论光速的可变性

1、论光速的可变性论光速的可变性因论文公式较多，网页不便编辑，如对原文有疑问请联络作者邮箱：872544281qq.，作者会将原文发你，以便共同讨论。论光速的可变性相对性原理在一切惯性参考系中成立，但在麦克斯韦开展他的电磁场方程组时，这些方程组与相对性原理是不相容的，HA洛伦兹曾提出了一种新理论，但他不得不引入从来不能被任何可以想象的实验所证实的假定，爱因斯坦认为，只有把空间和时间的根本概念加以修正，才能去除理论和实验之间的鸿沟，这就是狭义相对论理论核心，但是，这一理论并非完美无暇。这是因为麦克斯韦方程组及自由电磁波速光速的推导都是通过静态电场和磁场方程推广的，它没有深化讨论相对运动对方程组及光速

2、的影响。我们将光子的粒子性看成一个小小的空间或者说系统，它是原子释放的。在不同的激发状态以及不同的媒质空间或者说参考系的传播速度都可能产生变化。但由于普朗克常数的普适性，所以光速至少在振子系统相对静止的参考系中具有一样性。宇宙起源于一次大爆炸，但不能说明光速是一层不变的。而HA洛伦兹假设光速在所有参考系一样，在两个相对以光速运动的参考系中理解起来就很有难度,并明显与光在各种媒质中速度不同相违。近来人类已在宇宙发现了超光速的中微子的存在。我们设定光速在一个参考系中为，在相对运动的另一个参考系中为u，但我们不对u的值设任何界定，即不设定u是否等于。为简化讨论，而且假设即使u值有变化，也只与两个参考

3、系相对运动的矢量有关，因此可以如同狭义相对论的讨论，得变换：我们发现坐标值的变换与光速是否变化无关，而时间的变换与之有关。空间坐标的形变与光速传播的变化无关，使得我们可以用观察空间的坐标和电磁波信号来表述这种变化。狭义相对论力学关于四度速度与加速度的讨论绕了很多弯，最终结果仍然是这样做的，所以它的讨论是一个很好的近似。互相作用的粒子作用时，决不可能象狭义相对论讨论的那样，电磁场速度没有变化，人类在宇宙中已发现了超光速的中微子，它否认了狭义相对论的理论基矗互相作用的粒子也不可能只改变其它粒子的电磁场速度而不改变自身的电磁场速度，因此实际的互相作用粒子应建立一套新的理论，它应在纯理论的变换与狭义相

4、对论的变换之间来取舍，可以用电磁波场速度的变化系数来描绘它。在某些特定的互相作用的情况下，光速便出现明显的纯理论的相对性原理变化，例如它表达在下面我们将讨论的光在媒质中传播速度的变化中。真正准确地描绘互相作用的粒子场，目前的理论只有量子力学，它以一个统一的场来描绘粒子的运动。麦克斯韦方程的核心是电荷守恒定律，坐标值的变换与光速变化无关，因此电荷守恒定律不会因坐标系的变换而改变。以下，我们讨论光在媒质所处的参考系时，不把媒质所在的参考系作为一种特殊的参考系，引用近似的惯性系方式来简化讨论，即不考虑系统中其它因素，包括物质的密度及互相作用等，只用两个相对运动的参考系形式描绘光子的运动，不能只把物质

5、存在的区域称为奇点，不深化研究。与光速变化有关的实验，这里只讨论斐索实验。首先讨论光子在液体中的折射率,这里以水媒质来说明,光子是一种电磁波，当光子经过观察空间穿入相对静止的水媒质，光子在观察空间的坐标是时间的线性函数，我们也知光子在水媒质中也可以作线性函数处理，当光子的电磁场与水分子场相遇时，必然会引起场的互相作用,由于粒子的互相影响是与其质量和能量相关的量，且水分子能量与光子能量相比不在一个数量级,我们忽略水分子场速的变化只考虑光子场速的变化,为了方便讨论，且假设水媒质所处的参考系至少在光子运动的轨迹上可近似用惯性系的相对运动来讨论，即不考虑与光线垂直方向上水分子场速对光线的影响，只讨论光

6、线方向上水分子场速对光子的影响。我们设每个水分子场在光子行进的道路X轴方向场自旋速度分量为v,这其实是一个平均值,借助于推广HA洛伦兹一样的假设,水分子场速在与光线垂直方向Y轴与Z轴上的分量只对光线有偏折的影响，而对X轴上光线的运动无影响，那么，在光子行进的道路，有：虽然没有绝对的惯性系来描绘光在媒质中的运动，但在近似的惯性系中我们发现式(2)描绘的是物质粒子的波动性,式(3)描绘的是物质的存在对光传播速率产生的变化。说明：由于水分子场自旋在轴方向上始终是与光子运动方向相反，方程式2、3速度v取了与狭义相对论变换方程相反的符号，这并不会影响有关的讨论。由式3可得结实定在光线运动轴上一点的钟的时

