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张建军:相对论粒子运动质量不变的实验证明(上)

2015-02-04  物理网文
               相对论粒子运动质量不变的实验证明(上)
张建军  http://blog.sina.com.cn/s/mailto:kfydj@126.com
    摘  要:电子的运动速度(动能)变化时,总是伴随光子的收发(吞吐),因此电子本身并不具备“动能”,所谓的“动能”,实质上,是“吸附”在电子身上(周围)的光子的能量。根据近朱者赤,近墨者黑(同声相应,同气相求)的道理,可以用贝托齐逻辑实验来证明,相对论粒子运动质量不变的道理。
    关键词:电子  光子  动能  势能  同化
    说明:北京相对论研究联谊会理论物理研讨会(上海)会议即将于2006年8月20日在上海召开。我虽不能躬与盛会,但我的心在上海,在北京。因为一直忙于永动机的事情,这次非常重要的理论物理研讨会(专家型会议——人数少,论文精,质量高等),我一直没有为大会写作新的论文。
    吴会长对于我来说有知遇之恩,他有着非常宽容的胸怀,一直在支持我的永动机探索,联谊会的许多专家老师也抱着积极的态度支持我,关心我,象张英平,白景芝,朱永强等等多位专家老师给予了我许多帮助。这次大会我未能积极写论文,心里一直很内疚,不是滋味。事实上,我一直想,等我的永动机实验有了结果,我再回过头来专心对付相对论,我不想分神而已。但由于种种原因,永动机实验无端搁浅,现在也没有找到厂家给生产实验用的电子管。看来,永动机不打持久战不行了。
    因此,一方面为了感谢联谊会的老师们,一方面呢,也是把永动机的事儿暂时放一放。赶在大会召开前几天,我写了这篇论文,以此来表达对这次大会的祝贺。
    这篇论文的观点其实是我原来的论文《光速c和c*与波粒信三象性》中的观点,彼文写作的角度是侧重光速的问题,本文则详细讨论相对论粒子运动质量等问题。这些想法早在彼文写作时就形成了,这一点通过对贝托齐逻辑实验的结果判定可以看出来她的一贯性。尽管如此,本文的分析比原来的更详细,具有一定的新意,所以重新写的意义还是有的。而且,没有新意不写新论文一直是我对自己的基本要求。
谨以此文献给上海(2006年)理论物理研讨会!
    1、电子的运动和动能
    (本段是对《光速c和c*与波粒信三象性》一文中电子动能部分的回顾)
    电子的运动和动能可以让我们真实了解“动能”不是因“运动”而具有的“能量”,是因为俘获光子而具有的能量。因为电子吸收的“光子能量”有多大,电子的“动能”就有多大,所以,所谓的电子的动能,实质是光子的能量。电子本身并不具备任何动能,不管运动电子的动能为1eV还是1010eV甚至更大。是光子的能量。
电子获得能量(动能,光子能量)的方式可以分为两种情况,一是能量守恒,即碰撞交换和吸收,二是能量创造,即电场加速。
    电子失去能量还是这两种方法,能量守恒——碰撞交换和放出,能量消灭——电场减速。
    电子运动时能量是在变化的,也就是始终改变着运动状态。假如电子可以保持运动状态不变,那么电子要么静止,要么匀速直线运动。理论上可以假设,但实际上并不存在,因为电子的运动状态始终改变着。
    电子可以和其他电子相互碰撞,然后动能动量和运动方向都发生变化,两个电子的光子发生交换(部分交换),也就是动能的变化。电子也可以和光子相互碰撞,一般情况是光子分裂为两个不同能量的光子,其中一个为电子所吸收,另一个和电子在碰撞后相互弹开。当然,也可能是电子不但不吸收光子,反倒放出她自身携带的部分能量——光子。这一点大家都是熟悉的,碰撞时和经典运动碰撞符合相同的原则,即能量守恒,动能守恒,动量守恒。等等。
    《永动机的能量》一文指出,电子在电场中加速时,电子的速度动能增加,说明电子吸收了光子,但电场中并没有少了光子,说明这些光子是凭空创造出来的,电子在电场中减速时,电子的速度动能在减小,说明电子放出了光子,但电场中并没有多余的光子出现,这说明光子消灭了。
