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论光速的可变性

来源:论文联盟  作者:谭少雄 [字体: ]

论光速的可变性

作者:谭少雄,QQ: 872544281

论文公式较多,网页不便编辑,如对原文有疑问请联系作者邮箱:872544281qq.com,作者会将原文发你,以便共同探讨。

论光速的可变性
相对性原理在一切惯性参考系中成立,但在麦克斯韦发展他的电磁场方程组时,这些方程组与相对性原理是不相容的,H●A 洛伦兹曾提出了一种新理论,但他不得不引入从来不能被任何可以想象的实验所证实的假定,爱因斯坦认为,只有把空间和时间的基本概念加以修正,才能去除理论和实验之间的鸿沟,这就是狭义相对论理论核心,但是,这一理论并非完美无暇。这是因为麦克斯韦方程组及自由电磁波速(光速)的推导都是通过静态电场和磁场方程推广的,它没有深入探讨相对运动对方程组及光速的影响。
我们将光子的粒子性看成一个小小的空间或者说系统,它是原子释放的。在不同的激发状态以及不同的媒质空间或者说参考系的传播速度都可能产生变化。但由于普朗克常数的普适性,所以光速至少在振子系统相对静止的参考系中具有相同性。宇宙起源于一次大爆炸,但不能说明光速是一层不变的。而H●A洛伦兹假设光速在所有参考系相同,在两个相对以光速运动的参考系中理解起来就很有难度,并明显与光在各种媒质中速度不同相违。近来人类已在宇宙发现了超光速的中微子的存在。

我们设定光速在一个参考系中为c,在相对运动的另一个参考系中为u,但我们不对u的值设任何界定,即不设定u是否等于c。为简化讨论,而且假设即使u值有变化,也只与两个参考系相对运动的矢量有关,因此可以如同狭义相对论的讨论,得变换:


    我们发现坐标值的变换与光速是否变化无关,而时间的变换与之有关。空间坐标的形变与光速传播的变化无关,使得我们可以用观察空间的坐标和电磁波信号来表述这种变化。狭义相对论力学关于四度速度与加速度的讨论绕了很多弯,最终结果仍然是这样做的,所以它的讨论是一个很好的近似。相互作用的粒子作用时,决不可能象狭义相对论讨论的那样,电磁场速度没有变化,人类在宇宙中已发现了超光速的中微子,它否定了狭义相对论的理论基础。相互作用的粒子也不可能只改变其它粒子的电磁场速度而不改变自身的电磁场速度,因此实际的相互作用粒子应建立一套新的理论,它应在纯理论的变换与狭义相对论的变换之间来取舍,可以用电磁波场速度的变化系数来描述它。在某些特定的相互作用的情况下,光速便出现明显的纯理论的相对性原理变化,例如它体现在下面我们将讨论的光在媒质中传播速度的变化中。真正准确地描述相互作用的粒子场,目前的理论只有量子力学,它以一个统一的场来描述粒子的运动。麦克斯韦方程的核心是电荷守恒定律,坐标值的变换与光速变化无关,因此电荷守恒定律不会因坐标系的变换而改变。
以下,我们讨论光在媒质所处的参考系时,不把媒质所在的参考系作为一种特殊的参考系,引用近似的惯性系方式来简化讨论,即不考虑系统中其它因素,包括物质的密度及相互作用等,只用两个相对运动的参考系形式描述光子的运动,不能只把物质存在的区域称为奇点,不深入研究。
      与光速变化有关的实验,这里只讨论斐索实验。首先讨论光子在液体中的折射率,这里以水媒质来说明,光子是一种电磁波,当光子经过观察空间穿入相对静止的水媒质,光子在观察空间的坐标是时间的线性函数,我们也知光子在水媒质中也可以作线性函数处理,当光子的电磁场与水分子场相遇时,必然会引起场的相互作用,由于粒子的相互影响是与其质量和能量相关的量,且水分子能量与光子能量相比不在一个数量级,我们忽略水分子场速的变化只考虑光子场速的变化,为了方便讨论,且假设水媒质所处的参考系至少在光子运动的轨迹上可近似用惯性系的相对运动来讨论,即不考虑与光线垂直方向上水分子场速对光线的影响,只讨论光线方向上水分子场速对光子的影响。

我们设每个水分子场在光子行进的路线X轴方向场自旋速度分量为v,这其实是一个平均值,借助于推广H• A洛伦兹相同的假设,水分子场速在与光线垂直方向Y轴与Z轴上的分量只对光线有偏折的影响,而对X轴上光线的运动无影响,那么,在光子行进的路线,有:


  论光速的可变性公式1                                                                                                                 
  论光速的可变性公式3
虽然没有绝对的惯性系来描述光在媒质中的运动,但在近似的惯性系中我们发现式(2)描述的是物质粒子的波动性,式(3)描述的是物质的存在对光传播速率产生的变化。
说明:由于水分子场自旋在 轴方向上始终是与光子运动方向相反,方程式(2)、(3)速度v取了与狭义相对论变换方程相反的符号,这并不会影响有关的讨论。
由式(3)可得牢固定在光线运动轴上一点的钟的时率,中的观察者看牢固地连结并位于
)点的钟,试把这钟所指示的时间与不带星号的真空观察系中的钟比较有:
 论光速的可变性公式4

 
  论光速的可变性公式5

光学实验中u为真空中的光速率除以媒质折射率,则媒质中:

论光速的可变性公式51 
论光速的可变性公式52

即对水这种媒质而言,两坐标系的时率有渐近相同的趋势。前面说明过实际的粒子场相互作用应在纯理论变换和狭义相对论变换之间取舍。

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第 1 楼
* 匿名 发表于 2012/1/29 11:20:15
论文得出于光速运动相反方向的相对运动对光速的影响。参考系X方向的相对运动也可以使光线产生n>1的偏折,本文将它进行了推广。
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