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![[原编]八大超光速证据——挑战爱因斯坦光速不变理论 - 归元法子 - 天人合一 科学解谜](http://img.bbs.163.com:88/tech06/da/davinchy/250x251_13152.image) V838 莫诺色罗蒂斯星体强烈爆发 这组由美国航空航天局哈勃望远镜拍摄的照片显示一个非同寻常的星体爆发产生的光象水波一样在星体附近回荡。该星体名为V838莫诺色罗蒂斯(Monocerotis)，离地球两万光年，位于我们银河系的独角兽(Unicorn)星座，是一个罕见的正在爆发的超巨星(supergiant)。超巨星是一类大质量，高亮度的星体，质量一般是太阳的几百倍以上，亮度也比太阳大得多。 这次的异常爆炸发生在2002年1月，在短短的四十多天里，该星体的亮度增长了一万倍,成为我们银河系中亮度最大的星体。照片中可以见到从这一奇异星体发出的光正在向四周的空间扩散，在碰到四周包围着该星体的尘埃后又被反射回来，构成一副绚丽的、状似牛眼的多色图样。关于这一观测的研究结果刊登在3月27日的《自然》杂志上，《科学》杂志在同一天发表了有关评论。 照片显示从2002年5月到12月，星体景象由于星体四周不同部分依次被照亮而发生了显著的变化。天文学家把这种效应称为“光回声”。星云中的不同颜色反映了星体颜色随着星体爆发的改变。在这段爆发过程中，该星云的直径迅速由4光年增加到7光年。 7个月内直径增大了3光年，其膨胀速度为4.3倍光速。 目前科学家们对这次爆发的原因还不清楚，天文学家称以前从没有观察到过类似的星体。 参考文献 1).http://www./physics/physics.taf?file=/physics/highlights/6930-1.html 2).http://www./scienceastronomy/light_echo_030326.html 3).http://sciencenow./cgi/content/full/2003/326/2 2.超光速分离的类星体 类星体是本世纪60年代新发现的一类天体。1960年，射电天文学家用当时世界上最大的望远镜观测到一个叫3℃g和一个叫3C273的射电源。结果发现它们都是很暗的蓝色的星，尽管看起来象恒星，但又不是通常的恒星。天文学上称它们为类星射电源，简称类星体。 1963年，科学家施米特重新研究了3C273的光谱，发现了它有红移现象，且红移值很大。当一颗恒星背我们而离去时，从地球上看，恒星的光波频率会降低，波长会变长。这就是红移现象。红移值越大，则离去速度越大，与我们距离越远。 目前，人们对类星体的认识主要是：①类星体距离我们很远。最早发现的类星体3C273，红移值仅为0.158，而它距我们也有23亿光年。②类星体无离速度极大。有一颗类星体OQ72，其红移值为3.53，速度每秒钟高达270000公里。③类星体的亮度极为惊人。如3C273亮度为12.8星等，而太阳若放到其位置上，我们根本就观测不到。此外，类星体的体积很小，直径仅有普通星系的1/100000∽1/100000。 更令人惊奇的是，类星体的速度居然超过了光的速度。1977年以来的发现证实，还是那颗3C273，它的内部有两个辐射源，并且它们还在相互分离，分离的速度竟高达每秒2880000公里，是光速的9.6倍。不仅如此，继此之后，人们还相继发现了几个“超光速”的类星体。简直不可思议!因为迄今为止地球上的人类普遍认为，光速是不能超越的，然而上述发现又是那样的奇特，不能不让人感到困惑不解。 参考文献 http://www./kjqw/kjzm/k0818-02.htm 3.超光速运动物质早已是客观存在 张元仲教授的《“狭义相对论”实验基础》书中说到： 例如1955年chamberlam等人测量了动量为1.19Gev/e的π介子和反质子走过40英尺的距离所用的时间，测得π介子的飞行时间是(38×10-9)秒，反质子的飞行时间是(51×10-9)秒，如果用狭义相对论的动量公式=1.19Gev/c，算出速度v，那么相应的飞行时间(40英尺/v)与实验测量的相符合”。 