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答119fuj0:
我即将按您的要求，推出《论动体的电动力学》（节录、批注版）供广大相对论研究者拷贝。 |
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我即将按您的要求，推出《论动体的电动力学》（节录、批注版）供广大相对论研究者拷贝。 |
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【阅读材料6】
当今物理学９７个悬而未决的难题： 以下是摘自《自然杂志》１９卷４期的 ‘探索物理学难题的科学意义'的 ９７个难题！ １．自然界是否存在五种以上的基本作用力？ ２．基本物理常数的数值会随时间改变吗？ ３．自然界的基本常数为什么具有现在的数值？ ４．引力能否被屏蔽？ ５．负引力存在吗？ ６．宇宙中不断有物质创生吗？ ７．引力子，你在何方？ ８．新以太是否存在？ ９．为什么时间具有方向性？ １０．宇宙时是不均匀时间流吗？ １１．为什么物理学的基本方程都具有时间反演不变性？ １２．为什么绝对零度不可达到？ １３．为什么热水比冷水冻结快些（Erasto Mpemba问题）？ １４．运动物体的温度会改变吗？ １５．开放系统的熵具有什么物理意义？ １６．湍流形成的机理是什么？ １７．地球磁场极性颠倒的原因是什么？ １８．南极空洞是怎么形成的？ １９．生物体内有核反应吗？ ２０．地球外有智慧生物吗？ ２１．地震前的地光是怎么形成的？ ２２．为什么闪电多‘之'字形少球形？ ２３．自然界是否存在七种对称性晶体？ ２４．能否解决强关联多电子系统的基态和元激发问题？ ２５．能否解决低维凝聚态物理新现象的理论问题？ ２６．何时能揭开狄拉克的大数之谜？ ２７．可观测宇宙的空间有多大？ ２８．宇宙中的暗物质是由什么粒子构成的？ ２９．为什么宇宙中反物质如此少？ ３０．反物质世界存在吗？ ３１．反物质能源能否实现？ ３２．可控轻核聚变能否实现？ ３３．激光热核反应的点火条件（劳森判据）能否达到？ ３４．常温核聚变能否实现？ ３５．冷核聚变能否实现？ ３６．薛定谔的猫是死还是活？ ３７．ＥＰＲ之谜能否解决？ ３８．量子混沌确实存在吗？ ３９．高温超导的微观机理是什么？ ４０．可否发现室温超导体？ ４１．最后一个超重元素的质子数是多少？ ４２．热中子辐射俘获疑问的实质是什么？ ４３．原子核磁矩能否准确计算出来？ ４４．Gamow-Teller巨共振问题gA（核内核子）!=gA（自由核子）能否解决？ ４５．奇异电子峰是怎样形成的？ ４６．ＥＭＣ效应能否解决？ ４７．质子自旋危机能否解决？ ４８．电子与核散射中，纵向响应形状因子问题能否解决？ ４９．有限核的结合能与能极能否一一准确算出来？ ５０．夸克－胶子等离子体（ ＧＰ）物质态是否真的存在？ ５１．双生子佯谬能否解决？ ５２．穿洞佯谬能否解决？ ５３．滑落佯谬能否解决？ ５４．柔绳佯谬能否解决？ ５５．直角杠杆佯谬能否解决？ ５６．静止长度上限佯谬能否解决？ ５７．运动物体视在形象佯谬能否解决？ ５８．长度缩短的应力效应佯谬能否解决？ ５９．超光速佯谬能否解决？ ６０．快子佯谬能否解决？ ６１．奥本海默佯谬能否解决？ ６２．奥伯斯佯谬能否解决？ ６３．宇宙种子磁场的来历是什么？ ６４．太阳中微子之谜能否解决？ ６５．中微子有无静止质量？ ６６．有无中微子振荡？ ６７．类星体的能源是什么？ ６８．黑洞何时可以露真容？ ６９．磁单极是否存在？ ７０．Higgs粒子是否存在？ ７１．质量的起源是什么？ ７２．真正的对称自发破损的机理是什么？ ７３．