7、率，中的观察者看结实地连结并位于点的钟，试把这钟所指示的时间与不带星号的真空观察系中的钟比拟有：光学实验中u为真空中的光速率除以媒质折射率，那么媒质中：即对水这种媒质而言，两坐标系的时率有渐近一样的趋势。前面说明过实际的粒子场互相作用应在纯理论变换和狭义相对论变换之间取舍。应该强调的是，以上坐标系变换的讨论中关于光速u和的设定符合方程式1的假定。光子在水媒质中速率约为/1.33,说明物质粒子场的闭合空间，时率的变化是与狭义相对论讨论有别，简单的说它只是我们用观察空间的时间来测量另一空间的光信号导致的结果，它并不违背相对性原理的存立。由于水分子的自旋束缚平均速度v是一个水分子所存在的空间晶格大水

8、有关的量，我们可以将上式写成如下形式：它虽比媒质中光传播的折射公式复杂，但是有深化研究的必要。其中d为晶格的宽度，k为待定系数，为晶体分子固有波长。分析式2，观察光子在水媒质中的运动，结实定在水媒质中的两点差值，s真空参考系中的观察者把在同一时刻t杆的两个端点的坐标之差作为长度，坐标之间的关系为：动量是两个系统互相作用的量，因此在它们分别所处的参考系应均可描绘，可假定对于光子而言，假如波数与速度之积正比于动量，那么有：因为我们无法确定运动参考系中的同时性及光速的可变性，我们这里不讨论以运动空间的同时性确定的长度来讨论问题。经过以上推导，可以说明普朗克常数的存在，正是相对性原理在物质粒子场存在的

9、空间的表现形式，具有普适性。这也正是海森伯测不准关系的理论证明。而普朗克常数值的大小那么是由宇宙大爆炸时产生的。基于以上原因，狭义相对论令电磁波速在任何坐标系中都等于，在许多方面都可以得到满意的结果。但它其实是用不变的信号测量相对运动粒子所产生的形变空间和时间，在许多方面产生误差是必然的，其中包括光在媒质中有速率的变化与其理论不符。讨论了光在水媒质的速率及折射率，再来讨论斐索实验，假设把坐标系s与地球相连结，和流动的液体连结。设液体对为静止，于是光线的方程必如以下形式：假设光线相对于地球静止的真空速度为,相对于流动的液体静止的真空中的速度为u，同样，相对于地球静止的液体分子场速为,流动的液体分

10、子场为u，应用变换方程，将流动的液体参考系变动到与地球相连的液体参考系：对解此方程，可求得光线s中的速度，在光线运动的方向上，上式的两个u为同一值，那么：方程的一阶效应与实验相符。详细的讨论，可将坐标系与流动液体相对静止的真空相连，坐标系与流动的液体相连，坐标系与相对于地球静止的液体相连。求解亦得。正如索未菲的量子理论对氢原子光谱的讨论，它是忽略波动力学和忽略自旋导致的结果，狭义相对论关于相对论质点力学的讨论也是如此，因为没有粒子的波动及自旋，相对论质点力学的碰撞模型是不存立的。并且狭义相对论是以光速恒定来描绘电动力学中的相对性原理，它在说明场的变化较小的相对运动的粒子所产生的动量及能量等作用

11、方面是令人满意的，而在解释象斐索实验之类的现象那么是避重就轻，尤其是光在媒质中的折射率它没有解释和说明，所以狭义相对论只是一个近似理论，而不适用于高能粒子碰撞理论。为了更好地描绘相对运动，量子力学以一个统一的场来描绘原子系统，并参加了粒子的自旋来修正，获得了满意的效果。迈克耳孙-莫雷实验只能说明同种电磁波激发在静止的参考系中速度值一样，中微子的超光速现象，说明不同的激发在静止的参考系中速度值不同，因此不能把电磁波速度值推广为在所有的参考系中一样，只能推广为本文前面的假设。经过前面关于光速的说明，双星系统中光速的变化不是其相对运动速度值的数量级，因此，出现魅星的可能性并不会是普遍现象。光行差与光速的变化无关，所以对于光行差及其它光传播实验的说明可参考狭义相对论的讨论得。综合以上有：对测量相对运动产生的电磁波波长变化有关的实验狭义相对论说明得很好，而对相对运动产生的电磁波速度变化有关的实验的说明那么有不尽如人意的地方。总而言之，狭义相对论是很好的近似理论或者说测量理论，迫切需要修正的是高能粒子碰撞理论。而且宇宙中各大天体广泛存在的近斥远引