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论时空角函数 sinα= V/C 的普遍存在性

作者:张树润

提要:一些朋友认为时空角函数 sinα= V/C不成立,本文论证它的存在性.
关键词: 菲涅耳牵引效应, 光的折射定律, 时空旋转角度


一、时空角的意义

    把光的折射定律通过数学处理,我们得到光的折射定律的另一种表示形式sinα= V/C,它的意义是:在折射率为n的介质中,由于光的传播速度的变化,引起折射角α的变化,或者说时空产生不同地旋转。时空角函数sinα= V/C中的速度V是什么意义?时空角函数的图形为图(1)

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    在XOY系中,OP是常数C,PA是K’系相对K系的沿光传播方向的运动速度V, α角是光的折射角,也就是时空旋转的角度. V的范围是由0到C, α的范围是0到π/2.为了细致一点,我们画图(2),在折射率为n的介质中, K’相对K系的沿光传播方向以速度V作匀速运动, 图(1)和图(2)中的速度V就是函数sinα= V/C中的V。 V是改变光速的原因。

二、实验证明时空角函数sinα=V/C是正确的

    菲涅耳牵引效应.做为爱因斯坦速度相加定律的第一实验是斐索Fizeau(1851年)完成的第一个运动介质中的光速实验。是人为地改变光的速度。
光在运动介质中的传播速度u是:

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    中其f是菲涅耳牵引系数,n是的介质中折射率,u’静止介质中的光速,V是介质在以太中沿光的传播方向的运动速度,

详见 在张元仲著<狭义相对论实验基础>上有:

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图(3)在Jones(1971年)实验中, 玻璃圆盘的厚度是L=2。465厘米,折射率n=1。524厘米,光点到转轴的距离是13。75厘米,圆盘转速从每分钟+1501.9转到-1501。9转,观察到的移动量是6。175nm±0。016 nm,(1 nm    =10-9米),这与观察结果相符。

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image06.gif (6343 字节)趋于0时, sinγ的极限等于0, V=0. 这时介质是静止.

三、时空角函数sinα=V/C的机制

    光的速度和方向的变化,固然由于外因所引起。 四维时间表示能量存在的四种形式,按老话来讲,就是:时-空连续区的性质取决于能量分布。 一维时间,作用量的时间微分是能量image07.gif (1736 字节) 四维是:image08.gif (3039 字节)

如果以秒为单位,则有:image09.gif (2620 字节)

在量子力学中image10.gif (3105 字节)

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从能量的形式上, 我们现在有:image12.gif (1816 字节)

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       在大爆炸的宇宙中,物质的密度由级大的黑洞变成稀松的现在的宇宙。宇宙的边缘物质的密度最小,在这个宇宙中没有无物质存在的真空。光在宇宙边缘的速度最快,光穿过物质(包括场)密度较大的地方,速度慢下来了,碰上黑洞速度变成零了。速度慢时显示光的粒子性,也就显出静止质量。见图(5),对于光来讲OP为image15.gif (856 字节),是一个不变量。当V小于C时,OP在m0C2上有分量,当光的速度等于零时,

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    光子的动量P = hv/C 当光子流遇到任何阻碍物时必在此阻碍物上施加压力。在引力场中的光速是位置的函数。n’方向是引力场增强方向,光速逐渐减慢,也就是光速减V的过程。在图(7)中,我们很容易得到sinα= V/C。质量越大,引力场场强越大,光速减速V越大,折射角α越大,见《爱因斯坦文集》第二卷(范岱年等编译)第221页:

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    在引力场中的光速是位置的函数,我们用应力和应变的关系来解释:在图(6)中,在没有物质M存在时,取空间一个正方形ABCD,如果在正方形下边存在一个质量等于M的物体,正方形BC边被压缩成EC,正方形ABCD变成梯形AECD。见图(6)

    光的波长l随正方形BC边被压缩而变短成为EC,所以光速慢了。作为光粒子来说,单位时间走过被压缩的EC短距离,速度慢了。

    在图(6)中,设正方形ABCD每边为`1个单位距离,或BC等于一个波长,按广义相对论,BC-EC =Δ

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    在图(6)中,如果拿开质量等于M的物体,梯形AECD又恢复成正方形ABCD。对于光的波长l来讲就象弹簧一样,进入引力场后,弹簧逐渐被压缩,当光远离引力场时,弹簧逐渐放松。因此光经过两次变形,一次被压缩另一次是放松,有两个Δ。

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体为作用于正方形ABCD空间上的力,正方形的变形是应变,质量M是应力,这样就建立起应力和应变的材料力学的概念。无数个正方形ABCD一字排开,组成一根梁,在质量M的应力作用下, 梁产生挠度变形.

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通过上述,我们很自然地得到图(1)、图(5)、图(6)和图(7)是互相吻合的。所以在物理学中sinα=V/C函数是普遍存在的。这时我们建立图(1)的坐标系OB=OP×sinα,OA=OP×cosα,
OB / OA=tgα 我们有:

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参考书: <狭义相对论实验基础>张元仲著:第105     到120页
<爱因斯坦文集-第二卷>范岱年等编译 第221页
2004/2/15



自我介绍 :姓名:张树润 性别:男 出生年月:1938年11月 26日 职 称:高级工程师
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