自由夸克能否直接在实验中被发现？ ７４．有无胶子球存在？ ７５．轴子，畴壁能否找到？ ７６．存在第四代基本粒子吗？ ７７．ＣＰ不守恒难题只能在中性Ｋ介子衰变中见到吗？ ７８．引起ＣＰ对称性破坏的力是什么？ ７９．e-u-t之谜何时能解开？ ８０．亚夸克结构仅仅是推测吗？ ８１．质子的寿命有多长？ ８２．电子有无结构？ ８３．光子有无结构？ ８４．真空的本质是什么？ ８５．有无奇异物质存在？ ８６．Ｃ，Ψ物理中的ρπ疑难能否解决？ ８７．是否存在中性，稳性，质量至少大于４０ＧｅＶ的超对称粒子？ ８８．究竟有无超弦？ ８９．虫洞究竟有没有？ ９０．时间机器能造出来吗？ ９１．引力能否用量子理论加以描述？ ９２．能否将引力和其他几种基本力统一起来？ ９３．自然界手征不对称起源的关键是什么？ ９４．宇宙会一直膨胀下去吗？ ９５．宇宙大爆炸的量子起源是什么？ ９６．大爆炸之前可能存在什么？ ９７. 我们的宇宙是否有兄弟姐妹？ 在97个问中，与相对论有关的问题就占有11个之多，请注意以下问题： ８．新以太是否存在？ ５１．双生子佯谬能否解决？ ５２．穿洞佯谬能否解决？ ５３．滑落佯谬能否解决？ ５４．柔绳佯谬能否解决？ ５５．直角杠杆佯谬能否解决？ ５６．静止长度上限佯谬能否解决？ ５７．运动物体视在形象佯谬能否解决？ ５８．长度缩短的应力效应佯谬能否解决？ ５９．超光速佯谬能否解决？ ６０．快子佯谬能否解决？ 其中许多问题都十分陌生，相对论问题多多该不为言过吧？ |
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第六节 柔绳佯谬
第七节 直角杠杆佯谬 第八节 哥德尔佯谬 第九节 对钟悖论 第十节 转盘悖论 第十一节 滑落佯谬 第十二节 穿洞佯谬 第十三节 静止长度上限佯谬 第十四节 运动物体视在形象佯谬 第十五节 长度缩短的应力效应佯谬 对不起,以上各节还没有写.因为本人才疏学浅,不知这些悖论的具体内容,如有网友知道,敬请告诉我,先行谢过. |
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第二节 新以太观
翻开历史就会知道，麦克斯韦的电磁波方程是从以太的模型中推导出来的。也就是说麦克斯韦预言了电磁波。当电磁波的存在被赫芝证明了，人们自然地也就认为以太的存在也被证实了。但是后来的麦克尔逊--莫雷实验戏剧性地证明了以太对光的“以太风”不存在，人们又认为既然对光的以太风不存在，那么以太对地球的以太风也不存在，进而以太也当然不存在。特别是爱因斯坦提出错误的尺缩钟慢的假设来解释麦克尔逊--莫雷实验，致使人们彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论，从此物理学界中就没有以太的概念了。其实，人们在这里犯了一个致命的错误，因为光对以太呈固体，而不是流体，以太对光是没有以太风的，但以太对地球呈流体，以太对地球是有以太风的，例如光行差现象。只是用光来作麦克尔逊--莫雷实验只能测出以太对光是没有以太风，根本就测不出以太对地球的以太风。光对地球的以太风只能用光行差来测出。 以太是什么？它是否真的存在？自从1965年人类探测到宇宙背景的微波辐射以来，以太又成了人们新一轮的争论话题，特别是在近几年来，理论和观察证明，真空本身就是物质的一种运动状态，它充满着我们难以观察的混合物质，而且这种物质弥漫于整个宇宙空间，无所不在。虽然人们尚不清楚这种暗物质的真实面目，但是这种暗物质正在浮出水面。因此，完全否定以太无疑是错误的，新的以太观势在必行。 什么是新以太观？ 以太是一个历史悠久的概念，以太的性质也是在随着时间的推移不断地更新，这就是新以太观的含义。 