    电子速度改变时,必然伴随光子的吞吐。如光电效应,电子的逸出就是吸收了光子。在加速器中,如北京正负电子对撞机,电子转弯是会有光子的出射,叫做同步辐射或同步光。所以有必要分清电子和光子的贡献。
运动电子并不存在“电子动能”,所谓的“电子动能”,实质上是电子吸附的光子的能量。
    2、伽里略拖拽限制了电子的极限运动速度
    (本段是对《永动机的能量》一文中电子动能部分的更深入阐述)
    (本段关于光速c的论述,详见《光速c和c*与波粒信三象性》)
    亚里士多德说重的物体下落得快,伽里略的反驳是石块拖拽理论。大石块下落得快,小石块下落得慢,两者绑在一起成为更大的石块,应该下落的更快。但由于小石块下落得慢,对大石块的下落就会拖后腿,结果速度应该位于单独下落的大石块和小石块两者之间的区域。
    在自由落体中,伽里略也不会拖,二不会拽。
    但在匀速直线运动的情况下,二者是可以相互拖拽的。教科书上总是举一些没边的例子,不过拿过来凑个趣也好。
假如一列运动速度快的火车,追上了运动慢的火车,这时两列火车并列前进,两个火车上的人开始对掷包裹。由于包裹的质量相同,两人是一对一掷,所以两列火车的质量是不变的,但两列火车速度却变化了,速度快的火车速度变得慢了,速度慢的火车速度变得快了。因为动能守恒,而对掷的包裹就是在交换动能。
    尽管这些例子与我们要讨论的问题毫无关系,但,现在你可以明白电子的运动和速度的极限了。
    一个电子加速运动时,不断吸收光子。由于光子吸附在电子身上,所以相互拖拽,二者的速度,只能位于电子速度和光子速度之间。电子的运动不是自己向前进的,是光子拖着她向前移动的。如果你是一个坏蛋,你可能理解为光子是劫犯,光子绑架了电子,拖着电子向前走。电子自身的速度始终是零,因为电子不会运动,是被电场力拖拽的。
光子的速度是确定的,总是c。所以不管电子吸收多少光子,由于电子的速度始终为零,所以光子拖拽她时就要牺牲她自己的速度,一直向光速c无限接近而不可能达到光速,可望不可及。
    这里说的光子的确定速度c,与爱因斯坦的相对性光速不变原理是完全不搭边的。因为光速c是针对一个确定的参照系,对于不同运动速度的参照系v0,v1,v2,v3,v4,…上的观察者,观察到的光速为c±v0,c±v1,c±v2,c±v3,c±v4,…,如果观察者的运动方向与光源照射的方向不是正好相同或相反,速度还要用经典速度矢量平行四边形方法计算。
    这就是说,不管电子吸收一个光子还是100个10000个1000000个光子,不管光子的能量是1eV还是100eV,10000eV,1000000eV,而光子的速度和能量无关,光子的速度始终为c。所以,无论电子吸收任意多的光子,速度只能无限趋近于c而不可能是超越c。拖拽理论是很乖巧的。
    这个问题小孩子是很容易明白的,比如你给小孩子一个苹果,然后再给他一个梨,一筐梨,一堆梨,一山梨,一海梨,她会认真的告诉你,她现在有一个苹果一个梨,一个苹果一筐梨,一个苹果一堆梨,一个苹果一山梨,一个苹果一海梨。苹果就是电子,梨子就是光子。好玩吧。
    可惜搞物理的人,似乎没有一个人懂得小孩子的乐趣,比如吧,一个电子在电场中加速后获得10000eV的能量,如电视机显象管中的电子枪,物理学家只看到一个10000eV的电子,而建军告诉你,是一个0eV的电子,加上10000eV的一群光子团;或一个电子在电场中加速获得10000000eV的能量,如范德格拉夫静电起电机,物理学家只看到一个10000000eV的电子,建军再次提醒您,那是一个0eV的电子和10000000eV的一群光子。物理学家不必介意,因为自然界不存在0eV的电子,比如量子论指出,即使到了绝对零度,粒子的动能也不是零,比如电子可以有几个电子伏的零点能量。但建军再次警告你,那不是一个几个电子伏的电子,而是一个0eV的电子和一个几个电子伏能量的光子。粒子动能不能为零,我们可以理解为一种真空特性,在这种情况下,宏观物体的整体温度可以无限接近零度(当然是理论上,人的技术能力始终是有限的),但一个微观的粒子,动能却决不会降到零。
