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Vp*Vg=c2----超光速不存在
[楼主] 作者:tzj321  发表时间:2012/03/08 08:35
点击:5308次

光是宇宙中最快的使者吗?物体的运动速度有可能超过光速吗?每一个对科学充满了幻想和好奇的人都不免提出这样的问题。
人们也总是做各种各样的实验来试图突破光的速度,有很多人甚至声称已经突破了光速的极限,但不久就会发现实验所存在的局限,各种实验总是不得不以失败而告终。
人们提出存在超光速的依据之一,就是相速度相速度Vp=c2/v。但,相速度不是光子的运动速度。但这究竟是怎么一回事呢?
2005年,5月25日,我在央视论坛用网名根一木11发帖《关于E=hν λ=h/mv二重性的再认识》一帖中,提出重要的关系式:
Vp*Vg=c2
该公式表明,当粒子的运动速度Vg加快时,其相速度Vp就会相应的减小,从而保证粒子相速度和群速度的乘积恒为定值,既保证光速恒为定值。

关系式Vp*Vg=c2我们可以做如下理解:
Vp*Vg=c2/v * v2/v=c2
我们可以看到,相速度和群速度具有完全相同的形式。我们不能紧紧凭Vp=c2/v就断定存在超光速,那是没有任何根据的。
有人根据量子力学的某些结论来反对相对论的光速不变原理,这更是本末倒置。要知道,量子力学本身就建立在爱因斯坦光子说的假设基础之上,用它来反对相对论,更是荒诞至极。

     该文引用网址:http://forum.home.news.cn/detail/95160216/1.html

作者通讯地址:tzjk32111@126.com

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-264569.html[复制地址]
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 [2楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/08 09:53 

E=hν, λ=h/mv
这两个式子该怎么理解?
前者只适用于光子。后者则适用于所有微观粒子。
为什么λ=h/mv适用于所有微观粒子?
因为一切粒子都服从F=mvv/r这个向心力的公式。
波动的本质就是物体受两个不同方向的力而引起的曲线运动。主要是微观粒子一方面受到场的吸引力,另一方面自身的能量为突破吸引力的阻挠而产生的离心力。两个力综合作用,就形成了曲线运动和圆周运动。
[楼主]  [3楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 10:43 

实际上,E=hν, λ=h/mv 无论对于光子、微观实物粒子、还是宏观物体,它们都是成立的。这一点,已经得到了理论上的证明,并且成功的解释了戴维森-革末的电子衍射实验和康普顿效应实验。
经典力学之所以不能解释微观粒子的运动,主要是因为其模型过于理想化。
我们知道,物体内部有很多不同的分子构成,这些分子时时刻刻在运动,他们的运动的结果导致了整个物体存在着振动,正是这种振动才是形成物质波动的根源。而经典力学忽略了这些振动,不能解释物质波的形成也就不足为奇。
 [4楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/08 11:22 

E=hν, λ=h/mv 无论对于光子、微观实物粒子、还是宏观物体,它们都是成立的。
=============================================================================
这个观点是错误的。低速的电子的能量不等于mvv,但是根据λ=h/mv 可以得到mvv=hν。

戴维森-革末的电子衍射实验和康普顿效应实验
==============================================
前者证明了电子的λ=h/mv,即电子在原子里作的是圆周运动。
后者证明了光子的粒子性,以及它同时满足能量守恒和动量守恒。
E=hν是普朗克根据黑体辐射的实验结果用数列推导出来的。
各个实验有各自的结果,不要混为一谈。
 [5楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/08 11:31 

当粒子的运动速度Vg加快时,其相速度Vp就会相应的减小
=======================================================
这个观点是有道理的。但是它恰恰是光速可变的证明。静系的光进入动系后,为保持光速的相对不变,即对动系为c,速度必须加快为c+v,但是光子的自旋速度变慢,即相速度变慢,形成红移。
光速就是Vg,绝不是相速度Vp与光速Vg的乘积的开方。光的相速度大于光速。
[楼主]  [6楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 12:18 

