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磁场是物质挑战光速 关键字：磁导率 多普勒效应 相对论 光速 能量守恒定律 作者：吴兴广 为什么光在真空中的速度是c?因为光在真空的传播速度与真空磁导率与真空电容率有关。为什么在真空中各个方向传播速度都是c?因为真空的各向平等性. 麦克斯韦提出电磁场是一种物质。麦克斯韦觉得，虽然超距作用能够满意地计算出很多电磁现象，但是，超距作用不能解释整个图案。麦克斯韦主张用场论>解释：早在铺洒铁粉之前，磁铁就已经在四周产生磁场；不论铺洒铁粉了没有，磁场都存在；磁铁并不是直接施加力量于铁粉，而是经过磁场施加力量于铁粉；也就是说，铁粉感受到的是磁场的作用力。在遥远的那一端的铁粉怎么知道这一端有一块磁铁？超距作用是否违反了局域性能量守恒定律>？这两个电荷之间到底是真空，还是存在着像乙太>一类的某种传播电磁讯息的媒介？麦克斯韦希望能够给予这诸多问题合理的解答。麦克斯韦这样陈述: 阅读以上短文我们我们看到1,早在铺洒铁粉之前，磁铁就已经在四周产生磁场；不论铺洒铁粉了没有，磁场都存在；磁铁并不是直接施加力量于铁粉，而是经过磁场施加力量于铁粉；也就是说，铁粉感受到的是磁场的作用力。在遥远的那一端的铁粉怎么知道这一端有一块磁铁？超距作用是否违反了局域性能量守恒定律>？这两个电荷之间到底是真空，还是存在着像乙太>一类的某种传播电磁讯息的媒介？(这里存在着像以太一类的某种传播电磁讯息的媒介指的是电场与磁场。） 2，1）借着研究在介质内某种张力和运动状态的机械结果，借着将这些机械结果与观测到的电磁现象相比较，开辟出一条思路，2）......我现在提议，从机械观点来检验磁场现象，并且辨明介质的哪种张力或运动，能够制造出观测到的机械现象。（---------提出磁场是一种与机械介质一样或者相似的媒介物质。磁场是存在与磁体周围一种介质，磁体通过这种介质施力与磁粉。）电磁场是无源场，是一种没有磁体的场，是一种物质。 下面我们带着电磁场是一种弹性物质的观点分析一下光的传播。我们知道光的传播速度是c.  ［米／秒］是电磁波传播于自由空间>的速度.其中， 是磁常数>， 是电常数>。由此我们知道光在真空的传播速度与真空磁导率与真空电容率有关，在媒质中传播与媒质的磁导率与电容率有关。电磁场中的磁场传播与磁导率有关，电场传播与电容率有关。磁导率与电容率的大小与媒质的性质有关，与真空的性质有关。就是说电磁场这种物质的振动传播速度与电磁场经过的媒质性质有关。与光源的运动与否无关，不过这里不可理解为光速不变原理。 光也有多普勒效应。为什么有多普勒效应呢？无论是机械波还是电磁波，振源的移动不影响波在介质中的传播（包括电磁波在真空的传播）速度。振源的移动改变的是第一列波与第二列波间的时间差，即接受频率。 如果我们用空间或介质的各向相同性，解释（光)多普勒效应，就会发现光源的运动对光在介质中或真空中的速度没影响，不过这不是光速不变，相反，光速可变。空间或介质的各向相同性指的是，空间的各处平等性，光在真空或均匀介质中的传播速度是各个方向都一样的，相同的时间内经过相同的空间。根据1）真空的性质（指真空磁导率与真空电容率）决定光在真空的传播速度，2）真空的各向相同性，决定光在真空的传播速度是各个方向都一样的，3)电场磁场是一种物质 机械波，声源处于介质中，向各个方向传播的速度相同（为什么各向速度都相同？因为空间的各向相同性。）；例如，振源处于水中，向各个方向传播的速度一样；产生一个以振源为球心的球波。场是一种（弹性）物质，电磁波是一种物质波（不是我们所说的德布罗意波），电磁场在真空传播的速度各向都相同，是一个一振源为中心的球波。 当水向某一方向流动时，由于水的性质没有改变，所以声波在水中的传播还是原来的速度，这可有与水相静止的观察者得出结论。由于水的流动，水的各向相同性不再存在，声波在各方向的传播不再相同。由于水的运动，水的各向相同性不再存在，也适用于电磁波，例如裴索实验。裴索实验中，由于水的运动，使水的各向相同性不再存在，使 光在水流中相反的方向传播的速度不一样。电磁场这种物质在介质中的振动传播，传播的速度与介质的磁导率与电容率有关，即与介质的性质有关，性质不变，传播速度不变；但是，不是唯一条件。当介质的性质不变时，速度就是唯一值吗？不是，还与空间的各向相同性有关。当介质的运动改变空间的各向相同性时，速度发生改变。虽然介质的运动不改变介质的性质，不改变介质的磁导率与电容率，但不是光速不变。 运动状态不同的物体，空间的各向相同性不同。空间的各向相同性对静止的物体指的是电磁波以静止的物体为中心，向各个方向传播的速度都是一样的，在相同的时间内经过相同的空间；对运动的物体指的是以 运动的物体为中心，向各个方向传播的速度都是一样的，在相同的时间内经过相同的空间。 物体存在与空间，物体的运动是在空间的运动。不过静止的物体与运动的物体的空间描述有一些相同的地方，还有一些不同的地方。 我们先回顾一下，伽利略的大船。"1632年，伽利略出版了他的名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。书中那位地动派的"萨尔维阿蒂"对上述问题给了一个彻底的回答。他说："把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐口，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力。你双脚齐跳，无论向哪个方向跳 过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快，你跳向船尾也不会比跳向船头来得 远。虽然你跳到空中时，脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面，你也并不需要用更多的力。水滴将象先前一样，滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾。虽然水滴在空中时，船已行驶了许多柞(为大指尖到小指尖伸开之长，通常为九英寸，是古代的一种长度单位)。鱼在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部来得大；它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后，蝴蝶和苍蝇继续随便地到处飞行，它们也决不会向船尾集中，并不因为它们可能长时间留在空中，脱离开了船的运动，为赶上船的运动而显出累的样子。"
萨尔维阿蒂的大船道出一条极为重要的真理，即：从船中发生的任何一种现象，你是无法判断船究竟是在运动还是停着不动。现在称这个论断为伽利略相对性原理。 用现代的语言来说，萨尔维阿蒂的大船就是一种所谓惯性参考系。就是说，以不同的匀速运动着而又不忽左忽右摆动的船都是惯性参考系。在一个惯性系中能看到的种种现象，在另一个惯性参考系中必定也能无任何差别地看到。亦即，所有惯性参考系都是平权的、等价的。我们不可能判断哪个惯性参考系是处于绝对静止状态，哪一个又是绝对运动的。 伽利略相对性原理不仅从根本上否定了地静派对地动说的非难，而且也否定了绝对空间观念（至少在惯性运动范围内）。所以，在从经典力学到相对论的过渡中，许多经典力学的观念都要加以改变，唯独伽利略相对性原理却不仅不需要加以任何修正，而且成了狭义相对论的两条基本原理之一。" 我们对以上的分析就是"从船中发生的任何一种现象，你是无法判断船究竟是在运动还是停着不动。现在称这个论断为伽利略相对性原理。
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