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李子物理学(2)  -质量守恒与电场力减小

(2016-08-25 12:40:51)

李子物理学(2

-质量守恒与电场力减小

李子   李晓露

摘要  本文证明 狭义相对论相对运动物质质量增加存在自相矛盾;揭示了带电粒子在粒子加速器中不能超过光速的原因是动态的电场力减小。

关键词   狭义相对论  相对运动物质质量增加公式  质能公式  狭义相对论相对运动时间变慢公式

1.前言

相对运动物质质量是否增加?是否存在超光速的粒子?这两个问题是所有创新的物理理论必须回答的问题。我们根据其回答的答案,不难识别“创新”物理理论的真假。

 狭义相对论的答案是:相对运动物质质量增加。带电粒子在粒子加速器中不能超过光速是质量增加的原因。

李子物理学的答案是:相对运动物质质量不可能增加。带电粒子在粒子加速器中不能超过光速原因是动态的电场力减小。

2. 引用公认的公式(原理)

2.1狭义相对论的钟慢效应[1] [2] [3]

t2-t1 =t2-t1 ÷二次根号(1-u^2÷ c^2)(51

22狭义相对论的相对质量公式[1] [2] [3]

m=m÷ 二次根号(1-u^2÷ c^2  6

其中m是相对运动质量,m。是静止质量,u是相对速度,c是光速。

23狭义相对论力学的基本方程[1] [2] [3]

                    F=d(mu)/dt   7

uc 时,(7)公式近似牛顿第二定律:F = ma

24狭义相对论的质能公式[1] [2] [3]

E= m×c^2        (8)

3.带电粒子在加速器中无法达到光速c的事实

带电粒子在加速器中无法达到光速c是实验事实。

3.1牛顿力学与实验事实不符

根据带电粒子在电场中受力F=Ee,再根据牛顿第二定律F= ma和运动学公式v=at可得:

v=t×F/m=Eet/m             31

只要时间t足够长,带电粒子在加速器中速度v必能超过光速c。而所有已做的实验证实,无论时间多久,带电粒子在加速器中都未达到光速c

事实证明牛顿经典力学不能解释这一现象。因此,牛顿经典力学与实验事实不符,不是真理。

3.2狭义相对论的解释

根据狭义相对论相对质量公式(6),当带电粒子速度v增大,其相对质量m将增大,当v=c时,m为无穷大。根据狭义相对论力学基本方程,质量m无穷大可以认为是常数,则加速度a=0,因此,带电粒子速度v不可能超过光速c

3.3荷质比

由百度百科荷质比可得:带电粒子的电量与其质量之比,是基本粒子的重要数据之一。测定荷质比是研究带电粒子和物质结构的重要方法。英国人汤姆逊首先利用磁场测出电子的荷质比。1897J.J.汤姆孙通过电磁偏转的方法测量了阴极射线粒子的荷质比。1901年,沃尔特·考夫曼发现β射线(高速电子流)的荷质比随速度增大而减小,由于电子电荷守恒,因此实验表明电子的质量随速度增加而增加,成为狭义相对论的实验证据之一。

34相对质量公式与实验事实证据

1914年物理学家比舍雷(Bucherer)及诺伊曼(Neu-man)在一强电场中,观察高速电子的轨道被电场弯曲的程度,结果该实验很准确地证明了公式(6)。

1952年,在美国布鲁克海文国家试验室,物理学家们将质子加速到光速的百分之九十五,质量提高了3倍,与公式(6)相符。同年在加州理工学院将电子加速到光速的999999%,电子质量竞增加了900倍,与公式(6)相符。

带电粒子在加速器的加速运动,在事实上始终不能超过光速,似乎表明公式(6)符合事实。

 35相对质量的二个互相矛盾的答案

上面的几个实验事实虽然证实了公式(6)符合事实,但这并不能证明公式(6)就是真理,而必须是公式(6)与所有运动质量事实都符合才是真理。并且上面的实验同时证实狭义相对论原理还有一个自相矛盾的第二个答案与事实不符(这是一些主流科学家、拥相者不谈和极力掩盖的内容),并且公式(6)直接导致光子的质量、动量、能量自相矛盾。

相对质量公式(6)是由动量守恒定律和狭义相对论的钟慢效应公式(51)联合推导的[1] [2] [3]。而公式(51)是隐含自相矛盾的。

由公式(51)可得:K t2-t1大于Kt2-t1,所有教科书都说是K 的时间“膨胀”和“慢”,得出完全弹性碰撞后的两个粒子动量守恒,相对运动质量必然增加[3]

