起的温度增加高达0.89度。扣除这个温度后，电子束流产生的温度就所剩无几。在季灏的论文中，笔者没有看到在测温度的过程中是否存在放电现象。在贝托齐1964年的论文中提到实验中有通过电容器放电，但也没有提到需要扣除放电过程产生温度增加。如果不扣除放电过程的温度增加，

10、季灏的实验就与牛顿力学的计算不符。但季灏认为经加速器加速后电子的实际能量被高估，或者说相对论对粒子能量的定标偏高，却是非常重要的，笔者认为这才是季灏实验的真正价值和意义所在。这个实验还反映了另外一个问题。如果季灏的测量是正确的，贝托齐1964年的测量就是错误的。笔者查看了贝托齐的论文，发现正如季灏所言，论文中仅给出对1.5MeV和4.5MeV的电子热量的测量值。为什么不提供其他能量，尤其更高能的1.5MeV电子的热量测量值呢？用量热法验证质速关系，这本来是该实验最重要是参数。没有这个测量值，如何让人确信他的结论呢？贝托齐不提供这个数据，其动机是可疑的。他仅按1.5MeV和4.5MeV电子热量增

11、加的测量值，就给出能量在1.6 15MeV之间的速度能量曲线。如果季灏的测量是正确的，贝托齐的论文就存在造假的嫌疑。2. 不同能量电子在均匀磁场中运动轨迹的实验 季灏的这个实验是在美国瓦里安公司的2300C/D型直线加速器上进行的。按相对论公式，静止质量为，带电量为的粒子以速度在电磁场中运动时，满足的洛伦兹力运动方程是： （3）采用柱坐标系，设电子在平面运动。在均匀磁场中，令是粒子圆形轨道半径，是粒子的相对论动量，加速器理论中常用的基本公式是： （4）季灏实验用的2300C/D型直线加速器产生六种能量分别为4MeV，6MeV，9MeV，12MeV，16MeV和20MeV的电子束。按相对论质能关

12、系，速度分别为0.9918c，0.9969c，0.9986c，0.9992c，0.9995c，0.9997c。通过铅铁准直器垂直射入0.1210T的均匀磁场，按（4）式计算，电子的圆周运动轨道半径运动应当为10.94cm，16.41cm，24.62cm，32.82cm，43.76cm，54.70cm。然而季灏实验表明，所有的六种电子都落在感光胶片半径大约为18cm的上，意味着这些理论上具有不同能量的电子的运动轨迹几乎落在同一个圆上。也就是说这些电子的能量实际上相差无几，可以说基本上是一样的！ 图1. 不同能量电子在均匀磁场中运动轨迹的实验从相对论质能关系的角度，这个结果看起来匪夷所思，如果不是

13、瓦里安公司加速器有问题的话。尽管考虑到接近光速时，带电粒子的辐射较大，能量越大的粒子辐射越大，但不同能量的粒子会通过辐射达到完全相同的能量，落到磁场中的相同点上，这几乎是完全不可能的。然而这个结果却与季灏第一个的实验结果一致，如果进行量热实验，理论能量不同的粒子在靶上引起的温度升高是一样的。由于以上六种电子的速度都与光速相差无几，若按经典动能公式（2）式，它们的动能应当是几乎一样的。因此季灏和许多网友倾都向于认为，狭义相对论的质速关系可能不成立。这个实验与第一个实验揭示了一个相同的现象，即用直线加速器加速带电粒子速度接近光速后，粒子的能量可能难以继续增加。用季灏的话说，粒子的运动速度接近光速时

14、，现有理论的能标偏高了。3. 关于电子洛伦兹力和能量测量的实验该实验是在上海复旦大学近代物理学实验室中进行的。采用厚铝窗NaI（TI）闪烁探头，配合微机多道系统，组成能谱仪来测量粒子（电子）的能量。实验中使用作为放射源提供能量为2.274MeV的粒子。测量粒子在均匀磁场中运动的圆形轨道半径，用（4）式来确定粒子的相对论动量，从而确定粒子的能量动量是否满足相对论关系。实验考虑到闪烁体探头位置对能量测量的影响等因素，但没有考虑带电粒子在磁场中加速运动的辐射。季灏认为辐射很小，可以忽略不计，但他使用的是非相对论的辐射公式。当粒子运动速度较大时，辐射还与因子有关，应当予以注意。实验结果表明1.不同的磁

