1、從光速不變性原理的本質(zhì)看狹義相對論劉 顯 鋼第九屆全國電動力學(xué)研討會2004年8月 重慶從光速不變性原理的本質(zhì)看狹義相對論 關(guān)于對光速不變性原理本質(zhì)的猜疑 電子加速器實(shí)驗不能證明“光速是宇宙中的最大速率” 天文觀察證實(shí)有超光速運(yùn)動存在 原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗不能作為支持時間膨脹效應(yīng)的實(shí)驗證據(jù) 光速不變性原理的本質(zhì) 狹義相對論的理論地位關(guān)于對光速不變性原理本質(zhì)的猜疑 論動體的電動力學(xué)中對速度的限制存在不必然性（不必須是光速） 幾乎所有驗證實(shí)驗都是在電磁和光電現(xiàn)象中完成的，兩個重要例外：1. Hafele原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗2. Bertozzi 實(shí)驗或與其原理相同的加速器實(shí)驗 光速不變性要求的光傳播性

2、質(zhì)無法得到證明關(guān)于對光速不變性原理本質(zhì)的猜疑猜疑光速不變性原理的本質(zhì)：測量運(yùn)動電荷的電磁現(xiàn)象的測量系統(tǒng)是服從同樣電磁規(guī)律的電磁系統(tǒng)，其對被測量的電磁物理量的響應(yīng)速度同樣不能超越光速。這樣的事實(shí)同樣推及到光電測量系統(tǒng)對光的測量。由于每個物理參照系中都存在著至少一套與該參照系相對靜止的電磁測量系統(tǒng)或光電測量系統(tǒng)，并且在參照系中的物理測量就是使用它們進(jìn)行的，因此，每個參照系中都存在著一個不變的測量響應(yīng)速度，其大小等于光速，并且與被測物體的運(yùn)動速度無關(guān)。這就是狹義相對論光速不變原理成立的實(shí)驗基礎(chǔ)。關(guān)于對光速不變性原理本質(zhì)的猜疑需要證偽的兩個重要例外：1. Hafele原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗（證明時間膨脹效

3、應(yīng)的實(shí)驗）2. Bertozzi 實(shí)驗或與其原理相同的加速器實(shí)驗（證明“光速是宇宙中的最大速率”的實(shí)驗）電子加速器實(shí)驗不能證明“光速是宇宙中的最大速率” 電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng) Bertozzi不能使電子運(yùn)動速度超越光速的原因 劉顯鋼第九屆全國電動力學(xué)研討會論文電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng) 自由電荷密度 和電流密度 j )(trq )(trqj唯一考慮自由電荷q貢獻(xiàn)的 Maxwell 方程組:tDtrqHBtBEtrqD)(0)(電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng) 自由電荷的電場方程： )()(1202222trctrqEtcE笛卡兒坐標(biāo)系, 速度 0, 0,)(1)(1)(1102222022220222222tr

4、zqEtcEtryqEtcEtrxqcEtcEzzyyxx電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng) 運(yùn)動自由電荷的電場方程在電荷的運(yùn)動方向上比靜止自由電荷的電場方程增加了一項作用，該項作用完全是因為電荷自身運(yùn)動而產(chǎn)生的，且與電荷值成比例，其效果是使電荷在其運(yùn)動方向上產(chǎn)生的電場強(qiáng)度變小，即在運(yùn)動方向上對電荷產(chǎn)生屏蔽。因為這種屏蔽完全是由自由電荷自身的運(yùn)動產(chǎn)生的，所以這是一種自身屏蔽效應(yīng)，我們稱之為電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng)。電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng) 以速度 經(jīng)過坐標(biāo)點(diǎn) t 時的自由電荷 )(11202222trcqEtcE在坐標(biāo)點(diǎn) t 上的靜止自由電荷 )(102222trqEtcE等效靜止電荷值: qcq21電荷的運(yùn)動自屏

5、蔽效應(yīng)在十八世紀(jì)八十年代，庫侖通過扭秤實(shí)驗總結(jié)電荷相互作用時，其使用的電荷是靜止的。因此，庫侖定律沒有考慮電荷間的相對運(yùn)動對電荷受力的影響。庫侖定律的修正：以運(yùn)動帶電粒子的等效靜止電荷值替代在表達(dá)式中的靜止電荷值，得到：qF 2cqqBertozzi不能使電子運(yùn)動速度超越光速的原因 在 Bertozzi 實(shí)驗中，在外電場方向上運(yùn)動的電荷 q ，在被外電場0, 0,EE 加速過程中，速度為 時的實(shí)際受力為0, 0,FF ： qEcEqF221由牛頓第二定律：dtdmdtmddtdPF)(得到： qEcdtdm221Bertozzi不能使電子運(yùn)動速度超越光速的原因 qUqEdxLxx0加速能量 ：

