http://blog.sina.com.cn/s/blog_49905be30102vd58.html |
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==== 或许,是由于微带线的电感性质,导致长的铜导线输出电压比较高(图中蓝线)、电压峰值出现的时间不同。 |
:刚才搜索,微带线【适合制作微波集成电路的平面结构传输线。】。因此,修改为,
或许,是由于电感性质,导致长的铜导线输出电压比较高(图中蓝线)、电压峰值出现的时间不同。 |
:刚才搜索,微带线【适合制作微波集成电路的平面结构传输线。】。因此,修改为,
或许,是由于电感性质,导致长的铜导线输出电压比较高(图中蓝线)、电压峰值出现的时间不同。 |
引用【作为交流电源的信号发生器在输出端有一个“双通”元件,分别连接一根短的铜导线以及一根长的铜导线。短铜线长度为0.4m,长铜线长度为6.4m。二根铜线的另一端分别连接到数值示波器的二个输入通道。示波器显示的红线代表通过0.4m导线的信号,蓝线代表通过6.4m导线的信号。示波器显示图像的纵座标代表测量到的电压,横座标代表测量到的时间。这样,通过二根不同长度的导线的时间差就在示波器上明确地显示出来,并可以定量地记录下来。下图是一个例子......
.......在图中,信号频率是 6MHz,二条竖的黄线的间距标记了短铜线的红线比长铜线的信号提前了1.6纳秒。换算出交流电场的速度,超过光速12倍。】 ==== 或许,是由于微带线的电感性质,导致长的铜导线输出电压比较高(图中蓝线)、电压峰值出现的时间不同。 |
1楼提到的文章,其中没有说明【由于金属导线自身分布电感的存在,产生了时间延迟】、其中【换算出交流电场的速度,超过光速12倍】是以交流电场的标准传播速度为基准吗?【超过光速12倍】会不会是“乌龙球”呢? |
一些不懂测量方法的人也要做高精实验。他们的实验方法连我都不认可。哪有这么简单就能测量出来的?
几个问题都没有搞妥当就盲目实验。 1、导线电感按直导线计算 导线的形状实际上是闭环的,这其中包括两仪器共地的部分。短导线的闭合面积小,长导线的闭合面积大,最起码要按单圈空心电感计算,还要把导线形状搞成规则形状,比如圆环状,这才能近似计算出电感量。因此这个电感值也是不可信的。 最有效的方法是,使用电桥测量实际电感。高精度电桥我自己都有,偌大大学没有这个设备吗?真令人可发一笑。 2、串联电感和输入电容组成了LC滤波电路,造成测试频率越高,相移越大。 3、高频信号传输没有考虑阻抗匹配,造成信号在导线终端产生回波。没有考虑在信号源端和输入端加接无感终端电阻。没有搞过高频电路的人怎么懂得几十、几百传输阻抗的线路和怎样和1MΩ输入阻抗的终端的连接?张操不懂,樊京也不懂吗?后者好像还是搞电学的。 4、实验精度没有可信度 “时间延迟测量的精度不超过1.0 ns”完全是臆判。 5、论文怎么连最基本的常识都忽略了 文章中关于计算电场速度和延迟量关系的公式一个没有。就这文章还能上《现代物理》?真令人汗颜。 |
电流的速度远超光速,真空中的光速最慢,可就是有人不相信。我早就发现原子理论和电磁理论存在严重错误,但很多人中毒太深了。
现在很多人认识到了相对论的荒谬性,那只是五十步笑百步。 |
这是一个伟大的实验,必将载入史册!原来认为电流的速度等于光速不过是主观臆想,根本没有实验依据! |
如果某人100米跑步时间是t1, 1000米跑步时间是t2,但我们不可能使用900/(t2-t1)来表示他在900米中的平均速度。万一他在100米跑步时是慢腾腾跑,导致t1约等于t2,但是这不等于说他在900米中的速度是超光速(根据“900/(t2-t1)”,如果t2接近于t1,是超光速,但实际不应该是这样)。这是因为在100米内的速度过低,造成了900米内的“超”光速。 |
这就好比我慢跑,用2分钟跑完100米,但快跑,用2分零一秒跑完1000米,我们不能认为后者这延迟时间(1秒)跑完了900米,得到“超”光速的结论。 |