15、场对动量值的测量有影响，2. 相同能量的粒子在不同强度的磁场中受力不同，磁场较弱时实际受力小于洛伦兹力的理论值，磁场较强时实际受力大于洛伦兹力的理论值。3. 按照现有理论（4）式，动量与磁场强度成正比。实际测量表明，动量与磁场强度不成正比。季灏认为现有洛伦兹力不正确，相对论的能量动量关系与实际不符。电子在磁场中运动时，洛伦兹力应当乘上一个有效因子，就可以使经典力学的动能与动量关系得到满足。实验还表明在同一个磁场中，电子的运动速度与越大，所受到的洛伦兹力越小。季灏的第三个实验的描述和数据处理比较复杂，限于篇幅此处不再详叙。笔者的感觉是，这个实验的结果比较含糊，不像第一和第二个实验那样结论非常明确

16、，实验中对能标的确定和数据的处理有待精确化。因此笔者以下的讨论以第一和第二个实验为据，只将第三个实验作为参考和旁证。但该实验给出电子动量与磁场强度不成正比，洛伦兹力需要修正的结果是非常有价值的。二季灏实验的解释包括季灏先生在内的不少人认为以上实验结果否定了狭义相对论的质量速度关系，笔者认为这种看法是不合适的，也是没有必要的。首先在中低能条件下已经有许多实验证明，相对论的质速公式与实验结果是基本一致的。相对论质能公式也是在质速公式的基础上导出的，质能公式在原子能中有广泛的应用，而且精确度极高，是不容怀疑。事实上季灏实验中测量的是带电粒子在电磁场中的运动，测量结果与电磁相互作用力有关。如果要避免电

17、磁场的因素，我们就应当使用电中性物体，比如考虑中子的质速关系。然而我们知道，至今物理学家没有找到加速中子的方法。而原子能实验所证实的质能公式涉及强相互作用，与电磁相互作用无关。笔者认为季灏实验揭示的是，电子的基本电荷实际上与运动速度有关，不是一个常数。带电粒子运动速度接近光速的情况下，其电荷严重偏离常数值，导致异常现象。比如季灏的量热法实验用加速器加速电子，电子运动速度接近光速时，电荷值趋于零，电子不再被电场加速，能量不再改变。如果不是这样，而是质速关系被破坏，但由于电荷不变，在电场的加速下电子的能量仍然继续增加，就不会有季灏实验的结果。因为如果质速关系不成立，就意味着光速不变原理不成立，物体

18、的极限速度就不可能是光速，电子在电磁场中的运动速度就有可能超出光速。在这种情况下，季灏量热法实验的电子能量就不可能有一个极限值，而应当随着加速时间的增加而增加。因此我们没有必要认为，季灏量热法实验证明狭义相对论的质速关系被破坏。事实上如下文所见，我们只要引入运动电荷的概念，修改洛伦兹力的形式，可以较好地解释季灏实验中出现的异常现象，以下进行详细讨论。1经典电磁理论中电荷概念的引入和电子基本电荷的测量为此我们首先需要讨论物理学中是如何引入电荷概念，以及如果测量电子基本电荷的。通过这种回顾说明，电荷概念的引入和电子基本电荷的测量实际上与电磁相互作用力的形式有关。我们知道，经典电磁学中最基本的定律之

19、一是库伦定律。设电荷静止于坐标系的点上，电荷静止于坐标系的点上，令，。按照库伦定律，两个电荷的电相互作用力为： （5）选取适当的单位制，可以通过实验确定常数。比如选取国际标准单位制，长度单位是米，力的单位是牛顿，电量的单位是库伦。通过实验测量，可以确定常数，其中库伦/牛顿.米。如果选取高斯单位制，电量的单位为CGSE，就得到。注意到（5）式只适用于两个静止的电荷，对于运动电荷，（5）式是不使用的。采用高斯单位制，定义电荷在空间点上产生的电场强度为： （6）（5）式就可以写为 （7）可见应当理解为单位电荷在空间点上受到的电相互作用力。从以上定义可以看出，电荷的定义与电相互作用力是密切相关的。我们