上面的解释只是两个答案中的一个答案。根据狭义相对论原理还有一个自相矛盾的第二个答案:

根据狭义相对论基本假设 a:不论是相对作均匀运动的两个坐标系中哪一个来说,物理体系状态变化所遵循是定律是不受影响的。

根据狭义相对论的钟慢效应公式(51)可得:K 的时间“慢”,同时必然可得K的时间“快”,即如果根据狭义相对论的钟慢效应公式(51认为GPS卫星的原子钟比地球地面的原子钟每天慢7微秒,则必然可得地球地面的原子钟比GPS卫星的原子钟每天快7微秒,这是具有必然的数学、逻辑关系且符合事实。

根据狭义相对论基本假设 a两个粒子的坐标系互换后,用相对运动K的时间“快”和动量守恒定律联合推导则必然可得:

m=m。×二次根号(1-u^2÷ c^2  61

即相对运动质量必然减少。这个答案就无法解释带电粒子在加速器中不能达到光速c的实验事实。狭义相对论两个相对质量的答案,其中有一个无法解释带电粒子在加速器中无法达到光速c的实验事实,并且二者自相矛盾,互相否定

根据狭义相对论的钟慢效应公式(51)可得:K 的时间“慢”,同时必然可得K的时间“快”,但主流科学家却视而不见,从来都闭口不谈K的时间“快”,如只说GPS卫星的原子钟每天慢7微秒,而不说地球地面的原子钟每天快7微秒,且认为根据狭义相对论的钟慢效应公式(51)同理可得:K的时间比K 的时间慢。这种只选择有利于证明狭义相对论自洽的唯一答案,已被科学界公认了100多年。

然而若问其为什么地球相对GPS卫星运动,却地球地面的原子钟比GPS卫星的原子钟每天快7微秒而不是慢7微秒?主流科学家则避而不答。

36光子的运动质量的不自洽[4]

光事实上具有能量E。爱因斯坦根据狭义相对论的质能公式(8)推出光子的运动质量为:

    m=E/c^2=hv/c^2        (3.6.1)

现根据狭义相对论相对质量公式(6)和光子的速度u=c,可得光子的静止质量m。:

m= m ×二次根号(1-c^2÷c^2

=0                      (3.6.2)

根据相对质量公式(6)和(3.6.2)可得光子的运动质量m

m = m÷二次根号(1- c^2÷ c^2=0 ÷ 0(无法解)

下文用数学的夹逼定理[5]来求解:

因公式(6)的m是速度u的函数f(u),即m= f(u)

根据数学的夹逼定理,分别用u-1,u,u1代入公式(6)的u,取其极限uc可得:

limf(c-1)=0,其复数模为0  

 lim f(c)待定,

lim f(c1)=0×(-i)=0, 其复数模为0

c-1< c < c1,则根据数学的夹逼定理lim fc)的复数模必为0

又因u=c代入公式(6)并不产生虚数,因此可得:

uc, 函数f(u)的极限lim f(c)=0    (3.6.3)

(3.6.3)即光子的运动质量m =0,这个数学定理具有必然性。

(3.6.3)(3.6.1)自相矛盾。究竟光子动质量=

37光子的动量、能量与事实

(3.6.3)是由相对质量公式(6)和(3.6.2)及数学的夹逼定理推导的定理,具有必然性。而以光子的运动质量m =0来推导,根据动量公式mc、能量公式m×c^2必然可得其动量mc=0,其能量m×c^2=0。根据元数学与元物理学(4[7]判定命题真假三大法则可得:因光子的能量m×c^2=0与事实完全不符,则此命题必为假命题。则相对质量公式(6)不可能是真命题,否则光子的能量m×c^2=0必然为真,这与事实完全不符。

相对质量公式(6)是假命题,则狭义相对论不能解释带电粒子在加速器中为什么不能达到光速c

38微观高速运动粒子的适用理论

由百度百科“牛顿力学”可得:“经典力学的应用受到物体运动速率的限制,当物体运动的速率接近真空中的光速时,经典力学的许多观念将发生重大变化。如经典力学中认为物体的质量不仅不变,并且与物体的速度或能量无关,但相对论研究则表明,物体的质量将随着运动速率的增加而增大,物体的质量和能量之间存在着密切的联系。但当物体运动的速度远小于真空中的光速时,经典力学仍然适用。”