新以太观主要有以下几点。1、以太是一种超流体；2、以太对光呈固体；3、电的物理本质是正电子对以太的浸润和负电子对以太的不浸润；4、磁的物理本质是以太的量子涡旋；5、光的物理本质是交变的以太量子涡旋在以太中的传播。 以太的存在性是我们十分关注的，麦克尔逊--莫雷实验实质上就是企图证明以太的存在，结果适得其反。除了麦克尔逊--莫雷实验以外，有不有其它的现象能证明以太的存在呢？当然有，下面我们就来详细论述。 一、以太的存在性 当冷冻温度下降至2.2K时，液氦- 4中会突然出现一种十分奇怪的现象：一部分液体变得完全没有粘稠性，也失去了任何摩擦作用，这就是所谓的超流。 液氦-4的超流至今有一个无法解释的重要现象， 即当容器缓慢旋转时，其中的超流部分不会随之转动，也不是相对于随地球自转的实验室静止，而是相对于恒星保持静止，不管时间多长情况始终不变。 1967年美国斯坦福大学的乔治.希思等人做了一个试验：为了保证容器中所有的液体都旋转，他们在超流发生之前就开始转动容器，然后慢慢冷冻到临界温度以下，超流在缓慢旋转的容器中形成了，但仍然是相对于恒星保持静止。 为什么是这样的呢？当液氦- 4在温度为2.2K以上时，液氦- 4与容器壁有摩擦力，使得它和容器一起旋转。当冷度下降至2.2K时，部分液体变成了超流体而失去了任何摩擦作用，但空间中存在一种看不见的物质，这种物质是相对恒星保持静止的，它的存在使得它与超流液氦- 4相互作用使得超流相对于恒星保持静止。这种看不见的物质是什么呢？它就是以太，由光行差现象可知，以太正好是相对于恒星（如太阳）保持静止的，这就是以太静止参考系。于是超流最终是相对以太静止参考系保持静止的。 超流液氦- 4不能带着以太前后的平动，却能带着以太旋转，从而产生量子涡旋，从而将其角动传递给以太的量子涡旋。以太的量子涡旋就是磁场，也就是说超流液氦- 4的转动动能变成了以太的磁能，直至超流液氦- 4对以太的转动停止。无论以太是多么地小，它的蛛丝马迹迟早总会显露出来。这正是：“踏破铁铁鞋无觅处，得来全不费功夫”，从这一现象我们就证实了以太的存在。 |
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四、电的物理本质是正电子对以太的浸润和负电子对以太的不浸润
什么是电？电是正电子或负电子与以太的相互作用而引起的一种表面现象。我们知道，液体与固体之间存在“润湿”与“不润湿”的作用，例如水和玻璃是“润湿”的，水和蜡则是“不润湿”的。类似地以太和正电子子是“润湿”的，而和负电子则是“不润湿”的。 在正电子的周围会产生这样一种现象：靠近它周围的以太的密度会比离它较远的地方要大，或者说在质子周围吸附有较密集的以太。我们把这种现象叫做正电子带有正电荷。同样地，靠近负电子周围的以太的密度比离它较远的地方要稀疏。或者说，因负电子排斥作用其周围只有较少的以太，于是我说负电子带有负电荷。也就是说，以太和质子及电子之间存在着一种类似表面张力的电磁力，显然，这种电磁力是通过以太来传播的。 如果物质与以太不发生吸附或排斥作用，或这种吸咐与排斥作用恰好抵消，我们就说这种物质是中性的。 这样假设的一个重要原因是正、负电子产生的电流的方向是相反的。正电荷运动的方向就是电流的方向，而电子运动的方向和电流方向相反。 这样的假设有什么依据？下面我们来看看缚住原子和电子的试验。 1985年，美国新泽西州霍姆德尔的贝尔研究所的美藉华裔物理学家朱棣文及其同事们采用所谓“单一射束锥陷阱法”成功地进行了用激光刹住原子运动的试验。他和法兰西学院教授科昂——塔诺季、美国国家标准研究所菲利浦斯博士一起为此荣获1997年诺贝尔奖。 