20、实际上不可能独立地定义电荷，而是通过两个电荷之间的电相互作用力来定义电荷的。电荷的测量也是如此，我们实际上不是通过直接测量电荷本身，而是通过测量电相互作用力来确定的物体的电量，以下讨论这个问题。图2. 密立根油滴法测量电子电量qEmgUd测量电子基本电荷的经典方法是密立根油滴法。如图2所示，用喷雾器将油滴喷入两块相距为的水平放置的平行板之间。由于喷射时的摩擦，油滴一般带有电量q。两平行板间的电压为，产生的电场强度为，油滴受电场力和地心引力的作用。调整电压的大小，使油滴所受的电场力与重力相等，油滴就会静止地悬浮在极板之。此时力的平衡式为： 或 （8）其中和是容易测量的物理量，如果进一步测量出油滴

21、的质量m，就能得到油滴所带的电量。实验发现，油滴的电量是某最小恒量的整数倍，即，。这样就证明了电荷的不连续性，并存在最小的电荷单位，即电子的电荷值。可见我们实际上不是通过直接测量电荷本身，而是通过力的平衡来测量电子基本电荷的。同样，经典电磁理论的安培-毕奥-萨瓦定律描写磁相互作用力，其形式为： （9）定义磁场强度为： 则 （10）（9）式描述的是稳定的电流元之间的磁相互作用力，其中不显含加速度的影响。如果是两个匀速运动的运动电荷，电流元，安培-毕奥-萨瓦定律和磁场强度的定义为： （11）季灏实验实际上证明，经典电磁理论仅适用于描述电荷在低速条件下的运动，在电荷高速运动条件下，尤其在运动速度接近

22、光速的条件下，经典电磁场理论需要修正，以下详细讨论这个问题。2运动电荷概念的引入与洛伦茲力公式的修正 从（5）式的定义可以看出，电荷的定义与库伦力的定义相关，我们不可能在离开库伦力的情况下独立地定义电荷。库公式描写的是两个静止电荷之间的相互作用力，如果电荷不是静止的，库伦力公式就可能要修正。对于两个任意方式运动，速度和加速度分别和的电荷，库伦定律（5）式的修正原则上可以写为（采用高斯单位制）： （12）其中是待定函数，从对称性考虑，其形式对于两个电荷应当是一样的。在这种情况下参照（6）式，以速度和加速度运动的电荷在空间点上产生的电场强度就应当定义为： （13）如果引入电场运动电荷概念，将电场运

23、动电荷与静止电荷的关系定义为： （14）库伦定律（12）式和电场强度（13）式就可以写成（5）式和（7）式的简单形式： （15）同样，对于两个以任意方式运动的非稳电流元，磁相互作用力（9）式也应当改写为： （16） （17）在电磁理论中我们知道，在同一个参考系中，电相互作用力和磁相互作用力是互相独立的。因此磁相互作用修正函数的形式与电相互作用修正函数的形式一般是不一样的。对于单个带电粒子的磁相互作用，同样有： （18） （19）等价地引入磁场运动电荷概念，将磁场运动电荷定义为： （20）令修正的电流元，就可以将（18）和（19）式写（11）式的简单形式： （21）事实上对于单个微观粒子，考虑到

24、电磁推迟势后，带电粒子任意运动产生的电磁场为： （22）其中带星号的是推迟量。上式与（13）和（17）式类似，说明任意运动带电粒子产生的电磁场的形式实际上是非常复杂的。如果带电粒子做匀速运动，产生的电磁场可以简单地写为： （23）下标和分别表示电磁场与速度平行和垂直的分量。将（23）式与（6）式进行比较可以看出，带电粒子的运动速接近光速时，二者有很大的差别。此时（23）式表示的电磁场趋于零，但（6）式的电磁场不趋于零。也就是说（6）式只适用于带电粒子低速运动的情况，对于高速运动的带电粒子，产生的推迟电磁场应当用（22）式表示。因此在一般的情况下，带电粒子做任意运动时，产生电磁场和相互作用力的形

25、式是非常复杂的。电场强度不但与运动速度有关，而且与加速度有关。电场也不仅是沿矢径方向，在速度和加速度方向都有分量。注意到（22）式是在（5）和（11）式的基础上考虑推迟效应后得到的。而（12）和（16）式的修正还没有考虑推迟效应。如果考虑推迟效应，从（12）和（16）式导出的推迟电磁场的形式还会更复杂的多。考虑到以上的因素，可以认为经典电磁场理论和洛伦茲力公式只能用来描述低速情况下带电粒子的运动。对于高速运动的带电粒子，电磁场理论和洛伦茲力公式应当修正。引入电场运动电荷与磁场运动电荷概念，经典洛伦茲力公式可以改写为： （24）其中静止电荷为是一个不变量。我们需要通过实验来确定函数和的具体形式，

