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超光速科学问题学术研讨会 会 议 纪 要
2011年11月7日，《超光速科学问题学术研讨会》（Conference of Recent Advances in Faster-than-Light Research）在北京召开，会议由《科技日报》社主办，《现代基础科学发展论坛》及《前沿科学》杂志编辑部协办。会议参加者有：特邀人士、做超光速研究较为突出的专家、研究光速和相对论问题的专家、报社领导及编辑记者等共25人。会议中心议题为"欧洲科学家的超光速实验与中国科学家的责任"。会议由科技日报副总编辑刘亚东主持，科技日报总编辑陈泉涌、中国科学院院士程津培、中国工程院院士张钟华参加了会议并发表了简短的讲话。 陈泉涌总编辑首先致词说，9月22日国际上报导的欧洲中微子超光速实验是科学界的重大事件，影响大，至今社会关注度不减。CERN已宣布要重新进行实验。我们报纸有责任进行报道。科学本来就是在反复论证和争论中发展进步的，今天的会议就是要更广泛地组织科学家们交流，而且这也有利于在社会上形成关注科学发展的氛围。......中国科学院院士、全国人大常委会教科文卫委员会副主任程津培说，《科技日报》社组织今天的会议是有战略眼光的事情。因为科学研究有两种：跟踪性的和原创性的，后者是最难的，做一些非共识研究则是难上加难。然而今天来了这么多坚持做超光速研究的专家，多年来大家坚持不懈于挑战极限和追求真理，精神难能可贵，我表示敬意！欧洲OPERA实验是探索单程光速能否超c，是重大挑战性课题，关系到理论上的原始创新。科学问题有争论是正常的，对相对论提建设性意见是允许的。当前我国科学界的原创性思维很不足，故我们要提供一种宽容性的环境允许不同意见的发表。他指出，挑战现有的理论往往只能获得较少的支持，而且容易受到质疑，但正是这种在质疑声中坚持不懈地进行科学研究的精神更令人钦佩。事实证明中国科学家并不缺乏坚忍不拔的挑战精神，他们应当也可能做出原创性成果。
会议共有9个学术报告。第一位报告人是中国传媒大学信息工程学院教授、博士生导师黄志洵，他带来了自己关于超光速研究的多本著作。报告题目是"欧洲科学家的超光速实验与中国科学家的责任"。他说，应当区分对超光速研究的态度和对这次欧洲OPERA实验的态度。就前者而言，现在竟然有物理学家在报上发表文章称超光速研究为"八卦新闻"；其实，说"光速不能超过"只是相对论力学的一家之言，无论Newton力学或量子力学都不为速度设置上限。我们认为科学无禁区，在其发展过程中并不承认绝对的和永久的权威。超光速研究已在国际上开展了数十年，发表的论文估计也有200多篇（其中一些发表在著名的Nature、Physical Review上），它是严肃的科学研究！这一学科的基本任务是探索物质、能量和信息以超光速运动或传送的可能性与实现方法，迄今在欧洲和美国已有六、七个最出色的最著名的实验。中国科学家已有多位参与研究，在理论上工作有成绩，在实验上却乏善可陈。这一方面是由于缺乏科学主管单位的支持，也因为存在认识上的误区--例如用现有加速器对粒子加速并达不到光速，更别说超光速。然而这是因为现有加速器都是亚光速加速器，只有按照超光速粒子动力学和能量关系对加速器作改装，才有希望发现比光速快的奇异电子（meta-electron）。我们不必重复欧洲人的中微子实验，而应组织起来开创有中国特色的超光速实验。中国人口占世界的1/5，中国科学家当然有自己的一份责任。 中国计量科学院研究员沈乃澂为会议提供了两份内部资料：①T.Adam等174人所作文章"在CNGS束中用OPERA接收器测量的中微子速度"；②T.Feldmann所作文章"CERN与LNGS之间的GPS时间链的相对检定"。