論光速的可變性

1、論光速的可變性論光速的可變性因論文公式較多，網(wǎng)頁不便編輯，如對原文有疑問請聯(lián)絡(luò)作者郵箱：872544281qq.，作者會將原文發(fā)你，以便共同討論。論光速的可變性相對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方程組時(shí)，這些方程組與相對性原理是不相容的，HA洛倫茲曾提出了一種新理論，但他不得不引入從來不能被任何可以想象的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)的假定，愛因斯坦認(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，這就是狹義相對論理論核心，但是，這一理論并非完美無暇。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)都是通過靜態(tài)電場和磁場方程推廣的，它沒有深化討論相對運(yùn)動(dòng)對方程組及光速

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)相對以光速運(yùn)動(dòng)的參考系中理解起來就很有難度,并明顯與光在各種媒質(zhì)中速度不同相違。近來人類已在宇宙發(fā)現(xiàn)了超光速的中微子的存在。我們設(shè)定光速在一個(gè)參考系中為，在相對運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系中為u，但我們不對u的值設(shè)任何界定，即不設(shè)定u是否等于。為簡化討論，而且假設(shè)即使u值有變化，也只與兩個(gè)參考

3、系相對運(yùn)動(dòng)的矢量有關(guān)，因此可以如同狹義相對論的討論，得變換：我們發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)值的變換與光速是否變化無關(guān)，而時(shí)間的變換與之有關(guān)?？臻g坐標(biāo)的形變與光速傳播的變化無關(guān)，使得我們可以用觀察空間的坐標(biāo)和電磁波信號來表述這種變化。狹義相對論力學(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論討論的那樣，電磁場速度沒有變化，人類在宇宙中已發(fā)現(xiàn)了超光速的中微子，它否認(rèn)了狹義相對論的理論基矗互相作用的粒子也不可能只改變其它粒子的電磁場速度而不改變自身的電磁場速度，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、對論的變換之間來取舍，可以用電磁波場速度的變化系數(shù)來描繪它。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，目前的理論只有量子力學(xué)，它以一個(gè)統(tǒng)一的場來描繪粒子的運(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關(guān)，因此電荷守恒定律不會因坐標(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簡化討論，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)來說明,光子是一種電磁波，當(dāng)光子經(jīng)過觀察空間穿入相對靜止的水媒質(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)光子的電磁場與水分子場相遇時(shí)，必然會引起場的互相作用,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,我們忽略水分子場速的變化只考慮光子場速的變化,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運(yùn)動(dòng)來討論，即不考慮與光線垂直方向上水分子場速對光線的影響，只討論光

6、線方向上水分子場速對光子的影響。我們設(shè)每個(gè)水分子場在光子行進(jìn)的道路X軸方向場自旋速度分量為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),水分子場速在與光線垂直方向Y軸與Z軸上的分量只對光線有偏折的影響，而對X軸上光線的運(yùn)動(dòng)無影響，那么，在光子行進(jìn)的道路，有：雖然沒有絕對的慣性系來描繪光在媒質(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)的存在對光傳播速率產(chǎn)生的變化。說明：由于水分子場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取了與狹義相對論變換方程相反的符號，這并不會影響有關(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。前面說明過實(shí)際的粒子場互相作用應(yīng)在純理論變換和狹義相對論變換之間取舍。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,說明物質(zhì)粒子場的閉合空間，時(shí)率的變化是與狹義相對論討論有別，簡單的說它只是我們用觀察空間的時(shí)間來測量另一空間的光信號導(dǎo)致的結(jié)果，它并不違背相對性原理的存立。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。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)性確定的長度來討論問題。經(jīng)過以上推導(dǎo)，可以說明普朗克常數(shù)的存在，正是相對性原理在物質(zhì)粒子場存在的

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颍M義相對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)是用不變的信號測量相對運(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)液體對為靜止，于是光線的方程必如以下形式：假設(shè)光線相對于地球靜止的真空速度為,相對于流動(dòng)的液體靜止的真空中的速度為u，同樣，相對于地球靜止的液體分子場速為,流動(dòng)的液體分

10、子場為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，狹義相對論關(guān)于相對論質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的討論也是如此，因?yàn)闆]有粒子的波動(dòng)及自旋，相對論質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的碰撞模型是不存立的。并且狹義相對論是以光速恒定來描繪電動(dòng)力學(xué)中的相對性原理，它在說明場的變化較小的相對運(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)中的折射率它沒有解釋和說明，所以狹義相對論只是一個(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運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)以一個(gè)統(tǒng)一的場來描繪原子系統(tǒng)，并參加了粒子的自旋來修正，獲得了滿意的效果。邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)只能說明同種電磁波激發(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)過前面關(guān)于光速的說明，雙星系統(tǒng)中光速的變化不是其相對運(yùn)動(dòng)速度值的數(shù)量級，因此，出現(xiàn)魅星的可能性并不會是普遍現(xiàn)象。光行差與光速的變化無關(guān)，所以對于光行差及其它光傳播實(shí)驗(yàn)的說明可參考狹義相對論的討論得。綜合以上有：對測量相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁波波長變化有關(guān)的實(shí)驗(yàn)狹義相對論說明得很好，而對相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁波速度變化有關(guān)的實(shí)驗(yàn)的說明那么有不盡如人意的地方?？偠灾?，狹義相對論是很好的近似理論或者說測量理論，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