26、季灏实验可以提供线索。为简单起见令： （25）将洛伦兹力修改为： （26）式中、和是待定的常数。当时，洛伦茲力修正公式就回到经典形式。 我们需要进一步讨论的是，如何理解电场运动电荷与磁场运动电荷的物理意义，它们是真实的电荷吗？如前文所述，电荷的定义依赖于电磁力的定义，我们实际上不是直接测量带电子的电荷，而是通过测量带电粒子受到的电磁相互作用力来确定电荷值的。如果运动电子在电场中受到的力满足（15）式，我们就应当认为电子的电荷是而不是。例如在图2的密立根测量电子基本电荷实验中，如果油滴以高速沿平行于平板的方向运动，调整电压使电场力与重力达到平衡时，就应当认为油滴的电荷值是而不是（其中也应当是油滴

27、的运动质量）。对于在磁场中运动的带电粒子情况也一样， 我们应当认为其电荷应当是磁场运动电荷而不是。运动电荷和不是不变量，不变量是静止电荷，也就是说在相互作用过程中静止电荷守恒但运动电荷不守恒。由于运动电荷和才是实验上可以直接测量的物理量，如果季灏实验能被最后证实，我们就有理由说高速运动条件下电荷守恒定律被动摇了。3对季灏实验的解释以下先用（26）式来讨论季灏的第一个实验。无论是贝托齐实验还是季灏实验，都是通过直线加速器在电场中加速电子。设在电磁强度为，直线加速器管道的有效长度为，整个加速过程电子动能的增量为： （27）是直线加速器两端的有效电压。在上式中取，当电子的速度接近光速时，动能的增量趋

28、于零。这个结果的意义是，如果在长度有限直线加速器中加速带电粒子，得到的能量小于现有理论值。在贝托齐和季灏实验的加速器中，电子的速度很快就接近光速，电子受力趋于零，使得电子的速度和能量都无法继续进行增加。严格地说，应当是增加的及其缓慢。尽管在加速器上施加不同的电压，粒子速度达到一定值后就不再增加。或者增加的速率很小，在有限的长度的加速范围内，不管用多大的电压，电子的最后的速度和能量相差很小。按现有理论电子的电荷是一个常数，就不存在这个问题。电子的动能与电压成正比，用不同的电压加速，电子的动能和速度是不一样的。按季灏的实验数据，不扣除电子放电附加的电场能，铅块温度增加到1.03摄氏度后，电压继续增

29、加电子能量不再增加，铅块的温度就不再增加， 我们就能很好地理解季灏实验。该实验中温度升高1.03摄氏度铅块热能增加焦耳。对应于个电子的束流，每个电子的动能是3.71MeV，按相对论动能公式（1）式计算，电子的运动速度。若在（27）式中取和，电子运动速度达到时电场对电子的作用力为零，直线加速器对电子就不再产生加速作用。此后电子以的匀速运动，直到离开加速器打到铅靶上。同样的道理可以解释季灏的第二个实验中观察到的，用直线加速器产生的近光速运动电子在均匀磁场的沿同一个圆运动的现象。因为在直线加速器中用电场加速电子，速度接近光速后加速度变得非常小，速度增加的非常缓慢。尽管采用不同的电压，电子离开加速器是

30、得到的能量几乎是一样的，就只能沿近乎相同的轨迹运动。采用柱坐标系，设电子在平面运动，在均匀磁场中考虑（26）式，（4）式就改写为： （28）按季灏量热法实验估计，用直线加速器加速，电子动能达到3.71MeV，速度后就不可能被继续加速。加上静止能量0.51MeV，电子的总能量为4.22MeV。在季灏的第二个实验中，电子最低能量的理论值是4MeV，轨道半径理论值为10.94厘米。季灏的第二个实验与第一个实验是相容和基本一致的。因此可以认为季灏的第二个实验中所有电子的实际速度都是，运动轨迹的圆周半径都为。若同样取，实验中，将这些数据代入（28）得，电荷修正项。与现有理论的（4）式比较，修正后电子在均