为了参会者的方便沈乃澂把两文均译成中文，而他本人提交的论文题为"从计量学角度看中微子速度的测量"。他说，在OPERA实验中粒子（中微子）飞行距离，直线距离(731278.0±0.2)m，换算为地球表面基线距离731517.461m；测量飞行时间，要把发射点CERN与接收点LNGS两地准确对钟，方法是同时观测和接收卫星上GPS发出的同一时间码。测量从2009年起历时三年，共测量16111个事件，得到光传播与中微子飞行的时间差为[60.7±6.9(统计)±7.4(系统)]ns，即中微子比光快2.48×10-5。这一测量的有效性为6σ，即置信水平0.999999998，是高精度的测量。 美国Alabama大学教授张操作了题为"超光速中微子对物理学的挑战"的报告。他说，1985年Chodos等把中微子作为超光速的费米子；同年我提交国际会议的论文认为，或许已知的基本粒子中就有超光速粒子，只是人们尚未意识到。我提出了4个理由说明，中微子是超光速粒子的最可能的候选者。这次欧洲OPERA实验结果公布后，虽然物理界一片哗然，但Nobel物理奖获得者丁肇中却表示祝贺，认为是一个极其美妙的实验。接下来张操澄清了某些误解，如超光速扰乱因果律造成时间倒流。狭义相对论（SR）虽很好描述了亚光速运动，但对于超光速动SR的时间定义失效。此外，说中微子是超光速粒子就意味着中微子"质量为虚数"，这也是误解。......随后张操介绍和评论了中国科学家在超光速研究方面所做的工作。 西北工业大学航空学院教授杨新铁（同时代表黄志洵、裴元吉）作了题为"电子的加速器超光速实验方案"的报告。他说，尽管光速比声速高几个数量级，但是声、光两方面的无量纲化后的方程是相同的，故突破"声障"的经验可作为突破"光障"的参考。利用空气动力学的数学结构可以解释相对论现象；在超光速时的数学方程是双曲型的，故在超光速区要减小能量才能加速，这对设计飞机和导弹的工程师都好理解。造成各种无限大的奇点完全可以避免。......他强调指出，"不能用现有的加速器产生超光速粒子"与"宇宙中没有超光速粒子"不是一个概念，本次欧洲中微子实验也证明了这点。过去所有加速器设计一味加大能量，这方法不能用于超光速研究。我们建议用一定方法（如反相、量子势垒等）减小能量，以期发现速度比c大的奇异电子。 中国科技大学国家同步辐射实验室教授裴元吉作了题为"超光速实验方案探讨"的报告。他说，到目前为止，带电粒子动力学都是建立在"光速为极限"的基础上，即遵循相对论力学。尽管目前建造的加速器尚未发现与此有矛盾，但所有测试粒子运动参数的方法的理论基础也是相对论，即便有矛盾也很难发现。我建议设计相速1.05c的加速管（长1.2m）；产生束团长度ps级的电子束；然后调节移相器测量不同相位时的束流能量。通过初步实验寻找疑点和原因。 北京石油化工学院教授董晋曦作了题为"我国应尽快启动光速可变验证实验的研究"的报告。他说，欧洲OPERA团队的超光速实验引起了强烈的震撼，但"不存在超光速"只是狭义相对论的一个推论，"光速不变原理"才是深层原因。把"光速不变"称为公设是不妥的，因它并非不言自明而需用实验证明。光速是否与方向无关这点一直未被实验证明，我们应当去做Einstein最担心的这个实验。在列举了中国科学家的有关工作（如董晋曦、郑铨、王汝涌、周渭）之后他指出，原始创新型实验是科学的突破点，希望科学主管部门组织力量尽快启动光速可变验证实验的研究。 国防科技大学教授谭暑生作了题为"超光速现象和标准时空论"的报告。他说，能证实超光速运动的实验结果对狭义相对论都是颠覆性的，因而按该理论去否定超光速现象的说法不可信。光速不变原理只是一种约定而未经实验检验。我于1983年建立了标准时空论，它以绝对参考系原理和回路平均光速不变原理作为基础，专著《从狭义相对论到标准时空论》已于2007年出版。