回4楼:
其实,你对于德布罗意物质波假设只是一知半解,更谈不上精通。“E=hν, λ=h/mv 无论对于光子、微观实物粒子、还是宏观物体,它们都是成立的”,这个观点错误不错误,不是你和我说了就算的,而是需要理论证明的。
另外,你对于狭义相对论的理解有误。狭义相对论只适用于惯性系,你把适用于惯性系的光子推演到非惯性系,是不合适的。任何真理,都只在一定范围内适合,突破它的范围,就是谬误的。
[楼主]  [7楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 12:22 

科学既不能限定已知的结论,但也不应该发表任何没有依据的言论。
 [8楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/08 12:30 

“E=hν, λ=h/mv 无论对于光子、微观实物粒子、还是宏观物体,它们都是成立的”,
=================================================================================
如果这样,那么电子的能量E=mvv,与E=mcc不符合。 推导如下: λ=h/mv =v/ν (波长等于速度除以频率) 去分母: hν=mvv 如果hν等于电子的能量,那么电子的能量就不是mcc,而是mvv。
[楼主]  [9楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 13:22 

E=mvv不是电子的动能,与E=mcc类似,但和E=mcc有着不同的物理学意义,而不能混为一谈。具体来说,
hνg=mv2,hνp=mc2.
 [10楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/08 15:31 

E=mvv不是电子的动能,与E=mcc类似
==================================
E=mcc是原子、电子、质子、中子变成光子后光子的动能,而电子的动能按照牛顿力学,应该是0.5mvv,按照相对论应该是mc2-m0c2或(γ-1)m0c2。电子的能量应该是mcc。
你说,E=mvv,是电子的什么能量?与mcc类似,就应该是变成光子的动能,但是变成光子的动能是mcc而不是mvv。
[楼主]  [11楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 15:53 

mc2是粒子的总能量,但mv2显然不是,但它与粒子的动能有关。
既然你提到相对论的动能,那么,mv2确实与mc2-m0c2有关联,你不妨自己做个推导。通过认识mc2-m0c2与mv2之间的关系,我们会认识到相对论的精妙之处。
[楼主]  [12楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 15:53 
[楼主]  [13楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/08 15:59 

如果你有兴趣,你可以给我的邮箱:tzjk32111@126.com写信,我把论文《E=hν λ=h/mv的二重性与狭义相对论》发给你。
 [14楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/08 19:03 

mv2确实与mc2-m0c2有关联
===========================
mc2-m0c2在v不大时近似于0.5mvv,而不是mvv。在v速度很大时随v趋向于c,逐渐趋向于mcc。
我的邮箱是:zhoxan@126.com
相对论在应用洛伦兹变换上有一些进展,譬如物体的精确动能=mc2-m0c2,而不是0.5mvv。但这是主要是洛伦兹变换的功劳。
 [15楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2012/03/08 20:52 

光在密度不同的介质中的速度差异很大,光在太空中的速度最小,在空气中的速度稍大一些,在水中的速度约40万公里每秒,在玻璃中的速度大约45万公里每秒。
我的观点与教科书大相径庭,如果有谁不服的话,我们可以展开讨论。
[楼主]  [16楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/09 08:20 

光速问题,关系到相对论的根基,是现代物理学发展的根本,因此有必要就此问题展开科学的交流和讨论。
15楼,光在玻璃中的速度45万km/s是你亲自测量出来的呢?还是你凭空想象杜撰出来的呢?光在玻璃中的速度,大约为真空中的2/3,即20万km/s.真不知你的是怎么来的?
 [17楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2012/03/09 19:57 

对【16楼】说:
光在水中的速度,我是根据盛满水的容器看上去变浅的原理推算出来的,并且我还有旁证(暂且不说)。你说的光在水中的速度是书上说的,难道你就没有怀疑过吗?在水中测量光速是极其困难的。光在水中用不了20米就会被吸收掉,在如此短的距离内测量光速,误差会很大,即使有人测量过,他的结果也是错误的。况且,现代物理学对光的认识存在原则性错误。
 [18楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2012/03/09 19:57 