对张操、廖康佳、樊京“导线中交流电场时间延迟的测定”内的“超光速”的解释:
“导线中交流电场时间延迟的测定”需要考虑长、短导线彼此之间的互感和电容(导线自感和自身电容都可以不计)。 先来看一个理想的例子(两根平行无限长直导线的每单位长度电感)。根据D. K. Cheng教材p.184(中文译文本),两根平行无限长直导线的每单位长度电感L'=(μ0/π)(1/4+ln(d/a)), 其中a为直导线截面半径,d为两根平行直导线之间的距离(当然,d也不能太大,否则超过导线长度,就不是“无限长直导线”了),其中μ0/(4π)是孤立直导线每单位长度电感,(μ0/π)*ln(d/a)是每根导线上接收到的每单位长度互感。一般来说,ln(d/a)远大于1/4 (如你们的实验,导线半径是a=0.5毫米,设两根导线之间的距离是d=20厘米,那么d/a=400, ln(d/a)就是1/4的几十倍)。所以,我们得到结论,两根平行无限长直导线的每单位长度电感中,互感比孤立自感要大几十倍。自感可以不计。你们的每单位长度的电感L'=L/l=2*10*(-7)*(Ln(2l/r)-0.75),属于导线自感,比起互感来,也可以不计。 以上针对的是“两根平行无限长直导线”。在你们的实验中,也是有两根(长、短)导线,但长度有限,也不一定平行,故而需要重新算互感:根据D. K. Cheng教材的算法,导线的单位长度电感L'是把自身孤立电感与互感系数加起来。根据上面的估算,比起互感来,自身孤立电感(自感)可以不计。于是我们就算互感: 根据D. K. Cheng教材p.185, 长、短导线互感系数的求法是:L=μ0/(4π)*(dl1)*(dl2)/R的双重积分(dl1是短导线长度的微分,dl2是长导线长度的微分,R是两导线电流元之间的距离)。于是短导线单位长度互电感是μ0/(4π)*(dl2)/R的积分,长导线单位长度互电感是μ0/(4π)*(dl1)/R的积分。由于你们的实验中,长、短导线长度之比是15以及23倍,因此,短导线单位长度互电感(L'=μ0/(4π)*(dl2)/R的积分)将是长导线单位长度互电感(μ0/(4π)*(dl1)/R的积分)的15以及23倍。 据David K. Cheng “电磁场与电磁波”书籍第九章“传输线理论及应用”p.293(中文译文本),波沿着传输线的传播速度是u=1/(L'C')^(1/2), 这里L'是每单位长度的电感,C'为每单位长度的电容。由此,短导线内的电波速度只是长导线内的电波速度的1/(15)^(1/2), 1/(23)^(1/2)倍, 大约1/4到1/5倍。 此外,长、短导线之间也构成电容。那么长、短导线上的每单位长度上的电容C'是多少呢? 与互感类似,这个互电容C是共享的,那么在短导线看来,自己单位长度上得到的电容是C'=C/l1, 长导线单位长度上的电容是C/l2. 短导线上电力线密集,短导线单位长度电容C'是导线单位长度电容的15以及23倍。根据波沿着传输线的传播速度是u=1/(L'C')^(1/2),短导线内的电波速度只是长导线内的电波速度的1/(15)^(1/2), 1/(23)^(1/2)倍, 也是大约1/4到1/5倍。 总而言之,综合以上两个因素,考虑长、短导线彼此之间的互感和电容(导线自感和自身电容都可以不计),短导线内的电波速度只是长导线内的电波速度的1/16到1/25倍. 因此,短导线内的传播时间其实不能忽略,可以与长导线内的传播时间比较(其实基本就是相等,如:当长、短导线长度之比是16,那么长、短导线速度之比也是16;当长、短导线长度之比是23,那么长、短导线速度之比也是23),长、短导线内信号是同时到达的,这造成了表观上的“超”光速。 所以,所谓把速度定义为 v = (l2-l1)/t,有超光速,其实是因为t(时间延迟)几乎为零造成的假象。 SHEN JIAN QI |
个信号源发出的信号是从两根线引出的,其中一根是信号线(红线),另一根是信号地线(黑线)。