6、 qU 22022221ln211ln21cmccmc電子的速度與其接受的加速能量的關(guān)系：222202211mceccBertozzi不能使電子運(yùn)動速度超越光速的原因可以看到：1. 在Bertozzi 實(shí)驗中，原本速度小于光速的電子的運(yùn)動速度是不可能在加速電場的作用下超越真空光速的。2. 在Bertozzi 實(shí)驗中，原本速度大于光速的電子在加速電場的作用下，隨著加速能量的增大，其運(yùn)動速度將回到真空光速。Bertozzi不能使電子運(yùn)動速度超越光速的原因結(jié)論“因為電磁場的傳播速度本身不能超過光速，所以不可能由電磁場驅(qū)動電子而使電子的運(yùn)動速度超過光速”。因此，“真空光速是自然界中一切物質(zhì)運(yùn)動和能量傳

7、播的極限速率”的狹義相對論預(yù)言并沒有被Bertozzi 實(shí)驗以及與其原理相同的加速器實(shí)驗所證實(shí)！Bertozzi不能使電子運(yùn)動速度超越光速的原因評論 從邏輯上講，電子作為一個被動的運(yùn)動體，在自身就受到光速運(yùn)動限制的電場的驅(qū)動下，其運(yùn)動速度不能夠超過光速，這并不能說明，電子在一個能夠超光速運(yùn)動的驅(qū)動體的作用下，其運(yùn)動速度也不能超越光速。因此，不能夠用Bertozzi 實(shí)驗或與其原理相同的加速器實(shí)驗證明：“真空光速是自然界中一切物質(zhì)運(yùn)動和能量傳播的極限速率”。 另外，上述速度公式也能說明：不能夠用與Bertozzi 實(shí)驗原理相同的加速器實(shí)驗證明“電子的質(zhì)量隨著其運(yùn)動速度的增加而增大”。因為速度公式

8、表明：電子在被電場加速的過程中，質(zhì)量并沒有發(fā)生變化。天文觀察證實(shí)有超光速運(yùn)動存在至今已經(jīng)觀測到64個天體共111個超光速膨脹源，膨脹速率都達(dá)到數(shù)倍甚至數(shù)十倍光速超光速射電源的觀測數(shù)據(jù)參見曹盛林教授著 芬斯勒時空中的相對論及宇宙論，北京師范大學(xué)出版社，2001年8月第1版，第298頁至第302頁原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗不能作為支持時間膨脹效應(yīng)的實(shí)驗證據(jù)200)0,0(446.427HHz91926317700 在沒有排除地球磁場對運(yùn)動的原子鐘正常工作的影響的情況下，Hafele 原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗不能作為支持狹義相對論時間膨脹效應(yīng)的實(shí)驗證據(jù)。 Hafele 原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗的數(shù)據(jù)分析缺陷 （摘要）光

9、速不變性原理的本質(zhì)考慮電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng)之后的運(yùn)動帶電粒子在電磁場中的受力表達(dá)式 ：可以看到：當(dāng)帶電粒子相對于電場和磁場的靜止產(chǎn)生體（電荷和電路）的運(yùn)動速度等于光速時，即：帶電粒子相對于電場和磁場的靜止產(chǎn)生體的運(yùn)動速度等于電場和磁場的傳播速度時，它將感覺不到磁場的作用，如果其運(yùn)動方向與電場方向平行，它也將感受不到電場的作用。 電荷的運(yùn)動自屏蔽效應(yīng)BqccqqF2221光速不變性原理的本質(zhì)測量運(yùn)動電荷的電磁現(xiàn)象的測量系統(tǒng)是服從同樣電磁規(guī)律的電磁系統(tǒng)，其對被測量的電磁物理量的響應(yīng)速度同樣不能超越光速。這樣的事實(shí)同樣推及到光電測量系統(tǒng)對光的測量。由于每個物理參照系中都存在著至少一套與該參照系相對靜

10、止的電磁測量系統(tǒng)或光電測量系統(tǒng)，并且在參照系中的物理測量就是使用它們進(jìn)行的，因此，每個參照系中都存在著一個不變的測量響應(yīng)速度，其大小等于光速，并且與被測物體的運(yùn)動速度無關(guān)。這就是狹義相對論光速不變性原理成立的實(shí)驗基礎(chǔ)，也是光速不變性原理的本質(zhì)。狹義相對論的理論地位 狹義相對論的適用范圍 狹義相對論的本質(zhì) 狹義相對論的理論地位狹義相對論的適用范圍 光速不變性原理產(chǎn)生“同時性蛋殼” 狹義相對論可以描述“同時性蛋殼”內(nèi)的物理觀察的數(shù)據(jù)扭曲現(xiàn)象 狹義相對論不描述“同時性蛋殼”外的物理現(xiàn)象（不描述光速及超光速范圍的物理現(xiàn)象）2222)(ctzyx狹義相對論的本質(zhì) 狹義相對論是一個描述“在受到測量系統(tǒng)響應(yīng)速度限制的條件下，物理觀察將產(chǎn)生數(shù)據(jù)扭曲現(xiàn)象”的表觀理論 狹義相對論認(rèn)為超出測量系統(tǒng)響應(yīng)速度的物理現(xiàn)象是不可能發(fā)生的（最大速率） 建立在狹義相對論基礎(chǔ)上