对【16楼】说:
光在水中的速度,我是根据盛满水的容器看上去变浅的原理推算出来的,并且我还有旁证(暂且不说)。你说的光在水中的速度是书上说的,难道你就没有怀疑过吗?在水中测量光速是极其困难的。光在水中用不了20米就会被吸收掉,在如此短的距离内测量光速,误差会很大,即使有人测量过,他的结果也是错误的。况且,现代物理学对光的认识存在原则性错误。
 [19楼]  作者:wxlxa  发表时间: 2012/03/09 20:34 

光速是否可超?从理论上讲可超(相信相对论的人还不同意),从实验上说现在还没法回答。
[楼主]  [20楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/10 09:19 
 [21楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2012/03/11 20:30 

电流的速度远远超过光速。原子核内,力的传递速度超过光速千倍万倍也不止。我的观点有点骇人听闻,但我相信科学的发展终将会证明我的观点是正确的。
 [22楼]  作者:今正日  发表时间: 2012/03/12 09:50 

楼主别出来丢人现眼了,你引用的那个根本就不是普遍公式
 [23楼]  作者:今正日  发表时间: 2012/03/12 10:03 

楼主别出来现眼了,你引用的那个根本就不是普遍公式。随便举个反例:

介质里的电磁波相速度Vp=1/sqrt(介电系数*磁导率)=c/n<c (c是真空光速,n>1折射率),群速度Vg也差不多是这个值(之所以说差不多,是因为介质多少是存在色散的。但在绝缘介质里相差不会很大,可参见张克潜、李德杰合著的教科书),所以Vp*Vg~c^2/n^2,比c^2小.

 你那个公式本身就有局限性,其结论的正确性也就可想而知了。

[楼主]  [24楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/14 11:14 

光在介质中的速度小于光速,并不是说Vp*Vg=c2不成立,而恰恰反映了Vp*Vg=c2的正确性。由于光子在介质中的运行速度小于光速,因而但个光子的动能变小,剩余的能量则转化为光子在介质力场中的势能,这时光子的总能量仍为mc2,根据物理学对相速度的定义Vp=E/p=mc2/mv=c2/v,这时光子的相速度仍大于c.而其群速度Vg<c.这是仍满足关系式Vp*Vg=c2。
光速极限原理不是说光的速度只能永远是光速,而是说光在真空中的速度是物体速度的极限,不可超越。光速不变,也不是指光的速度不可变化,而是指光在同一种介质中的速度恒定不变。
你所说的“介质里的电磁波相速度Vp=1/sqrt(介电系数*磁导率)=c/n<c (c是真空光速,n>1折射率),”则明显与事实不符。因为如果介质里的电磁波Vp<c,根据Vp*Vg=c2,则必有Vg>c.这必将与折射定理相矛盾,是不可能的。
 [25楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/03/14 12:24 

我认为一楼的“Vp*Vg=c2
该公式表明,当粒子的运动速度Vg加快时,其相速度Vp就会相应的减小,从而保证粒子相速度和群速度的乘积恒为定值,既保证光速恒为定值。”
理解反了。根据相速群速定义,我们不能说“Vg加快,Vp减小,是为了保证光速恒为定值”,我认为应该反过来说,才合理一些,即“由于光速恒为定值,所以Vg加快,Vp减小”。

Vp超光速,没有物理意义,因为Vp不携带任何信息和能量。
[楼主]  [26楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/15 10:42 

沈教授好:
在相对论里,光速不变是根基。而根基则是一切变化之母。一切问题的探讨最终要归结到其根本上。
如果把光速不变原理已经看做真理的话,你的解释无疑是对的。但对于从理解光速不变原理的角度来看,我的解释似乎更好一些。
反相论者反对相对论大概有两方面的理由:一是光速不变原理。他们对于光速为何总保持不变持怀疑态度。二是光速极限原理,他们认为光速不可能是速度的极限,于是提出了超光速的设想。
这方面美籍华裔物理学家王立军2000年就做过这方面的实验,声称测得的光速为310万km/s。我看到大连半岛晨报的报道后,当时就给半岛写信,认为光速极限不可能突破。事情果真如我所预料的那样,事到今天也没有得到进展。
2005年,我在央视论坛和版主精灵U讨论了光速的事情。认为,光速不变原理和光速极限原理不能从单方面理解,而必须把它们联系起来理解似乎更好一些。于是提出了关系式:Vp*Vg=c2 。我们仅从群速度,或是仅从相速度是无法理解光速是如何不变,或是光速如何是速度的极限的,令人欣喜的是,把它们联系起来后,理解光速不变原理就顺畅得多了。
只有理解了光速不变原理,才能更好的理解相对论。那样,反对相对论的声音也就会消弭于无形。
 [27楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/03/15 11:46 