最近几年，美国新泽西州霍姆德尔的贝尔研究所的朱棣文及其同事们采用所谓“单一射束锥陷阱法”成功地进行了用激光刹住原子运动的试验。 霍姆德尔的物理学家们首先将钠原子的运动速度降到每秒20米，然后将这些原子引入称之为“光学糖浆”的区域里，这是用6个相互交叉的激光束构成的光子区域，使来自四面八方的100万个钠原子形成高密度的原子集团。这时使用的激光束直径约1厘米。就在这里，原子的最终速度降到了每秒0.6米，运动几乎停止。这相当于温度几乎降到了绝对零度。 接着用一条聚焦的激光束对准这个原子集团，其作用是为将原子囚禁在浅“能量阱”中提供必须的磁场。只需0.5秒的时间，就成功地将原子的运动完全刹住了。这时原子是静止的，从该原子集团放射的光，能够用肉眼观察到。据这个研究小组宣称，他们用这种方法在十亿分之一立方厘米的体积内捕获了500个原子，时间约1分钟。 其后，科学家们又对电子和光子做了同样的试验，并获得了部分成功。需要指出的是，刹住电子或光子的方法与前述原子的情况稍有不同。 高速运动着的原子、电子或光子被子刹住了到底会引起什么事情呢？我们这里只对电子感兴趣。 一旦电子被锁住，在电子极近旁会产生惊人的电量！为什么？直到现在仍然无法解释这种现象。 这是为什么呢？电子与以太之间是“不润湿”的，电子对其周围的以太有很强的排斥作用。当电子在高速运动时，这种被排斥以太大部分被甩掉了，电子周围只剩下很少部分这种被排斥以太，从而电量也小。当电子静止时，电子周围的这种被排斥的以太一点也不会被甩掉，从而电量大得惊人。 于是我们就比较合理地解释了这一现象。 |
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五、磁的物理本质是以太的量子涡旋
和固体、液体、气体和等离子体四态相比，以太有它特殊的运动性质，用一句数学的语言来说，这就是以太通量的散度为0。即是封闭曲面的以太通量和与所包围体积的比值，当这体积趋于0时其极限为0。也就是说，以太从什么地方发出，通过一条闭合曲线，会重新回到原来的地方。或者说任何小的封闭区域都没有纯粹的以太通过（即是任何相同时间里进出该区域的以太通量是一样的，既无源泉，也无漏洞）。只有把以太看成是不能作直线运动仅能产生涡旋才能做到这一点。由于以太是无散的，以太一定不能作平动，因为平动就一定有散。 从整体上看，以太只能作涡旋运动，而不能被带作平动。换言之，在我们周围的空间中，只存在以太的涡旋，而不存在“以太风”。至于以太为什么只能作涡旋运动，而不能作平动，这是因为它是超流体的缘故。我们以后会用大量的事实来证明这一点。因此，流动的“以太风”虽然不存在，但以太涡旋是存在的，以太当然也是存在的了。 科学家们用试验测出，氦－４超流有一个临界流速，流速大于临界点时，通常的摩擦作用和粘滞性又会突然恢复。但当容器快速旋转时，超流部分并非如预期的那样随容器而转，出人意料的是液中出现了一条或几条相同的量子化涡线，它们是一个个小得难以辩认的漩涡，其中心的涡眼垂直延至容器的底部（如图１），超流绕着漩涡中心作相同方向的环流（如图２）。因流速随漩涡中心距离的增加而减慢，同时各漩涡也作互为中心的旋转运动。形成一种奇妙的动态结构。 |
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六、光的物理本质是交变的以太量子涡旋在以太中的传播
