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中微子超光速现象解析

(2011-10-11 18:57:07)
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杂谈

中微子超光速现象解析

 

李云峰

 

摘要:爱因斯坦的相对论是建立在错误的光速不变假设基础上的理论。光速是可变的,它符合速度迭加法则。超光速是客观存在的。因此,出现中微子超光速是完全可能的。

关键词:相对论 中微子 超光速

 

2011922英国《每日电讯报》报道:欧洲科学家发现超光速粒子。

欧洲核子研究中心公布了一份研究结果,科研人员在让中微子进行近光速运动时,其到达时间比预计的早了60秒(1纳秒等于十亿分之一秒),对此,研究者认为,这可能意味着这些中微子是以比光速快60纳秒的速度运行。根据爱因斯坦狭义相对论,光速是宇宙速度的极限,没有任何物质可以超越光速。如果此次研究结果被验证为真,意味着奠定了现代物理学的基础将遭到严重挑战。

我们应如何看待中微子超光速实验呢?根据本人多年来对相对论和超光速的研究,爱因斯坦的相对论是建立在错误的光速不变假设基础上的理论。光速是可变的,它符合速度迭加法则。这就意味着超光速是客观存在的,所谓光速不可超越的推论是完全错误的。

一、测定光速的天文学方法依据的是光速迭加法则

早在1676年丹麦天文学家罗默首先测量了光速。由于任何周期性的变化过程都可当作时钟,他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的时钟。罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀。他在观察时注意到:连续两次卫星蚀相隔的时间,当地球背离木星运动时,要比地球迎向木星运动时要长一些。他用光的传播速度是有限的来解释这个现象。光从木星发出(实际上是木星的卫星发出),当地球离开木星运动时,光必须追上地球,因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间,要比实际相隔的时间长一些;当地球迎向木星运动时,这个时间就短一些。为了取得可靠的结果,当时的观察曾在整年中连续地进行。罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速。
罗默在观察时注意到:连续两次卫星蚀相隔的时间,当地球背离木星运动时,要比地球迎向木星运动时要长一些。这说明光速与光源(或观测者)的运动是有关的,光速是可变的,是符合速度迭加法则的。
事实上,测定光速的天文学方法依据的正是光速迭加法则。[1]

二、迈克尔逊——莫雷干涉实验不能证明光速是不变的。

迈克尔逊莫雷实验被认为是证明光速不变原理的重要证据。但是,迈克尔逊——莫雷干涉实验并不能证明光速是不变的。

在迈克尔逊——莫雷干涉实验里,光从光源S射出,仪器装置光源S、玻璃M、平面镜M1M2和镜筒T等都固定在地球上(如图1)。[2]

 中微子超光速现象解析

 

1

从光源S发出的两束光,它们的路径是不同的。由于光对于光源S沿各个方向速度数值相等,都等于c。因此它们最后到达镜筒T的时间就有先有后,这样它们就会产生干涉现象。在使仪器装置旋转90°的前后,两束光进入镜筒T的时间差tt′是一样的。因此,在实验里观察到的干涉花纹形状不会改变。

迈克尔逊——莫雷干涉实验证明了以太是不存在的和光相对于光源的速度是不变的,但不能证明光相对于观测者的速度与光源的运动无关。因为在实验中,光源S相对于观测者(镜筒T)根本就没有发生运动。所以,迈克尔逊——莫雷干涉实验不能证明光相对于观测者的速度与光源的运动无关,即不能证明光速是不变的。

、光速不变原理缺乏理论依据。

光速不变原理的所谓理论基础是麦克斯韦方程组。爱因斯坦认为,光速既然可以从麦克斯韦方程组推导出来,它对于所有惯性系都应该具有相同的形式,也就是说,光速是不变的。

根据麦克斯韦电磁理论,电磁波在真空中的的速度为

vc1/(ε0μ0^1/2=1/(8.9×10^-12×4π×10^-7^1/2≈3.0×10^8米/秒。[3]

但是,光速只是从麦克斯韦方程组推算出来的一个结果,并不是一个物理定律。虽然在不同的惯性系可以推算出同一结果,但是这个结果只是相对于它所在的惯性系才是成立的,相对于别的不同的惯性系是不成立的。例如我们可以根据有关参数计算出飞机上发射的导弹的速度,但是这个速度只是相对于它所在的飞机才是成立的,相对于别的不同的飞机是不成立的。在这里,物理定律(计算公式)相对于不同的惯性系是相同的,但是,计算出来的结果相对于不同的惯性系却是不同的。爱因斯坦把物理定律和由物理定律计算出来的结果混为一谈,这显然是错误的。因此,光速不变原理的所谓理论基础是不存在的。

四、光行差现象证明:光速是符合速度迭加法则的。

假设我们在地球上观察一个距离很远的、与地球轨道平面垂直的恒星。本来望远镜镜筒应当平行于星光放置,也就是垂直于轨道平面放置,才能正好看到恒星。可是由于地球在轨道上运动,实际上这望远镜必须朝地球运动方向倾斜一个角度放置,才能看到这个恒星,这个角度大约和垂直线成

20.5″。这就是光行差现象。

设地球的轨道速度为v,光相对于地球轨道平面的速度为c由于地球在赤道上的自转线速度为 465米/秒,而地球公转(轨道)速度为3×10^4米/秒,因此地球自转速度可以忽略不计。

当地球以速度v运动时,光在水平方向上相对于地球以-v运动,光相对于地球的合速度为 c′cc′的夹角即为望远镜的倾角θ(如图2)。

 

 中微子超光速现象解析

2

tanθ=vc

v用地球的轨道速度代入,

tanθ=vc≈3×10^43×10^8≈10^-4

θ≈20.5″

这和实际观察结果相同。

    以上的计算结果说明:在光行差现象中,光速是符合速度迭加法则的,也就是说,光速是可变的!

综上所述,爱因斯坦关于光速不变假设是缺乏科学根据的,也是不正确的。由于历史上受科学观测和实验测量水平的限制,人们不能准确的测量光速的变化。在这种情况下,爱因斯坦提出了光速不变假设,并在此基础上建立了狭义相对论和广义相对论。显然,这种在错误的假设基础上建立起来的理论是完全错误的。光速是可变的,它符合速度迭加法则。超光速是客观存在的,因此,出现中微子超光速现象是完全可能的。

 

参考文献

 [1]光速.百度百科. http://baike.baidu.com/view/18638.htm.

[2]陈义成主编:《电动力学》第161页,科学出版社出版,20078

 

 [3]陈鹏万编:《电磁学》第292-293页,人民教育出版社出版,19783

  

  

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