在两根线上连接上外电路就构成了回路。这个外电路可以是电气元件之间的并联或串联,本实验是串联,其中一个元件是示波器,另一个元件是由长(短)导线等效出的电阻、电感、延迟线串联电路。 实验的愿望是好的,但是方法的错误导致了整个实验结果不可信。 首先,信号源发出信号不像自来水厂通往住户的水管。水管是什么情况呢?水厂一端的的阀门开度呈周期性变化,就造成管内的水压力也呈周期性波动。这个压力波动以水中声速向住户端传播。这个波动的传递时间取决于管路长短。波动到达住户的时间就是,总长度/声速。 但是电路则不同,它输出的电压是两个引出端间的电压。一个信号源的交流信号输出,你把示波器的地和探头接在信号源输出线的两端,你可以任意对调线的位置,示波器图形不变(正弦波时)。这种电压输出表现在输出线上是差动的。现在在输出端连接一对很长的平行导线A、B,导线终端连接在一起,构成回路。两输出端的电位变化会同时沿平行线前进,并且速度相同。把两个电气元件a、b分别串联到A、B线上,但是距离信号源的距离不同,比如说a距离信号源远(比作6米线),b距离信号源近(0.4米)。那么哪个元件的输入端先感受到信号的波动呢?显然是b的输入端之一(该试验中这端是示波器的信号输入地),而示波器的真正信号输入端,此时还没有接收到变化。于是示波器输入端上就已经产生了电位差,这时实际上示波器已经有信号了,这个时间是导线B中的信号延迟。因此,示波器中看到的波形并不是完全是长线的信号过来后才开始产生的。 这个方案的原理是错误的,再加上不认真计算分布参数的影响、采用忽略的办法都是不可取的。 这个实验要想取得成功,要采用差动输出的信号源、差动输入的示波器。各组差动信号要使用光耦隔离,不能使用现成的示波器和信号源。要用定制产品,但这显然对一个学校来说是难事。省钱的办法是,自己制造隔离电路。信号发生器输出连接一个一分二的隔离差动驱动器的输入,它的输出是相互电隔离的A、B两路差动输出,共四条线。电源采用两个DC-DC分别对A、B供电。使用适当的可调元件如电位器、可变电容调整延时,使两输出完全同步。 示波器输入也采用模拟隔离法进行,比如简单地用超高速线性光耦也可以,因我们只对过零点感兴趣,因此电路对其他部分的放大的要求可不必太高。 因为采用了信号源的两路隔离,因此示波器端的隔离也可以省去。 实验方法: A差动输出,连接短的平行线接至示波器A输入作为波形基准,B差动输出,连接长的平行导线B,连接至示波器B输入端口。 因为采用了差动电路,平行导线(比如使用电视天线用的300欧平行导线)具有特性阻抗固定的特点,也没有了导线包围面积形状的造成电感量不同的困扰。在低阻抗信号源上输出的差动线上,信号源端每线串联一个150欧电阻。匹配输出阻抗为300欧。在示波器终端,并联300欧电阻在差动输入上。 这样才是一个良好的测试环境了。 |
能认为一般光学电磁实验真的验实了超光速了吗?
相对论说“粒子不可超过光速”,针对的是能量-动量具有如下平方色散关系E^2=p^2*c^2+m0^2*c^4的普通粒子。因此,如果色散关系不满足E^2=p^2*c^2+m0^2*c^4的粒子,不排除其有超光速的可能,如虚粒子,就不满足色散关系E^2=p^2*c^2+m0^2*c^4,虚粒子是可以为超光速的(虚粒子是相对论量子场论的中间过程中的粒子)。此外,m0^2可以小于0,这样也有超光速。Higgs机制的前身(对称破缺前),其实就是一种“快子”,快子不稳定,会发生对称破缺。快子是庞加莱群的一个表示。这些都是相对论性的理论。所以,相对论本身并不排斥“超光速”。 有人说,隧道效应也是超光速的。隧道效应中,粒子动量为虚数,也受量子论能量-时间测不准关系的制约,在测不准关系下,粒子是虚粒子,因此不排除其超光速的可能。除了隧道效应和虚粒子情形,一般光学电磁实验真的验实了超光速了吗?我不这样认为。 例如,最近张操先生等人的实验,将MHz波同时输入两根长短不同(6.4米和0.4米)的导线,发现在长导线中的电波比短导线中的电波延迟纳秒量级(Δt)到达终点,这意味着电波速度v=(6.4-0.4)/Δt大于真空光速c。