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曾云海:似是而非的相对论的验证

2019-10-21  物理网文

曾云海

引言:按照相对论物质的质量是随着运动的速度而增加的,一个广为人们所接受的验证是:电子或带电粒子在电磁场中的偏转按照相对论的计算方式、证明质量是随运动速度而增加的,特别是解答了回旋加速器中的带电粒子的速度接近光速时、它们的速度就难以再提高的难题。相对论认为这是带电粒子的荷质e/m比发生了变化,并认定粒子的电荷和电荷在电磁场中所受的力没有随速度的提高而有所改变,这就得出了粒子的质量增加了的结论。笔者在质疑相对论系列文章《相对论的错误》中已经用实验证明了相对论的速度相加定律

        ,   
是不符合事实的。那么,如果S′参考系相对S参考系的速度为0.8c,又有一个S″参考系相对S′参考系的速度为0.2c,则S″系相对S参考系的速度υ(μ)等于光速(更有超过光速的情况——奇怪得很,相对论者在宇宙膨胀的模式中似乎也承认了这种经典的速度相加。),将等于光速(或超过光速)的速度υ代入相对论的计算因子(相对论的时间膨胀、长度收缩、质量增加都是这个计算因子)
       ,
则相对论的物质的质量随速度增加的计算式
       ,
是无法成立的,即相对论的物质的质量随运动速度增加是无法成立的(同理,时间膨胀、长度收缩也是无法成立的)。笔者认为电子、带电粒子、光及一切电磁波在载体中不能超过光速这个极限是客观事实。而传统的加速器中的、带电粒子的运动速度不能超过光速、是因为电磁的缘故,不是质量的增加的缘故。
1  加速器中出现的情况不是带电粒子的质量增加了
按照相对论的解释,加速器中的带电粒子的质量是随速度的增加而递增的,要使增加了质量的粒子达到预期的加速效果,就必须针对粒子的“新”质量施加所需的作用力,这施加的作用力也就转化成了粒子的动能,相对论列出的动能公式如下:
           K=mc2-m0c2,
           E=K+E0,
           E=mc2,
           E0=m0c2。
其中K为(带电粒子的)动能,E为总能量,E0为静(静质量的)能,m0为粒子的静止质量,m为因运动增加了质量后的总质量。
相对论的以上解释是站不住脚的:
(1)前面说了,相对论的速度相加定律不能成立。如果速度相加定律不能成立,那个物质质量随运动的速度而增加的定义就是荒唐的。
(2)光子究竟是否有质量?——相对论在解释光的引力频移时曾将一个光子的质量记
hν/c2;在用光在太阳旁的偏转证明弯曲空间时,也是利用因为光子有质量才会因为引力而路线偏折、再加上它的弯曲空间度规、才使光线在太阳旁的弯曲为1.75″的。如果按这两个解释说光子有质量,那么,以光子的运动速度按相对论的质量与速度的关系、则光子的质量为无穷大,以无穷大质量的动能打在地球或其它物体上、其后果会怎么样?宇宙间若存在以光速运动的粒子或微子、其后果会怎么样?如果光子没有质量,则E=0c2=0,它的能量等于什么?
   按爱因斯坦所认可的宇宙膨胀,那遥远的星系膨胀的速度、即离我们而去的速度已经等于甚至超过光速了——这膨胀的模式和加速器中的逐级加速的模式相同,那等于光速或超过光速的星系相对我们的质量就应当是无穷的大,是什么无穷大的能量使它们相对我们离开的呢?它们相对我们的无穷大的质量又是如何表示出来的呢?
   即使加速器中的带电粒子的速度不能超过光速,也是不能用相对论的物质的质量随运动速度的增加而增加去解释的。
2  用牛顿理论就能解释加速器中存在的现象
一个运动物体对“静止”物体的动能(对静止物体所能做的功)在牛顿力学中早就推出为
       ,
即,运动物体的动能等于它的质量和速度平方的乘积的一半。按照能量守恒往前追溯,这个物体从静止到开始运动,从低速到高速也必须按上面的方程对它做功,那个功的大小与物体速度的上升就不是正比的线性关系了。例如,将一个0速度的带电粒子加速到1万米/秒,我们定义它的动能Ek记为1;再将这个粒子加速到2万米/秒,它的动能Ek就应当是4;又再将这个粒子加速到3万米/秒,它的动能Ek就应当是9。这粒子2万米/秒速度时的动能不是1万米/秒速度时的2倍而是4倍;这粒子3万米/秒速度时的动能不是1万米/秒时的3倍而是9倍、也不是2万米/秒时的1.5倍而是2.25倍。这不正是回旋加速器中发生的情况吗?
   至于带电粒子的速度为什么不能超过光速,那不是因为粒子的质量增加了,而是用以作为粒子加速的作用力——加速器的交变电场和粒子的电荷之间的作用的局限。
3  加速器中的带电粒子不能加速到等于或超过光速是电磁的本质
我们知道,在一个特定的区域内,光的速度是无法改变的,这尤于空气中声波的速度无法改变一样。电流的速度也是无法改变的,无论高电压也好、低电压也好,导线中的自由电子多也好、自由电子少也好,电流的速度都是不可改变的——电流的速度可能受电磁场的制约同于电磁波的速度,但电子的速度是可以小于电流速度或甚至相对静止的。
加速器中的带电粒子其所以能够获得加速度、是由于加速器的交变电场对粒子的电荷的加速而不是对质点的质量加速,是电荷带动了质点的运动。电荷的定向运动就成了电流,这个电流的速度是不能超过光速的,所以无论你交变电场对电荷施加多大的作用力,电荷都不能再加速,作用力只是做了无用功。
由于电子的运动速度可以在电流的速度(光速)以下的任意速度,所以,在电流速度以下,电场的作用力推动了电子(这电子的运动速度不会受到电流极限速度的制约),电子将这作用力传递给粒子,这带电粒子就按牛顿动能公式给出的结果加速,而一旦电子的运动速度(和带电粒子一起运动的速度)达到了电流所不能超越的速度,电场对电子的再加速就无能为力了,电荷又如何去推动粒子再加速呢,这就出现了加速器中的带电粒子的速度不能超越光速的现象,这个现象是完全不需要用相对论的质量随速度而增加来解释的。
明确了以上的原因后,人们也许可以设计另外一种机制——在带电粒子的速度接近光速后,不再使用电磁力加速粒子,而使用其它的力推动粒子、使粒子再加速,也许那些粒子就可以得到超光速了。
  2006-12-11

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