这个理论与狭义相对论不同，而与量子力学一致，并且统一地描述了亚光速运动和超光速运动。另外我们已提出测量单程光速的实验方法，它在世界上尚无先例，我们希望国家主管部门给予支持。 中国运载火箭研究院北京航天自动控制所研究员林金作了题为"Lorentz变换、超光速和卫星双向时间比对"的报告。他讲了2008年完成、2009年发表的实验，它是航天界与中科院国家授时中心联合进行的，是对光速不变假设的判决性检验。实验以高精度（0.01ps）检验了Einstein在1905年同时性定义中的假设： = ，证明在A、B两钟有相对运动时不成立。此实验可作为超光速论证的实验依据，亦即Lorentz变换中分母的 因子可以不出现，因而光速不是速度的极限。这对应Einstein在1948年的单程光信号同时性定义，它有别于Einstein在1905年往返双程光信号同时性定义。应把欧洲OPERA实验结果看作超光速实验事实，即真速度超过c。 北京师范大学天文系教授曹盛林作了题为"Finsler时空及超光速运动"的报告。他说，自己在Finsler时空结构下建立了新的时空变换，新框架中超光速运动与亚光速运动是平权的。因此，无需要求作超光速运动的物质具有"虚质量"。此外，他详细说明了"时序相对性"与"时间倒流"的区别，指出逆序的出现是"用光观测超光速运动"的必然结果，是超光速条件下对因果性的新表述，而不是破坏；它仅表示用光射线追不上作超光速运动的粒子。 在9个学术报告之后，专家学者们进行了讨论。首都师范大学物理系教授耿天明说，这次欧洲人的超光速实验结果是对Einstein"限速令"的有力对抗。实际上"光速不可超越"既无实验证明也没有真正的理论证明。狭义相对论的建立除了两个假设还要加上"光速不可超越"这个条件。然而，早在1987年2月23日就已记录到了来自超新星爆发的中微子--比光早到了3小时！但后来人们却把它当作了偶然事件。中国作为一个大国应当在重大科学事件中发挥作用，要破旧立新而非维护现状。......英国诺丁汉大学中国分校副教授马青平说，过去主流物理学界往往把对相对论不利的证据晾在一边，这是不对的，例如超光速已有很多实验证据。值得注意的是，这次欧洲的OPERA实验是两地精确对钟后的单向光速测量实验。......清华大学电子工程系教授冯正和说，OPERA实验是一种点粒子测量，是否应当从波粒二象性角度再作深入分析。......西安电子科技大学教授周渭说，目前科学界工作方式一般是个人行为，对有些重大问题的研究要成为国家行为。另外，原创性研究反而申请不到基金，这个问题要解决。......此外，北京航空航天大学物理系教授江兴流、中国传媒大学信息工程学院教授逯贵祯、首都师范大学物理系教授沈京玲、海军装备部某部高级工程师黄德民，都发表了很好的意见。 最后，黄志洵教授对会议作了简单的总结。他说，欧洲科学家团队超光速实验的成功，对中国科学家是很大的鼓舞。他们那种不墨守成规的无畏精神，团队大协作研究重大问题的方法，在测量工作中精益求精的精神，都很值得我们学习！据报道，Nobel物理奖获得者丁肇中、李远哲都肯定了这个实验，称之为美妙的实验并表示了祝贺。其实，就算这个实验有什么问题，超光速的证据仍然很多，并将继续研究下去。中国人在实验方面是落后了，但本次会议上已提出来一些建议，希望获得科学主管部门的重视与支持。当前搞大协作我们可能做不到，但开展一些小协作仍是可能的和必要的，让我们继续努力！ 由于本次会议取得了成功，《科技日报》于11月10日在头版作了简短报道。文章由记者曹丙利撰写，标题为"挑战传统非常困难，但也应该勇敢去做--超光速科学问题座谈会侧记。"......与会的专家学者们感谢《科技日报》对重大科学问题的关注和对科学家们的支持！ （无忧仙人代发） |