但我认为,公式v=(6.4-0.4)/Δt成立的前提是长短导线内的速度相等。但如果长短导线内的速度差别很大(且短导线内波速很小),那么v=(6.4-0.4)/Δt就不能用。我发现,考虑两根导线之间的互感(这里互感比自感大),长导线上的单位长度互感系数小,短导线上单位长度互感系数大(此外,再考虑两根导线之间的电容),我发现,对于本实验,导线内的波速与导线长度成正比。因此,实际上,两根导线内的电波信号是同时到达终点的。这造成了表观上的“超”光速。所谓在长导线中的电波比短导线中的电波延迟纳秒量级(Δt)到达终点,只是一个误差(或者其它因素引起的延迟)。由于两根导线之间的互感与导线的几何放置位型有关,所以我预测延迟时间会与几何放置位型有点关系,张操老师承认这一点。这就说明,互感在这个实验中确实很重要,需要考虑到其影响。 另有一个“超光速实验”是2000年时王力军发表在Nature上的原子蒸汽中的负群速(由于“负群速”类似“时间反转”,因此这也被认为是“超光速”(superluninal propagation),“负群速”比正无穷大的速度还要快,类似于负绝对温度比正无穷大温度还要烫). 王力军测到了他的实验中原子蒸汽内有-c/330的负群速。那么,超光速和负群速,到底是不是可信的?我个人多年来一直认为不可信。我这里主要讨论群速,不讨论相速。相速允许超光速(例如相对论性的德布罗意物质波的相速就是超光速的,但是群速是亚光速)。在色散不大时,讨论群速与讨论相速是等价的;但在色散巨大(以及反常色散时),需要以讨论群速为主。从微观角度看,光子在原子介质内各个原子之间传播,是原子被极化的过程,具体说来,光子被一个原子吸收、又吐出,然后被下一个原子再吸收、又吐出的过程,光子从这个原子到下一个原子之间的真空区间,速度仍旧是c。因此,总的说来,光子在介质内的传播,速度肯定是介于0到c之间,不可能大于c,也不可能小于0(“负群速”)。但在1980年代以来,多位物理学家已经在研究在原子气体(如碱金属原子气体(钠、钾、铷))反常色散时,具有负群速。可以说,理论上研究负群速已经有三四十年历史,2000年王力军首次用实验“证实”(??)了它。那么这种“负群速”理论是不是可靠?我认为不可靠。尽管他们所用的群速度公式v=c/(n+ωdn/dω)是正确的(n为折射率,ω是频率),但是,由于上面微观过程已经说明“光子在介质内的传播,速度肯定是介于0到c之间,不可能大于c,也不可能小于0”,这些群速度公式在超光速和负群速区间,自动宣告自己的理论无效。一个理论自己自动宣告自己无效,在物理学中经常出现,例如:1900年代研究黑体辐射谱时,有一个Rayleigh-Jeans(瑞利-金斯)公式, 它在长波部分与实验一致,在短波部分与实验严重偏离(紫外发散,很荒唐),这就在短波部分自动宣告自己无效;爱因斯坦广义相对论在奇点附近自动宣告自己失败,需要用量子引力理论代替广义相对论。所以,那常用的群速度公式v=c/(n+ωdn/dω)在超光速和负群速区间是自动失败的 ,我们不能把这个错误的结果当作是物理学真实,否则属于自欺欺人。 那么王力军原子蒸汽中的负群速(-c/330)又是怎么一回事?这是实验观察吗?我对这个现象无法解释,但感到奇怪。力王力军论文中使用了群速度公式v=c/(n+ωdn/dω)。论文中说,实验结果与该公式高度符合(我记得他们的实验和理论只相差2%)。这我就表示很大不解(十多年来)。因为原子气体的折射率公式是可以用密度矩阵方程模型算出来的,但这样的模型毕竟是模型,往往与实际会有很大的误差(如相差10%,20%,甚至30%以上),理论模型尽管反映了物理系统的 主要本质,但在定量上是很粗糙的,很近似的,模型只是供定性上反映原子气体的光学性质的。此外,还必须要考虑局域场修正(来自邻近原子的极化,这对反常色散尤其重要),因此,实验与理论是不可能很符合的。两者相差30%,倒是正常的,如果说相差2%倒是反常的了。 J Q SHEN 2015-2-10 |
理想气体中的声速 超过 气体分子的热运动速度的平均值。