31、匀磁场中运动轨道半径增加了倍。用以上结果也可以对季灏的第三个实验进行定性解释。比如按照现有理论（4）式，粒子动量与磁场强度成正比，但季灏的测量表明动量与磁场强度不成正比。若按（28）式粒子的动量与磁场强度不成正比，与季灏实验的结果一致。另外，在此实验中从放射源发出的电子能量不是很大，速度离光速都有一定的距离。比如动能为0.546MeV的电子，速度为0.8752c。季灏实验表明这种中低能电子在磁场中运动不满足洛伦兹力公式，而且有较大的偏差。如果季灏实验结果是正确的，（5）式的修正项就应当与成正比，而不是与成正比。如作者前文所言，季灏这个实验的能标确定和精确度需要进一步提高。三讨论和建议虽然人们至

32、今认为电荷是守恒的，物理学家已经注意到电磁相互作用中可能存在光谱精细结构常数发生改变的现象。例如澳大利亚科学家JKWebb为首的研究组对类星体光线通过宇宙空间星云吸收进行观测，结果认为光谱精细结构发生改变，减少了约倍。PPAvelino等人发表的对宇宙微波背景辐射（CMB）数据的分析结果也表明，宇宙早期的值比现在小百分之几。由于宇宙膨胀星云相对地球参考系存在运动速度，宇宙早期的膨胀速度可以是非常大的。而精细结构常数与电荷有关，就意味着电荷可能与运动速度有关，不一个常数。这些天文观察和理论研究与季灏的实验结果是一致的，季灏实验可能是第一次在实验室中证明电荷守恒律被破坏。目前世界上所有物理实验室估

33、计高能带电粒子的能量时，都是通过在加速器电场中加速带电粒子，根据所施加的电压和加速时间等参数，按相对论质能公式计算出高能粒子的能量、动量和静质量的。物理学家并没有通过直接测量来判断粒子的能量和静质量，因此从高能物理实验中得到的所有关于微观粒子的能量和静止质量都是理论上的计算值。如果季灏的实验结果是对的，现有高能物理的理论和实验就变得有点搞笑了。例如北京正负电子对撞机202米直线加速器电子能量的理论值是。而按季灏的量热实验的推论，该加速器也只能将电子加速到4.22MeV的能量，二者相差52.1倍。对质子也是一样，按季灏的实验质子只能被加速到的速度，对应的能量为。而欧洲大型核子对撞机加速器声称能将

34、质子加速到的能量，是的906倍。因此如果季灏的实验是正确的，现有高能物理实验数据库将面临崩溃性的威胁。从高能物理实验得到的大部分数据，包括几百种基本粒子的质量都得改写。还有一个问题就是，如果高能粒子的实际能量不是理论值说的那样高，粒子在磁场中运动的轨道半径就应当很小，为什么现有高能加速器的半径为什么要做的如此大能呢？注意到季灏实验中用的是小型直线加速器，电子在其中加速的距离都很短。例如美国瓦里安公司2300C/D型直线加速器的加速腔只有20厘米。真实的情况可能是，电子被加速到接近光速后，加速度实际上不等零，但变得非常之小。通过调节（26）式中的参数和，或者改变电荷随速度变换的函数关系，在理论上

35、就可能做到这一点。因此真实的情况可能是，在小型加速器中，电子还来不及被加速到更高的速度就离开加速器，以至于无法达到更高的能量。在大型直线加速器和旋回加速器中，由于有足够长的加速距离和加速时间，尽管粒子接近光速后，加速度变得比现有理论预计小的多，带电粒子还是有可能被加速到高能的。但有一点应当是肯定的，即如果季灏的实验是对的，从现有高能粒子加速器加速出来的粒子，能量未必会像季灏实验显示的那么低，但也不可能像现有理论估计的那样高。实际上季灏实验也显示，理论上能量为4MeV和20MeV的电子，实际的能量也不是完全相等的，仍然是有一点可以观察的差别。至于高能回旋加速器实验为什么需要如此大半径的问题，一个众所周知的答案是，如果加速器半径太小，粒子的辐射就会非常大。因此一般高能加速器都使用较小的磁场，以减少粒子加速过程的能量损失。真实的情况可能是，经过高能加速器出来的粒子的能量可能不像季灏实验显示的那样小，因此也需要较大的磁场来约束粒子。另外还有一个非常重要的因素，就是粒子运动速度接近光速的时候，加速器设计的理论计算非常困难。事实上在加速器理论中，许多问题都是采用经典牛顿力学来计算的，由此就会产生大的误差。实验中不是采用固定的均匀磁场，而是采用通过电磁激励产生的变化的磁场。加速器实际上是通过电子计算机实时控制来调整磁场的，在机器的调试过程中也包含了许多经验的因素，其中的变数可能会很大。