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作者按： 上一篇从物质、空间和时间等几个基本概念具有彼此独立性的角度向《相对论》发难，这第三篇将从光的本质问题分析著名的光速不变原理的可靠性。 一、光的本质问题是至今未解的悬案光的问题，是古老的问题，也是最新的问题，任何时代，光都可以作为必不可少的对象深入研究。 人类只要解开了光的秘密，那么所有科学问题都可以迎刃而解！ 如果不把光的本质问题解决清楚，所有现代科学理论都只能是妄谈。 很可惜的是，科学共同体专业人士头脑僵化，固步自封，奉权威为神，害怕科学大厦倾覆，害怕赖以生存的现代科学体系解体，科学共同体不愿接受科学基础理论的重新审视，更不愿接受科学基础理论的重新建立，科学将止步不前，甚至在错误的道路上越偏越远！这不是危言耸听，百多年来，科学理论无重大发展，便可知此为原因！ 1、牛顿研究物体的运动和力的关系，总结出牛顿三大力学定律，研究开普勒对天体的观察结果，推导出万有引力定律。牛顿研究太阳光经三棱镜散射成彩色光带，他仍用力学思维看待光，牛顿认为光是粒子，是从光源发出的粒子流。他能解释光的直线传播、反射现象，但解释的折射与实际不符。这称为光的微粒说。 2、惠更斯对光的研究后认为，光并不是由微粒组成的，而是一种波，他不仅能够解释直线传播、反射、折射现象，还预言了光可以产生衍射现象和干涉现象，后来被托马斯.杨的实验所证实。这称为光的波动说。这能正确反映光的现象。 3、麦克斯韦从经典的电磁理论出发，建立了完整的电磁理论，即麦克斯韦方程组，推导出了电磁波动方程，电场和磁场相互交替激发，在空间以波的形式传播出去，其在真空中的传播速度为c=1/√(ε₀μ₀)≈3.0×10⁸m/s。其速度不依赖于参考系，就是说，在任何参考系中，电磁波的速度都是相同的。这称为光的电磁波说。 这可能是人类历史上最伟大的发现之一。有史以来第一次揭开了光的奥秘。我们意识到整个电磁波谱——从无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都只不过是麦克斯韦的电磁波。 4、爱因斯坦解释光电效应时认为，光不仅具有波动性，还具有粒子性，这在量子力学理论中称为光的波粒二象性说。  神秘的光 二、问题的问题现在科学界普遍接受的是光的”波粒二象性”说。 但光的波粒二象性仍无法正确反映光的现象，更没有搞清楚光的本质，反而是一种“和稀泥”的做法，使光的本质问题越发糊涂。 哥本哈根学派的量子力学理论没有搞清楚光为何物，对光是电磁波这个本质视而不见，从而导致了一连串的错误，这是量子力学最大的漏洞。这与爱因斯坦首先认为光是波粒二象性有关，可以说，爱因斯坦的这个理论不是功劳，反而是一种过错，这还只是其中的一个错误。(关于这个问题，作者将在后续文章中再次专题讨论)。 可惜的是，至今科学界都把爱因斯坦奉为科学之神，而没有人识破这个错误。 光的“波粒二象性”说是一个有悖逻辑的矛盾体。 光电效应用“光子”来解释并非具有唯一性，作者认为，用光波也是可以解释光电效应的，光的“波粒二象性”说没有依据。  光是波，是粒子，还是波粒二象性？ 三、现在能够确定的光的特征和本质综上，可以初步确定光的特征和本质： 光是一种电磁波，是电场和磁场相互交替激发的波动，并在空间中传播，光的传播可以不需要介质，但光可以在某些介质中传播，光在真空中传播速度约为3.0×10⁸m/s，在介质中的传播速度比这个速度低，光具有波的所有特征如反射、折射、衍射、干涉等。 (可见)光是一种电磁波，是电磁波谱中很窄的波段。整个电磁波波段，都可以称为光，光=电磁波。 在此基础上，作者对光的本质问题有进一步深入的研究，其结果可参阅作者的相关文章(文末链接)，因完整的新理论尚未在学术期刊上公开发表，故只给出了研究结果，暂不公开研究过程。  (可见)光是一种电磁波，是电磁波谱中很窄的波段 四、光速不变原理是《狭义相对论》最主要的基本假定光速不变原理是《狭义相对论》的两个基本假定之一，真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。指的是无论在何种惯性系（惯性参照系）中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。