带电粒子A在加速器中相对地球速度v不超过光速c科学界主流认为对于高速运动粒子牛顿力学的F= ma已不适用,其相对质量由相对质量公式(6)可得:相对质量增大,当v接近真空中的光速c时,相对质量接近无穷大,牛顿力学不适用。因此,高速运动粒子A只有狭义相对论力学基本方程才适用。

然而,根据狭义相对论基本假设 bb:“静止”坐标系中所有光线都以确定速度c运动,不论光线是由“静止”物体还是由运动物体所发出的。)可得:任何一个高速运动的带电粒子A相对任一光子B的速度都为c根据狭义相对论相对质量公式(6)可得:A相对B质量为无穷大。并且宇宙所有星球相对光子B质量都为无穷大,根据万有引力定律,则宇宙所有星球必然收缩,然而事实却完全相反。请问为什么一说微观粒子接近真空中的光速c时,必须用狭义相对论?而真正高速运动粒子-光子却又不用狭义相对论了呢?这样的双重标准都是爱因斯坦说了算吗?下文通过数学证明:相对运动速度为光速c时,相对质量必然为无穷大。

根据数学的夹逼定理和36方法同理可证:A相对B的运动质量。

limf(c-1)= aa接近无穷大),其复数模为a

lim f(c1)= a×(-i), 其复数模为a

c-1< c < c1,则根据数学的夹逼定理lim fc)的复数模必为a

又因u=c代入公式(6)并不产生虚数,因此可得:

uc, 函数f(u)的极限lim f(c)= a    

如果取c-0.0001或更小范围,则a无穷大。由此必然可得:宇宙所有星球相对光子B质量必然a,即无穷大。

根据万有引力定律和相对论力学基本方程(7),则宇宙所有星球必然收缩为一点,并且根据洛伦兹变换可得在两个坐标系宇宙都收缩为一点,这与事实显然不符。并且,这不仅是光子的问题,而是对于任何相对地球以光速c运动的微波子、紫外子、红外子、引力子甚至宇宙飞船或其它星球,地球的动质量都为无穷大,宇宙所有星球必然被地球无穷大万有引力吸引而收缩,这与事实显然不符。因此,爱因斯坦的相对质量增加公式(6)必然是错误的,不可能是真理。

1952年,在加州理工学院将电子A加速到光速的999999%,电子质量竞增加了900倍,与公式(6)相符。然而,根据公式(6)同理可得:在该电子A坐标系,因太阳、地球相对A存在高速运动,则太阳、地球的动质量相对其静止质量必然都增加900倍,二者万有引力增加810000倍。在电子A坐标系可得:太阳和地球必然合并在一起,距离为0。根据洛伦兹变换公式:yy=0 zz =0或在X的“棒长缩短”公式:L= L ×二次根号(1-u^2÷c^可得:因L=0,则在地球坐标系同时测量太阳和地球的距离(L)必然为0,这与事实完全不符。因此,相对运动的质量增加公式(6)不可能正确。

4.李子物理学的解释

在李子,李晓露《相对论的危机(14-相对质量》、《狭义相对论专题辩论赛(6)》和本文353638中已证:相对质量增加存在逻辑矛盾且与事实不符,并根据《物理学不完备定理(3[6]一文证明的结果:相对运动物质质量不可能不同,即质量守恒。在李子物理学相对运动物质质量不变,与牛顿力学一致。

因为相对运动物质质量不变,而在粒子加速器中带电粒子速度又始终不超过光速c,则在逻辑上存在另一种可能,即随着粒子的速度增大,其所受电场力F会减小,本文称之为电场力削弱原理。

电场力削弱原理,可以用一个事例作简单的类比。如果有一木块A浮在水面,水的流速为v,对木块A进行受力分析:若A相对岸边静止,则A除受到重力和水的浮力外,还会受到水的推力和摩擦力。因此,A在没有其它外力作用下会顺水漂流,但A的速度不可能超过v。而若要A顺水流速度超过v,则A一需要外力,二会受到水的反向阻力和摩擦力。

以此事实应用逻辑学类比推理,可得电场力削弱原理:带电粒子在加速器中的速度,是受电场和磁场作用的结果,而电场、磁场在地球静止坐标系速度为c,故带电粒子在地球静止坐标系速度不可能超过光速c,除非粒子受到速度超过c的力场的作用。