类似地 金属导体传递电压信号 就像理想气体传递压力信号那样是保持声速,类似地 金属传递电压信号是保持金属“导带”中的自由电子气体的声速进行的,如果 电子的平均速度u超过光速的平方乘以5/3大于光速的平方,因为有:uu5/3>vv(单原子理想气体的声速公式约简式,5/3则为单原子理想气体的绝热指数) 可见 只要 自由电子气的热运动平均速度的平方大于3/5的光速c,其声速v就会大于光速c。 但 声子 是否属于 一类虚粒子? |
使用裸铜线做实验有自感、互感之间的相互影响。测量遇到的影响因素太多。惟有使用平行电缆才能将分布参数的电抗化为纯电阻。平行线电缆,如300欧电视天线用电缆很容易匹配终端电阻。平行电缆中电流互相反向,对外无辐射,也不表现出电感。即用双线代替单线。
两路相互隔离的同步差动输出的信号,分别经过长电缆和短电缆分别接示波器输入端。精确调整终端电阻,使电缆中往返流动的电流只有纯电阻传输而无终端反射。两路电缆之间没有电的回路,没有多点共地。 |
张老师的实验探索非常可贵,实验结果也值得相信。但对于实验分析和结论我认为还值得进一步商讨。一是对于信号延迟或相移的问题,分析没有交待清楚;二是假定电场信号在一长一短的导线中完全一致再利用长度差/时间差求长导线中的电场信号速度可能带来问题。 |
如果不发这篇文章或许张教授还是教授。连中学生都会指出错误,悲哀呀! |
使用平行电缆或同轴电缆是非常好的选择。它具有固定阻抗特性,只要匹配好始端、电阻终端,它就是等效出一个纯电阻,在非常宽的频率范围内,平坦度非常好。几百、上千兆赫的信号,用普通直导线传输,用不了1米,就衰减殆尽。,用匹配好的平行电缆就可以传输几十米、上百米而衰减很少。这就是它的纯电阻特性,而导线的直流电阻是很小的,应该在毫欧姆/米,这才真的可以忽略不计。
我不认识张操教授等人。你们谁认识都可以把我提出的方案转达给他们。我保证实验结果要比这个要准确得多。我对他们实验提出的批评请不要见怪。 |
对【8楼】说: 支持你对这个实验的批判! 完全是个扯淡的实验,能发表出去充分说明有太多的人在混世界! |
对【9楼】说: “电流的速度远超光速,真空中的光速最慢”?你确定? |
对【26楼】说: 这么简单的问题都确定不了我们还能干什么?你们确定不了是因为世界观和方法论出了问题。 |
对[27楼]说:
一篇正式的论文,或实验报告必须有严密性。这篇报告显然是急功近利的产物。发表出去了,就覆水难收。这不比我们论坛,说点错话没有大碍。如果证明此实验存在重大问题,实验结论完全错误,再发表道歉声明就全完了! 我给这个实验提出的问题、解决的方案都是正确的,因为我是搞了几十年电子电路的。就比如共地问题就是一个严重的问题。本实验就出现了两点共地问题,这是高频电路非常忌讳的事情。第一个共地点是在信号源的分线器上。第二个共地点就是在示波器上。现在的示波器没有差分输入的,包括美国产的、英国产的都一样。两路信号输入的信号地,在示波器内都是连接的。因此你看到虽然引了两条地线分别连接到示波器,但是示波器内早以连接在一起了。因此,长线的信号和短线的地线返回到信号源,你不知道它究竟走的哪一根线。因此,两路信号就在两根0.4米的地线上产生串扰。对高频来说,这么长的线的线上产生串扰,那影响是不可忽略的。 其次,阻抗不匹配造成的信号终端反射,用示波器是不能看出来的,因为反射波具有信号波相同的频率,有各种不同相位差、但同频的信号的合成依然还是这个频率的正弦波,在示波器上根本看不出这是原信号波形还是叠加了反射信号的波形。 |
更正[28楼]第7行
“但是示波器内早以连接在一起了。因此,长线的信号和短线的地线返回到信号源,”为 “但是示波器内早已连接在一起了。因此,长线的信号和短线的信号通过地线返回到信号源,” |
对【28楼】说: 我相信王老师是电路方面的专家,也相信王老师做这个实验或许精度更高,王老师为什么不做这样的实验?是不是王老师根本就不相信超光速?我觉得这才是王老师不愿做这样的实验也不相信实验结果的真正原因。 |