大家知道，我们测量物体运动速度的方法是：在时刻t1时测定这物体的一个空间位置坐标，在时刻t2又测定这物体的一个空间位置坐标，计算这两个空间位置的距离，除以从第一个坐标点到第二个坐标点所用的时间△t=t2-t1，这里我们用的坐标是相对于测量者是静止的，并不关心运动着物体的所谓固有寿命。光速值的最初测定也是采用这一方法的。 从张元仲的叙述来看，“相应的飞行时间(40英尺/v)”，也表明△t＝40英尺/v． 即使用“狭义相对论”的动量公式算出速度v，相应的飞行时间(40英尺/v)也不会与实验测量的相符合。不信咱们算一算。而我们知道1英尺=0.3048米，40英尺即等于12.192米。 那么12.192米÷(38×10-9)秒=3.208×10米/秒 12.192米÷(51×10-9)秒=2.390×10米/秒 可以看出，π介子的速度就大于光速。也只有速度大于光速时，相应的飞行时间才能与实验测得的相符合。（因为△t＝38×10-9秒,所以v＝40英尺/△t大于光速） 这就是基本粒子“有大于光速”的证据。 不过有些人不敢正视现实，挖空心思去寻找不大能大于光速的理由，所以这时搬来了“狭义相对论”的动量公式，“狭义相对论”的公式中是不允许v大于c的。计算出的速度当然不会大于光速。可这样一来，实测结果还需引用长度收缩或时间膨胀效应才能与计算符合。 对于μ介子的测量，张元仲说，μ介子的固有寿命是τ=2.2×10-6秒，即能从10-20公里的高空大气层到达海平面，如果这些飞行μ介子以光速c运动，它们在衰变前走过的平均路程也只有c=660米，所以这与大部分μ介子能够到达海平面这一事实是相矛盾。要么认为运动μ介子的衰变寿命比固有寿命增长了二十几倍，要么猜想μ介子是以超光速运动的。用“狭义相对论”来解释这种现象，可以用“长度收缩效应”，也可以等价地用“时间膨胀效应”。为什么不认为μ介子的速度是超过光速呢？“原因是基本粒子的各种实验还没有确定有超光速的粒子存在”。很可笑，张元仲举的例子中就有超光速运动的π介子和μ介子，就是不敢承认。为什么就不敢首先承认呢?! 参考文献 杨升山，http://blog./index.php/uid_646602_action_viewspace_itemid_682384 4.早期的超光速研究 在1905年以前，科学界对“速度”从未认为存在极限。1905年狭义相对论（SR）问世，其中却有一条“光速极限法则”。我们知道，A.Einstein是一位家喻户晓的人物，纵观他的一生和他的工作，称他为“伟大的物理学家”是没有问题的。他的光子学说，以及他的其他科学贡献，确实可以彪炳千秋。但是，对他的相对论人们提出了越来越多的质疑。例如，早在1962~1971年间，H.Bondi、P.G.Bergmann和N.Rosen就指出，相对性原理和宇宙学原理之间存在着深刻的矛盾。然而，正是相对性原理和光速不变原理一起，构成了SR的基础。而且，Einstein的光速不变原理实际上是假设“单程光速不变”，这个假设至今也没有得到实验上的证明，甚至被认为是不可能证明的假定。中国科学家陆启铿、邹振隆、郭汉英早在1980年就曾指出，对于现实宇宙的大尺度行为SR已无意义，故对相对论的理论基础必须重新考察。 SR理论断言“超光速运动不可能”，其实是站不住脚的。这个断言主要来自两个推论，一是“运动物体在运动方向上的尺度随速度增加而减小”，二是“运动物体的质量随速度增加而加大”；其实，这两个推论都没有直接的、判据性的实验证明。因此，多年来超光速研究也就在我们这个星球上不断地开展。它虽然还处在婴儿时期，对科学和技术的发展已产生了良性刺激。 最早的报告来自对微观粒子的观测。长期以来，人们认为介子（mesons）的运动速度小于光速。1955年，O.Chamberlain等的文章（Phys.Rev.,Vol.100,947）说，对π介子的测量表明，它在3.8×10-8s时间内飞行了40ft(约12.2m)距离，故其速度为320842105.2m/s，即v=1.0702c。故认为π介子的飞行速度是超光速的；但以后没有对此再研究下去。 20世纪60年代以来的超光速研究，即早期开展的工作，是寻找“快子”及观测类星体。