 设电场源相对地球静止坐标系速度为u,粒子相对地球静止坐标系速度为v,则由质量守恒和3334实验数据和逻辑学类比推理电场力削弱原理可得:

4.1u0,粒子沿电场力方向以v速度运动,且vc时,则粒子所受动态电场力:

v=0时,带电粒子受到电场的静态力F=Eq

0 < vc时,带电粒子受到电场的动态电场力

F   Eq×二次根号(1-v^2 ÷ c^2)      (4.1)

v >c,则粒子所受动态电场力为反向阻力。按(4.3)公式计算,将(v c)代入(4.3)公式中的v,力的方向与粒子运动方向相反。

4.2 v0,电场源沿电场力反方向以u速度运动,且uc时,则粒子所受动态电场力为:

F   Eq×二次根号(1-u^2 ÷ c^2     (4.2)

u >c,则粒子所受电场力,按(4.4)公式计算,将(u c)代入(4.4)公式中的u,力的方向与uc时,粒子所受的电场力方向相反。

4.3 u0,粒子反电场力方向以v速度运动,则粒子所受动态电场力为:

F  Eq÷二次根号(1-v^2 ÷ c^2)           (4.3)

4.4 v0,电场源沿电场力方向以u速度运动,则粒子所受动态电场力为::

F Eq ÷二次根号(1-u^2 ÷ c^2)          (4.4)

  (4.1)为动态电场力削弱原理的数学表达式;(4.2)为动态电场力削弱原理类比而得出的数学表达式;(4.3)(4.1)的推导式;(4.4)(4.3)的推导式,现以(4.3)式为例,推导如下:

假设在地球静止坐标系两点x1x2有均匀电场E,方向为x1指向x2,且电场源速度u0,设一负电子e在电场力作用下。从x2点由静止向x1点运动,在x1点处电子e速度为v,根据(4.1)计算x1x2两点电场力分别为:               

F1Ee ×二次根号(1-v^2 ÷ c^2) F2Ee

ex2点与在x1点所受电场力相差 1÷二次根号(1-v^2 ÷ c^2倍。

如果令ex1点的速度为0,则在x2点的速度为-v,即e反电场力方向相对于x1的速度为v,因ex2点与在x1点所受电场力相差1÷二次根号(1-v^2 ÷ c^2倍,故当粒子反电场力运动所受电场力为x1点电场力的1÷二次根号(1-v^2 ÷ c^2倍,即:

F2F1÷二次根号(1-v^2 ÷ c^2) 

   =Ee×二次根号(1-v^2 ÷ c^2)÷二次根号(1-v^2 ÷ c^2

=Ee    (4.5)

ex1点相对地球静止坐标系速度为0,则可得F1=Ee,而当ex2 点逆电场力方向相对地球静止坐标系速度为v时,e所受电场力由(4.5)即可推得(4.3)式。   

4.5 建议实验

(4.3)(4.4)式中,带电粒子所受电场力随速度增大而增大,这与狭义相对论完全不同。二者计算带电粒子的加速度相差1-v^2 ÷ c^2)倍。

可设置一电场源,通过向电场发射与电场力方向相反的接近光速的电子,测量该电子的加速度,即可证实(4.3)(4.4)式是否成立。也能证实狭义相对论是否正确。

该实验将是革命性成果,若谁由此实验获诺贝尔奖则不足为奇。

4.6库仑定律、万有引力定律的纵向运动动态公式

(4.1)(4.2)(4.3)(4.4)、电力削弱公式,同理可推库仑定律、万有引力定律的纵向运动动态公式,但引力场的速度是否为c还需要实验证实。

4.7 结束语

  逻辑学的类比推理具有或然性。虽然作者认为电场力削弱原理相对于质量增加可能更接近事实,但在缺少实验事实依据情况下,尚不能确定,只有通过实验才能最终确定。由此提出的解释和实验建议,是为了拓展思维和证实真理。

实验事实能告诉我们正确答案。

 

参考文献  

[1] []W.G.V.罗瑟著,岳曾元、关德相译,相对论导论,北京:科学出版社,1980年,98171  

[2] 蔡伯濂著,狭义相对论,北京:高等教育出版社,19913964  

[3] 南京工学院等七所工科院校,物理学,下册,北京:高等教育出版社,1978年,249269

[4] 光子的质量导致狭义相对论的不自洽李子、李晓露

[5]百度百科,夹逼定理。

[6] 物理学不完备定理(3李子、李晓露(暂不发表)

 

 

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