物理科学探疑-网友天空-系统观点-肖军--光速不变假设并非被实验所证实

光速不变假设并非被实验所证实

肖军

【摘要】本文通过对几个实验结果的分析，都能得出波前在空间中的传播速度是与光源运动速度有关。狭义相对时空理论将会因此被推翻。

关键词 光速 运动光源 实验验证

    自从爱因斯坦提出狭义光速不变假设以来，为检测光源运动能否影响光波在空间中传播速度已做过各种实验，尽管实验都能证实波前沿光源运动方向上的传播速度与光源运动速度无关，但这不能说明光速不变假设已被实验所证实。在非光源运动方向上，迈克尔逊——莫雷干涉实验和下面将要讨论的实验都能给出与光速不变假设相反的结论。

1．天体的超光速运动现象

    天文学家在观测河外天体的时候，曾发现有许多双源结构天体其横向分离视运动速度有超光速现象，这种超光速视运动现象实际是一种假象，它是由于天体辐射的光波其波前在空间中传播速度与天体运动状态有关导致的一种视运动速度失真现象。若用表示运动天体辐射的光波其波前在空间中的传播速度，用分别表示天体视运动速度和真实运动速度，并假设与天体真实运动速度 有关。通过考虑运动天体在两不同时刻辐射的光波到达观测者时的传播时间差，则可证得间有关系式

                                (1)

是天体到观测者间的距离;间存在有类似透镜关系的下表结果:

是与光源运动速度 有关，但其关系并非满足伽利略速度合成公式：

                                                 (2)

因为（2）式与麦克斯韦电磁理论给出的运动光源沿相反两方向上辐射的光波其波前在空间中的传播速度恒等结论相矛盾。可以证明，以速度运动光源辐射的光波其波前沿单位矢量

                                          (3)

证明过程如下：

    设光源相对静系静止时辐射时间内波前离开光源的矢距应是并有

                                    (4)

方向上在空间中的传播速度。

    如果光源相对静系以时间内波前离开运动光源的矢距则是并满足

                    (5)

其中

                                     (6)

方向上在空间中的传播速度。很明显，(6)式也可写成形式为

                                    （7）

根据电磁波波动方程的形式与光源运动速度无关假设，(6)、(7)两式应满足

                                    （8）

也就是应满足

                            （9）

把(6)、(7)两式代人(9)式，则知

                                       （10)

从(10)式看出，如果时，才能得到

                                                （11）

若要在任何情况下都能得到(11)式结果，就必须有(3)式成立。证毕。

   现在我们将(3)式代人(1)式则知，只要天体是做变速运动，即使天体的真实运动天体也可以有超光速视运动现象产生。相反，若是就不可能合理解释天体的超光速视运动现象。因此，天体的超光速视运动现象应看做是否定光速不变假设成立的一个证据。

2特鲁顿——诺贝电磁实验

    在1903年，特鲁顿——诺贝利用一个可自由转动的定向充电平板电容器做过检测地球相对以太空问绝对运动速度的实验。人们普遍认为，如果地球有相对“以太”的运动，带有异号电荷两极板电容器就应有趋向于平行运动方向上的转动。其实，这种认识不仅与实验不符，也与理论不能相容。电容器两极板之间是相对静止，其等效速度应恒为零。因此，无论电容器相对“以太”运动是否，两极板间总的电磁作用相当于仅存在有库仑静电作用，这同实验没有观测到电容器旋转是一致的。若从能量守恒角度来考虑，特鲁顿实验的零结果也可看做是电容器两极板间电磁场总的能量与极板相对以太运动速度无关的常量，而这恰好能够支持(3)式成立。

    当电容器相对以太空间静止时，两极板间仅有电场为

                                             （12)

    当电容器相对以太空间以速度和因此，运动电容器的极板间总的电磁场能量密度应为

                                 (13)

    显然，特鲁顿实验的零结果若能在绝对时空理论框架内得到解释，并与能量守恒定律相容，其 就一定满足也就是有

                                     (14）

    依据(14)式，运动光源辐射的横向电场应是因其能够激发横向磁场并满足

                                  （15）

由(15)式则可导出

                             （16）

而不是的错误结果。可见，特鲁顿——诺贝电磁实验零结果也应视为否定光速不变假设的实验证据。

3 光子的静止质量

    我们知道，能量为是静止光源辐射的电磁波其波前在真空中的传播速度。如果光子在空间中的传播速度光子将具有静止质量为

                                    （17）

把(3)式代入(17)式，则可得到运动光源辐射光子具有的静止质量为

                              （18）

    是空间媒介折射率。很明显，仅有运动光源辐射的光子或光子在非真空中传播时，才能形成具有静止质量的光粒子。目前发现的数百种具有静止质量的激发态粒子都应该视为支持(3)式成立的证据。

4、 氢极隧射线实验

    实验是把以运动的氢离子做为运动光源，通过观测运动氢离子沿与角方向上辐射电磁波的波长，则可知道这两背向传播电磁波波长的乘积与观测角之间的关系，实验若证实两波长的乘积与观测角变化有关，则可肯定光速不变假设成立。相反，若实验证实两波长的乘积是与观测角的改变无关，实验结果就应看做是支持(3)式成立的证据。

    1938年，Ires—Stuwell所做的氢极隧射线实验与上述实验有区别，他是把沿后，在同一侧同时观测两电磁波的波长，从而可得到两波长的平均值如果光速不变假设成立，观测到的值应符合下式

                                          （19）

其中是氢离子静止时辐射电磁波的波长。如果(3)式成立，观测到的值就应符合    

                               （20）

Ires—Stllwdl所做的实验是观测角时的结果，对于此角度而言，实验结果也并非与(20)式相矛盾。因此，必须在之间的关系，而不是在之间的关系。否则，就不能说光速不变假设已被实验所证实。在观测角较大时，有迹象表明，实验结果与(19)式结果存在有明显差异，这种差异能否由(20)式的第三项来解释，还要等待实验证实。

    可以预料，狭义光速不变假设是错误的，也是多余的，它一定能够被实验所推翻，并被人们所摈弃。相信用不了多久，实验就能把人们拉回到经典的绝对时空理论上来，并在(3)式的基础上建立起一个全新的动体电磁理论。(3)式的导出是一项非常重大并有深远影响的事情。它将标志着动体电磁理论发展史上一个新时代的开始。

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