“快子”一词的英文是tachyons，是美国Coloumbia大学教授GeraldFeinberg于1967年提出来的；它是根据tachus（希腊文中意为“快速”）而创造的词。快子以超光速运动，其速度v>c。1960年之后，一些物理学家认定：Einstein的“速度极限”（speedLimit）不能用在“已经以超光速运动的粒子”身上，这种粒子就是快子。为了不与SR理论相矛盾，Feinberg假定快子的静止质量为虚数（）。然而，人们一直无法说明“虚数质量”的意义，实验上也找不到证据。后来，即在1986年~2000年间，对中微子（neutrinos）的测量表明可能其<0，故一些物理学家认为中微子是快子，以超光速运行。但迄今为止尚不清楚中微子的运动速度究竟是怎样的；而且，对其可能为负数也有其他不同的解释。 快子有一些古怪的特性。例如，它损失能量时将加速，故能量为零时的速度是无限大。实际上，只有无限大能量才能使快子减速到c。无限大能量是不可能达到的，故快子不能以c（以及小于c）的速度运动。快子仿佛存在于相对于亚光速粒子来讲是镜象的世界。当它穿过真空空间，会产生称为Cerenkov辐射的光锥。……尽管快子尚未找到，然而最早是为了避开狭义相对论（SR）困难而提出的快子，却出现在各种物理理论中。例如，有人认为宇宙线中可能有快子；也有人认为它存在于暗物质（darkmatter）里；在弦论（stringtheory）中快子也有重要意义。 与此同时，科学家们把目光投向宇宙深空。20世纪70年代，在射电天文观测中通过甚长基线干涉仪（VLBI）技术发现了数十个河外射电源有超光速膨胀现象。在遥远的宇宙深空，类星体（quasrs）是具有活动星系核的一类星系，是很密的物质。对3c273类星体的观测，1971、1977年M.H.Cohen报告了3c、4.2c的分离速度；1979年G.A.Seielsted报告了5.2c，而1981年T.J.Pearson报告了9.6c。……问题是对这种“天体运动中的超光速”应当怎么看？有人从SR出发认为这只是“表观超光速”，即一种视现象。然而，长期积累的观测数据表明这类膨胀在加速，并且似乎与Einstein引力理论中的类空运动呈现的规律非常相似。就是说，虽然SR否定超光速运动的可能，但广义相对论（GR）的宇宙论的类空测地线规律又与宇宙星体超光速运动的规律相符！天文与天体物理学家曹盛林曾对3c273的观测数据作拟合研究，发现其结果否定了所谓“视超光速”SR喷流模型，而支持GR类空测地线描写的“真实超光速膨胀”模型。故他认为类星体的有关超光速数据不是“表观超光速”，而是实在的超光速运动。 参考文献 黄志洵教授的《地外文明探索与超光速研究》 http://www./ShowArticle2.asp?ArticleID=3119 5.中期的超光速研究 超光速研究的中期大约从1992年开始，特点是发现光子、微波、光脉冲和电脉冲的传输速度可以超光速。一个著名的实验是在1993年发表的：美国Berkeley加州大学的A.M.Steinberg,Kwait和R.Chiao（乔瑞雨）测量了光子穿过厚1.1μm的位（势）垒时的时延，并在一种称为“双光子赛跑”的实验安排中证明光子的隧穿速度为(1.7±0.2)c。这个实验装置的高水平令人惊叹！ 众所周知，电磁波是非实体物质。对自由空间中的波、无线电波脉冲、微波脉冲、光脉冲的传输速度的实验研究，是在1992年及以后的10年中展开的。德国科隆大学的G.Nimtz等用微波脉冲通过截止波导，获得了4.7c（1992年）和4.34c（1997年）的数据。A.Ranfagni等用双角锥喇叭在微波实验，1996年获得了自由空间的波速为2c。2000年，D.Mugnai等用改进的喇叭天线法得到一个结果是1.053c。在无线电波频率上的脉冲传输也获得了超光速——2002年A.Hach和L.Poirier用模拟光子晶体的同轴结构获得了群速vg=(2~3.5)c。用类似方法，J.N.Munday和W.M.Robertson获得vg=4c（2002年）；黄志洵和逯贵祯获得vg=(1.5~2.4)c（2003年）。 参考文献 黄志洵教授的《地外文明探索与超光速研究》 http://www./ShowArticle2.asp?ArticleID=3119 6.