1、光可以旋转和具有角动量 早在20世纪初，人们就已经有了圆偏振光能够输运角动量以致引起旋转的概念。坡印亭于1909年将光与力学系统进行类比后，认为圆偏振光具有角动量。5年后，爱泼斯坦通过计算波作用在各向异性介质中感应电偶极子上的力，精确地得到引起旋转的力偶。 如果假设引起光偏振的系统由波和起偏晶片组成，这个系统当然应符合角动量守恒这一普遍规律，所以，必须承认电磁波也具有角动量，而且它的变化与晶片的角动量变化相反。具体地说，光有三类：不旋转的、左向旋转的和右向旋转的光。 1936年，美国人贝思和霍尔朋从实验上证明了上述结论的正确性。他们设计了一个圆筒型的暗箱，用一根极细的石英丝将一系列的波片和平面镜悬挂在暗箱中。将一束圆偏振光射入暗箱，结果发现波片发生了偏转。 光可以旋转和具有角动量就有力地证明了光是一种涡旋波。 2、光的特性 （1）、光是一种量子以太涡旋波 因为磁是很多个而且很小的以太的量子涡旋，对于固定不变的磁场来说，这些以太的量子涡旋转动的大小和方向都是固定的。这种涡旋会在以太中以光速传播。由于涡旋的大小和方向是可以变化的，也就是说，它可以是一种“交变”的量子以太涡旋，这种交变的量子以太涡旋的传播就是电磁波了。光也是电磁波的一部分，因此，光也是一种“交变”的量子以太涡旋波。实际上，电磁波是一种纯粹的磁波，没有一点电的成分。交变电流仅仅是电磁量子以太的涡旋源——一种受迫振动源。 （2）、光是横波 以太涡旋的切线方向是以太涡旋的线速度方向，也就是以太媒质的振动方向。而涡旋一旦生成就会由内向外传播，这种传播方向是径向的。以太涡旋传播的半径的方向和以太涡旋的切线方向是垂直的，因而光是一种横波。 （3）、光是无散波 因为以太的力学特性是无散的，以太只能以涡旋态的磁的方式存在，所以磁也是无散的。光又是交变涡旋在以太中的传播，因此光就必然是无散波了。这一结论是非常重要的，它能直接推导出光不是纵波和光速不变的结论。 （4）、光不是纵波 由弹性力学可知，纵波是一种无旋波，传播纵波的物质分子仅仅作往复直线运动——平动。而空间中的以太是无散的，只能作涡旋运动而不能作丝毫的平动（发散），也就是说，以太不能作任何的往复直线运动，因此空间的以太自然就不可能产生纵波了。这就是光不是纵波的原因所在。两个平行偏振片有一个位置恰好可以完全遮挡光的试验证明，光是纯粹的横波，丝毫没有纵波的成分。如果光有纵波的成分，纵波部分就可以通过上述两个偏振片。既然有一个没有丝毫的光通过的位置，所以光就一定不是纵波。 （5）、光速不变 光是一种无散波就能说明光速为什么不变。如果媒质不动，因为传播光的媒质——以太是无散的，在这种媒质中，以太只能被带旋不能被带散（平动），以太的涡旋只能是自扩张传播，以太不能被其它媒质带作平动（但电荷和介质外面一个很小的被吸附的表层可以带动以太一起作平动）。光是交变量子以太涡旋在以太中的传播，这种量子以太涡旋也是自扩张传播的，根本不能被其它物质带作平动，一般而言，光不能被任何宏观的东西所带作平动，因此光速就是以太涡旋在某种媒质中自扩张传播的速度。这种扩张传播的速度在固定的媒质中是不变的，光速当然也是一个恒量了。同时由麦克斯韦电磁波方程可知，介质中的光的速度是由介质的介电常数和磁导率来决定的，真空中的以太也是光的一种介质，和其它介质一样也有它固定的介电常数和磁导率，所以光在真空中的速度不需要测试，根据它固定的介电常数和磁导率，就能计算出来。因此，光在真空中的速度是不变的。 如果媒质在运动，例如流水，那么被吸附在水的质点之中的以太就会被带动，而没有被吸附的以太不被带动，总的效果相当于以太的部分被拖曳，也就是斐索实验证实了的菲涅耳曳引系数1-1/n2。也就是说：当水流动时，能部分地带动以太同其一起运动。 |
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续前