对【26楼】说:
这方面美籍华裔物理学家王立军2000年就做过这方面的实验,声称测得的光速为310km/s【【沈回复:王立军2000年测到的光速群速是-c/310,本身小于光速,但因为带负号,所以具有超光速效应,好比“时间翻转”。】】

我看到大连半岛晨报的报道后,当时就给半岛写信,认为光速极限不可能突破。事情果真如我所预料的那样,事到今天也没有得到进展。
2005
年,我在央视论坛和版主精灵U讨论了光速的事情。认为,光速不变原理和光速极限原理不能从单方面理解,而必须把它们联系起来理解似乎更好一些。于是提出了关系式:Vp*Vg=c2 。我们仅从群速度,或是仅从相速度是无法理解光速是如何不变,或是光速如何是速度的极限的,令人欣喜的是,把它们联系起来后,理解光速不变原理就顺畅得多了。

 

【【沈回复:大家知道,Vp*Vg=c2对于任意物质波(德布罗意波,即电子、质子波)也是成立的。但物质波本身不具有“光的速度”,所以,Vp*Vg=c2只是体现相对论的一个关系。仅仅是一个关系,没有相对论就推不出这个关系,所以,应该是先有相对论的原理,然后才导出这个关系。

 

至于“Vg加快,Vp减小,是为了保证光速恒为定值,从因果性讲,这个含义不足。如果你硬要这么理解,也不是什么坏事。

 

另外,值得说明,对于介质内的光波,Vp*Vg=c2并不成立(但在等离子体内的光波,Vp*Vg=c2还是成立的。因为等离子体内的光波,好似带了一个有效质量,其能量动量数学结构与物质波(德布罗意波,即电子、质子波)能量动量是一样的)。除了等离子体内的光波,对于一般介质内的光波,Vp*Vg=c2不成立。】】

 
只有理解了光速不变原理,才能更好的理解相对论。那样,反对相对论的声音也就会消弭于无形。 【【沈回复:这无助于让“反对相对论的声音也就会消弭于无形”,因为Vp*Vg=c2只是体现相对论的一个关系,没有相对论就推不出这个关系。】】】
 [28楼]  作者:周宪  发表时间: 2012/03/15 12:32 

光速在某重力系里有固定的数值,不过是麦克斯韦理论的推论,与相对论没有什么关系。
相对论指鹿为马,明明洛伦兹变换是建筑在光速可变的基础上的,却偏偏要说成是不变。
相对论的光速不变违反了人们天天在实践中无数次证明的常识,当然是错误的。但是相对论的错误并不仅仅在于此。相对论已经黔驴技穷,无法应对反相者的批评,只能做缩头乌龟,挂免战牌。
[楼主]  [29楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/15 17:52 

沈教授说的没错。“Vp*Vg=c2”确实是相对论光速不变原理的要求。我们想一想,对于任何自由运动的粒子,为何其群速度和相速度的乘积恒为定值,这里面蕴含怎样的物理学涵义,确实应该引起我们的思考。
应该准确的说,“Vp*Vg=c2”是光速不变原理的体现,反映了光速极限原理和光速不变原理的内在联系。
[楼主]  [30楼]  作者:tzj321  发表时间: 2012/03/15 17:52 

沈教授说的没错。“Vp*Vg=c2”确实是相对论光速不变原理的要求。我们想一想,对于任何自由运动的粒子,为何其群速度和相速度的乘积恒为定值,这里面蕴含怎样的物理学涵义,确实应该引起我们的思考。
应该准确的说,“Vp*Vg=c2”是光速不变原理的体现,反映了光速极限原理和光速不变原理的内在联系。

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