近期的超光速研究 超光速研究的后期大约从2000年开始。在这年，旅美的中国青年物理学家王力军在Nature杂志上发表的一篇论文引起了相当大的反响，该文的题目是“增益辅助的超光速传播”。它描绘了王力军小组设计并实施的实验，特点是使用反常色散状态并获得负群速。我们知道，虽然在20世纪初就有一些著名物理学家（如A.Einstein,A.Sommerfeld，L.Brillouin）讨论过“负速度”，但这一概念的实验实现却是20世纪末到21世纪初才真正成功。王的实验用铯原子气体在光频实现了负群速：vg=-c/310；这时，光脉冲在尚未进入气室时就离开了气室；这一现象引起了许多争论。 王力军小组开创的光脉冲超光速实验引起了广泛的兴趣。必须指出，理论和实验都表明，实现负群速比实现超光速群速要求更强的反常色散，即折射率n随频率f的变化关系要更陡峭（即要求更大的）；故负群速是“更厉害”的超光速。受王力军实验的激励，在全世界有多个研究组进行了类似的量子光学实验；例如，美国M.D.Stenner等实现了vg=-c/19.6（2003年）；北京大学的陈徐宗、肖峰等实现了vg=-c/1667~-c/3000（2004年）；等等。在频率较低的无线电波段，Munday和Robertson用电脉冲进行实验，曾获得vg=-1.2c（2002年）。……上述情况表明，用无源系统或增益系统都能产生超光速群速乃至负群速，但用增益系统时可实现失真非常小的信号传送。 近年来，研究较多的是引力作用速度，并扩展到量子纠缠态的作用速度。对引力速度VG，I.Newton认为是无限大，A.Einstein认为是c；但也有一系列的超光速数据：108c（P.Laplace提出，1810年）；>20c（A.S.Eddington提出，1920年）；2×1010c（T.Flandern提出，1998年）。2003年，S.Kopeikin和E.Fomalont报告说测出了引力速度，它就是c；这一报道未获得美国科学界的支持。 参考文献 黄志洵教授的《地外文明探索与超光速研究》 http://www./ShowArticle2.asp?ArticleID=3119 7.量子信息超光速 1935年，Einstein、Podolsky和Rosen发表了一篇批判量子力学（QM）的文章，后来被称为EPR论文或EPR思维。然而，1951年D．Bohm所阐述的EPR思维提示了一种奇怪的量子相关。当两个旋转粒子相互作用后分开很远，其自旋相等而相反，故可从一个推断另一个。根据量子力学，两者的自旋都不确定，直到测出为止。测量确定了一个粒子的自旋方向，量子相关使另一粒子立即接受确定的自旋。这一结果即使二者相距若干光年也对。这种远距离作用暗示，粒子间有一种超光速作用存在。这是Einstein所不能接受的——正是这类事使他苦恼并与量子力学保持距离…… 1981~1983年，法国物理学家A.Aspect领导完成的实验以高精度证明结果大大违反Bell不等式，而与量子力学的预言极为一致。他们的实验不仅是静态的，而且用动态装置检验了EPR的可分性(即局域性)原则，为物理学评价提供了可信的根据。在Aspect实验(以及其他实验)公布之后，拥护量子力学、不同意EPR的物理学家人数增多了。例如，法国物理学家B.dEspagnat说“几乎可以肯定局域实在论有错误”。又如，英国物理学家、Nobel物理奖得主B.Josephson说，也许宇宙的某一部分“知道’另一部分，即一种有条件的远距接触（虽然互相不在一起）。但是，人们对承认“存在超距作用”仍有很大的疑虑(这不就回到了I．Newton的绝对空间)；然而，也有人(如K．Popper)认为“应当考虑存在超距作用的可能”。可见，对EPR思维的讨论又与“超光速的可能性问题”相联系着。至于D.Bohm，他在1992年去世前，一方面排除“用超光速传递信息”的可能性，但又说：“从深层次看就会发现有超光速的东西。” 对量子纠缠态（quantumentangledstate）的研究导致了量子信息学的建立。为了避免别人说自己“反对Einstein”，一些研究量子信息学的专家谨慎地与超光速研究拉开距离。