对于相对论讨论的运动粒子质量变大,完全不存在。我们完全可以通过实验和简单的逻辑证明,运动粒子的质量没有变化。
    3、贝托齐逻辑实验
    (本段是对《光速c和c*与波粒信三象性》一文的回顾,兼有新阐述)
    教科书上有贝托齐实验,借以证明运动粒子质量变大。我们这里仍然借用该实验装置,但由于我们加入了逻辑,所以结果才更有说服力。所以把贝托齐实验改称为“贝托齐逻辑实验”。
    物理学家应该明白苹果和梨的比喻是虚的。否则她们立即得出一个错误的结论:由于具有能量的电子是“电子+光子”的状态,而光子是有能量动量的,通过质能关系式E=mc2可以换算出相当于的光子的质量,这样,运动电子的质量就是“电子+光子”的质量,仍然可以看作是电子的质量变大了。
    这是不通的。简单看一下逻辑就知道了,由于电子的动能为0eV,而运动电子的所有能量全部是光子的能量。动能公式为E=1/2mv2,我们在这里按E=1/2mγv2理解,mγ指电子的质量(可以理解为mγ为电子的运动因子质量,或简称运动质量,也就是教科书上所称的相对论性质量,即mγ的值不固定,随v的变化而变化),而光子的质能关系式为E=mc2,即E光子质能=m光子c2,你如何平衡E电子动能=1/2mγv2= 1/2(me+m光子)v2 = E光子质能=m光子c2,当电子无限接近于光速时,v→c,可视为v=c,而me的电子质量比m光子的光子质量小得多,电子质量可以忽略,即v=c,me=0。那么公式为E电子动能= 1/2(me+m光子)v2=1/2m光子c2 = E光子质能=m光子c2,1/2=1,你能接受吗?
还是先来看看实验(可参阅《光速c和c*与波粒信三象性》一文),再分析可能的事实,寻找可能的逻辑吧!
    贝托齐实验中,测量的是阳极受热,然后根据能量守恒推算出电子的运动质量。科学家们发现电子的运动质量按运动因子(也就是教科书上称呼的相对论因子)而变大,就如同时空的胀缩一样!
但实验只测量了一项内容。
    现在建军告诉你去测量另一项内容,电子携带着电荷的电量。这一项测量必须与阳极受热一起测量,同时测量,才有对比的前提,对比的意义,对比的逻辑。
    同时测量电子束流周围的磁场和阳极引线导线中电流的磁场,你将会发现,电子束流周围的磁场是阳极引线导线中电流磁场的许多倍,倍数正好是运动因子。与质量的放大倍数一样大。
    傻妮子,刚才你不是用能量守恒律推算出电子的质量吗,当然也能够根据电流的磁效应(电磁感应),可以推算出电子的电荷也变大了,按相对论因子,和同时发生的电子质量变大的倍数一样大,因为因子一样大啊。
这样,你就发现,物理学家的逻辑失效了。
    按照物理学家的认为方法,因为电子不能通过反复的加速超越光速,她们认为,要么电子的质量变大,要么电子的电荷变小,要么电子的质量变大同时电子的电荷变小,这样,电子的速度就不可能突破光速c。也就是说,电子加速后,荷质比e/me必然变小,如果荷质比e/me不变,那么电子在电场的持续加速下就可以突破光速c。
既然电子速度的限制是受荷质比e/me的影响,而不是由电子的质量me决定,那么,物理学家为什么只是测定电子质量,而不测量电子的电荷e的变化呢?物理学家应该意识到荷质比e/me的数值才是判决性的,可惜的是,他们虽然意识到了这一点,在实验中却不肯动手,你说怎么回事,我找不到答案。
    秘密并不复杂,他们心虚,也缺乏基本的逻辑推理,起码的基础都没有
2006/08/14  p.11119-11124)

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