这个数值是299792.458 米/秒。 光速不变原理是由联立求解麦克斯韦方程组得到的，并为迈克尔逊—莫雷实验所证实。 可是，作者在本篇的主要任务是找出光速不变原理的局限性，认为它是不可靠的。 五、麦克斯韦方程组求解出真空中光速最初的麦克斯韦方程共有20个，后来精简为4个，组成了现在的麦克斯韦方程组。  麦克斯韦方程组  麦克斯韦方程组求解电磁波动方程  麦克斯韦方程组求解出真空中光速 在没有电荷ρ也没有电流J的自由空间中，电场和磁场的分布情况，由麦克斯韦方程组推导出了电磁波动方程，进而推导出了电磁波的传播速度为c=1/√(ε₀μ₀)，其大小正是测得的真空中光速3.0×10⁸m/s。这也是麦克斯韦果断地认为光是一种电磁波的原因。 求解出的真空中光速c=1/√(ε₀μ₀)≈3.0×10⁸m/s，没有提到参考系的问题。研究光的传播速度，居然没有涉及到参考系的问题，这是很奇怪的事。没有涉及到参考系，意思是与参考系无关，在任意参考系中都成立，在任意参考系中，真空中光速都不变。 别忙，看看我给找得出参考系来不！ 六、麦克斯韦方程组的参考系第一个方程电场高斯定律，其原形是电荷产生电场的库仑定律，ρ为电荷密度；第二个方程磁场高斯定律，其原形是“磁荷”产生磁场的库仑定律，因为没有找到“磁荷“(磁单极子)，故称为无源场，其散度为0；第三个方程为法拉第电磁感应定律和楞次定律(负号-)，意思是变化的磁场产生电场，并且其结果阻碍引起变化的原因(楞次定律)；第四个方程的第一项为安培环路定律，磁场B的旋度等于产生该磁场的传导电流密度J，其中包含了麦克斯韦对非稳恒电流引入的位移电流，第二项为变化的电场产生磁场。 把麦克斯韦方程对应的原形定律找出来了，现在，在方程和定律中找运动。 第三个方程法拉第电磁感应定律和楞次定律中，导体在磁场中运动时，导体两端就产生电动势，这也可看作是导体中的自由电荷在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，向导体两端运动，而产生电动势。 如果电场E和磁场B并存，则运动点电荷受力为电场力和磁场力之和，洛伦兹力为F=q(E+v×B)。 另外，麦克斯韦方程组中第四个方程的第一项，变化的电场产生磁场。运动属于变化，所以运动的电场产生磁场。电荷周围空间存在电场，电荷运动使电场产生运动，所以运动电荷产生磁场。电流是电荷的流动，所以电流会产生磁场。而恒定电流周围就会产生恒定不变的磁场。 从两个方程中找到了运动，这个运动是相对运动，法拉第电磁感应定律中，导体是相对于磁场运动的，磁场(磁体 )就是默认的参考系；运动电荷(电流)产生磁场时，电荷是相对于导体运动的，导体就是默认的参考系。 电磁波产生的机制是，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，非均匀变化的磁场又产生非均匀变化的电场，电场和磁场相互交替激发，此消彼长，向空间中传播出去，就形成了电磁波。 LCR电路中的电荷振荡发出电磁波，振源LCR电路就是默认的参考系，也是麦克斯韦方程组默认的参考系，那么，振源也是电磁波和光的默认的参考系。  电磁波的图象应该是这样的 七、光速不变原理的成立条件由此可看出，光速不变原理是有成立条件的，准确表述为： 光速不变原理： 相对于光源，光速不变。 相对于光源，光速不变。 相对于光源，光速不变。 而不是在任意参考系下，光速都不变。 电磁波是一种特殊的波，它的传播不需要介质。如果非要给它指定一种介质的话，电磁场就是电磁波的介质。 机械波也是具有一种鲜有人注意的特性，相对于波源，机械波的传播速度不变。机械波的传播速度只与介质的种类、密度、弹性模量、温度等有关，而与波源的运动无关。这从在水面上打水漂游戏产生的水波，和飞机飞行时产生的声波可知。  光速不变原理：相对于光源，光速不变  打水漂儿  飞机声波 八、第三个发难《狭义相对论》是根据光速不变原理和狭义相对性原理推演出来的，由本文分析可知，光速不变原理只是相对于光源参考系光速才不变，而不是相对于任意参考系光速都不变，其所依据的光速不变原理不可靠，条件范围不应该无限制推广。这是对《狭义相对论》的第三个发难！ 声明：本文均为作者原创首发。 |
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