3、光的波粒两象性的物理结构 光的物理结构不但要说明光的一切特性外，还必须说明光的波粒两象性。光是一种量子涡旋波正好能深刻地说明这一问题。 磁是以太的涡旋，这种以太涡旋非常小，不是一整个涡旋，是一个个的量子涡旋，这种量子涡旋是大量的。它们的大小与相应的电磁波的波长在同一个数量级。因此磁是不连续的。同样的道理，光是大量的交变的量子涡旋在以太中的传播，光既是一种涡旋波，也是一种量子波，因此光波也是不连续的，不象机械波那样连续。光既是一种波，又是一种量子，这就是光具有波粒两象性的根本原因。所以，光子就是以太的量子涡旋，它只可以称为量子，但决不是一种粒子。 1900年普朗克在对黑体辐射的研究中，从物质的分子结构理论中借用不连续的概念提出了辐射的量子理论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以一个确定能量基元整数倍的能量从振子射出，这种能量基元称为量子，光的量子称为光子。 电子轨道服从量子规则，其原因是电子以一定的频率绕原子核运转，可以把绕原子核运转的电子看成是一个涡旋振子，这个涡旋振子就是电子轨道具有量子的含义。因此，光子并不是粒子，而是一种以太的量子涡旋振子。 一个个的以太的量子涡旋振子——光子具有量子性，而以太的量子涡旋振子的总体呈现出涡旋振子的角位移，这就是波了。这就是光的物理结构。 爱因斯坦16 岁在阿劳中学上学时，这样想到：如果以光速 C 追随一条光线的运动，那么就应该看到，这样一条光线就好像一个在空间振荡而停滞不前的电磁场。爱因斯坦所说的在空间振荡而停滞不前的电磁场好象是一对矛盾，其实不然。如果以光速 C 追随一条光线的运动，我们看到的应是这样一幅图象：这条光线由大量的一个个的以太的量子涡旋组成。因为人的速度是C，以太的量子涡旋自扩张的速度也是C，于是以太的量子涡旋看起来是停滞不前的；但是所有这些量子涡旋的角速度的大小和方向都在同步地变化，这也就是在空间振荡的电磁场。于是大量的一个个的以太的量子涡旋这就是光子，量子涡旋的角速度的大小和方向都在同步地变化这就是光的频率，一种光的量子涡旋也就是一种光波，两束相同频率的光波之间当然可以发生干涉和衍射。这也就是光具有波粒两象性的物理结构。我们可以看到，波粒两象性在这里不再是矛盾的，它们得到了美妙的统一。只不过把粒子改为量子，把波粒两象性改为波量两象性就更为贴切了。 总而言之，以太、电、磁和光都具有量子性，是某种凝聚态。我们用宏观物质的性质去猜度它们，一定是不确切的。 |
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有很多网友对光的物理结构有不同的见解。
1、例如张崇光认为光是粒群波。 这一说法主要是说光是粒子是有问题的。因为光是粒子的话，就无法解释光粒子的频率的物理意义，同时也无法解释光的干涉和衍射。所以这里只要改一个字，说成是“量群波”就完全正确了。 2、网名为探针的则认为光子是无质量带电自转的小磁针。他是这样推导的： “晶体产生旋光的物理原因：其一在旋光晶胞中存在价电子环状磁场。其二是偏振光子小磁针受晶胞磁场作用强烈，使光子偏振面必须转动偏振面才能通过旋光晶胞。 晶体的双折射和旋光，都证明光子的偏振面是可以瞬时被转动的，这就证明了光子是没有质量带电自转的小磁针！如果光子是有质量的小球体，它就是一个小陀螺。陀螺的特点是在运动中它的自转轴方向永远也不会改变。” 光子是无质量带电荷自转的小磁针的说法有如下一些问题：人们已经知道：无物质的运动。运动的一定是物质，没有物质也就谈不上运动，没有质量光子就谈不上运动。同时没有质量的光子也不会受引力场的作用。光子既然带有电荷，γ射线为什么不受电场和磁场的作用而是中性的？光子是一个小磁针的说法是完全正确的！ 光如果是一个涡旋波就不是光子了，光波中只有能量的传播，没有质量的转移。同时以太的量子涡旋是不带电的，以太的量子涡旋正好是一个小磁针！ |