然而，不久前有报道说，2000年N.Gisin等在瑞士的实验测量得到量子纠缠态（QES）的作用速度为(104~107)c。这是重要的情况，表示这个作用速度不是无限大，而是超光速的。这虽然并不表示可以自动实现所谓“量子超光速通信”，亦即量子纠缠不能传递经典信息，但证明“量子信息超光速”也有其意义。 关于国内外在超光速研究方面的进展，进一步的了解可参阅黄志洵教授的3本著作：《超光速研究》（科学出版社，1999）；《超光速研究新进展》（国防工业出版社，2002）；《超光速研究的理论与实验》（科学出版社，2005）。 参考文献 黄志洵教授的《地外文明探索与超光速研究》 http://www./ShowArticle2.asp?ArticleID=3119 8.科学家质疑光速不变原理 据美国航空航天局（NASA）5月29日消息，科学家们准备用置于国际空间站上的超精度时钟和其它一些太空任务，检测爱因斯坦狭义相对论。消息称，这一实验结果很有可能极大程度地改变人们对宇宙时空的认识。 创立于1905年的狭义相对论的一个最基本的假定是，无论观察者以多大的速度在任何方向上运动，光速对于他来说都是不变的。也就是说作为一个常数的光速在宇宙空间中是恒定的。 然而，近些年来在基本粒子研究领域提出的一些新理论却认为，这一假定并不总是正确的，在宇宙的深处，时空的结构可能会发生一些在地球上非常难以探测到的变化，而这些变化将会导致光速的改变。 为了证明这些新理论的正确性，在美国航空航天局基础物理计划的支持下，科学家们展开了一系列重新审视狭义相对论的实验。计划的负责人之一，印第安纳大学物理学教授，阿兰.考斯泰勒基博士（AlanKostelecky）说，三种不同的超精度时钟：主原子空间定位时钟（PrimaryAtomicReferenceCl 由于地球的转轴的方向和旋转的速度是固定的，而在太空中，空间站或飞船转轴的方向和速度都是可以变化的，所以如果时空的结构发生了细微的改变，在太空中的测量将比在地球上的更为精确。考斯泰勒基博士最后说，这些实验结果将很可能在科学界引起极大的轰动，并对人们现有的时空结构的认识产生革命性的影响。 其实光速不变只是一种在很小范围内的归纳，是一种假说。人类的确做过一些试验，可那范围与宇宙比起来是非常小的，银河系边缘上的光速人们都没有测量过，所以并不能保证宇宙深处的光速与地球上的光速一样。科学家们也认识到了这个问题，所以投巨额资金，大规模地做实验，在宇宙深处重新检验以光速不变原理为基础的狭义相对论。 “……不同的空间存在着不同的时间，我们地球范围之内有个时间场，一切都局限在这个时间的范围之内。那个人造卫星一旦超出我们大气层的时候，它就是另外的一个时间了，绝对和地球的时间不是一个时间场。那么在经过其他的星球的时候，又有它那星球的时间场。天体越往大去，它的时间、速度差异越大。” “银河系中发生的事情你说十五万光年才能看到，其实我告诉大家，说不定三、两年你就能看得到。为什么呢？因为光的速度也是受时间场所控制的。穿越不同时间场的时候，光的速度‘刷──，刷──，刷──’就变得忽快忽慢，到我们地球这儿来的时候，又符合地球的时间场，就变得非常的慢了。你用地球人类所能认识的这个时间场去衡量宇宙的这个时间，根本就无法衡量的。” 那么，再延伸下去，我们知道，科学家们在近几年内观察到了许多重大的天文学变化，比如超新星爆发的增多，新恒星的大量诞生，多个星体的碰撞合并，GAMMA射线的爆发，新星体的大量涌现，这些现象一般都距离地球几百万，甚至几千万光年之遥，所以很多人根据光速不变原理，认为这些宇宙巨变都是发生在几百万或几千万年以前的事，与我们现在没有什么关系。其实，如果光速在宇宙中是变化的，并且在宇宙的深处比在地球上要快得多，那么我们看到的外层空间的宇宙巨变就不再是遥远的过去的事情，可能就是几年前的事情，甚至是最近的事情，这意味着什么呢？宇宙的巨变可能近在眼前，何止近在眼前，每个人都可能已经在其中了。中国古人相信天人合一，从天象的变化可以预知人类社会的变迁，天象的变化也会导致人类社会的变迁。这些剧烈的变化对应到我们地球上，或许预示人类也正面临着重大变革。 |
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