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张教授这个实验是有问题,比如: 1.数字示波器本身采样原理的问题,实验用的示波器采样率是4G Sa/s,即最高采样率是每秒4G(4×1000000000)次,误差已经是nS级了,所以时间测量的精度不够高,而其它影响因素却很可观。 2.从作者的实验数据可以看出,不同导线长度的时延不是和导线长度成比例,这就表明这个实验得到的所谓速度是不真实的,或者测量到的时延和电磁波传播速度关系不大。 3.关于张教授说到的纵向电场的概念也是不成立的。既然是电磁场,它的建立不可能会超出现有的麦克斯维尔电磁理论,人类当今的所有电子学和高频电路应用都证明了这个。至于张教授引用的文献[7](张梦心等),不说它的结论正确与否,但文献结论也是电波速度速度变慢,还符合麦克斯维尔电磁理论在介质中的推论,绝不可能变快。 4.张教授实验中提到测量时延和实验的交流电频率有关,这明显是导线的分布参数在起作用。也就是说导线长短,粗细,外覆材料等都会引起导线的波阻抗变化,这都会引起时延值变化,这里测量的时延就不是电磁波传播速度唯一的函数。
※※※※※※ 创新 |
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对【3楼】说: 张老师,84年张梦心等的文章我没看到原文,不知结论和你试验一致否? 你说的“由于纵向电场交变信号不是电磁波,它有交变的特征频率,可是没有波长的定义。纵向电场的速度代表信号速度以及能流速度”是概念错误,既然是有速度和频率必有波长的定义。你不能讨论速度而无视空间尺度吧? |
| 不相信超光速的人们可能会成为科学上的消极力量,就像今天的拥相者,甚至比拥相者更顽固! |
| 正确认识力传递,才有可能认识光速,才有可能找到超光速。张教授不懂力传递。 |
| 科学网上张操的博客里还在实验,张教授和他的学生很执着。 |
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我年前看到这个实验报道,当时很不为然。因为有关所谓超光速的实验看得太多,但有点说服力的实验方法很少,而且最后都不能测得超光速现象。后来看到网上对这个实验的赞誉和热烈一时的讨论,就仔细看了张操等人的文章。我认为张操等人用此实验数据来说明电磁波在铜介质中的传输会超光速20倍,这个结论是错误的。主要是因为实验者得出这个结论的计算基础是错误的(下面可以看到),其中犯有概念性错误。我在科学网张操的博客里指出了这个错误,有好几位网友也对这个实验结论提出了质疑,但张操和梅晓春等人至今都还坚持认为这个实验可以证明所谓的超光速。我想可以从下面的事实对这个实验提出疑问、再辨明真相。 一、 这个实验所谓的传播速度是概念性的错误 实验者把电磁波在物理空间中(比如导电铜线长度方向上)的传播延时,和电磁波通过储能元件的时间延时两者混为一谈。前者才能用来计算速度,后者只能用来描述电、磁能量转换速率(功率)。实验者用了后者来计算所谓传播速度,明显是概念不清,把理论搞混淆了,当然以此得到的结论也就是错误的。对这个问题网友pkq123的帖子里有论述。 试想用一根6米长的铜线和一根5米长的铜线做成相近形状的线圈,当两个线圈都是空芯的,实验中示波器的两个通道观测的时间延迟会略有差异,6米线圈的比5米线圈的时间更迟后。但在5米线圈里加一个铁磁性芯子,那么反过来了,5米线圈上比6米线圈有更大的延时。按照张操等人的逻辑,那岂不是6米线圈里有1米的导线上传播速度是负值的了?显然,加铁芯后会增加时间延时,增长传播路径也会增加延时,但两者有本质的区别。
张操等人的实验用的是直导线,也就是在传输高频信号时称作的传输线,传输线理论告诉我们,导线在传输高频时不是纯电阻特性,而是会呈现出电感和分布电容特性,把这种电阻、电感和分布电容的综合效应称作阻抗。高频传输导线所呈现的电感和分布电容其实就是电磁能量相互转换过程的可观测特性,这种能量变换所需的时间差异被实验者观测到,就张冠李戴用来计算所谓的速度。很显然是一种概念错误,是很低级的错误。 二、没有说服力的实验 张操在反驳我的质疑时说,他们实验里的铜导线不是传输线,用不着传输线理论来解释,只要用LR电路分析就可以,那么他说的L不是指电感吗?如果是电感,那么电感量是什么效应造成的?不是电磁感应效应吗?我们知道电感中的电流不会突变,电流通过电感就会有时间延时,这个延时值的大小和信号频率有关,一般用相位延迟ΔΦ=arctan(ωL/R)来描述,ΔΦ在0~π/2之间,对应的延时是0~1/(2f)秒。由于实验中铜导线的电感量比较小,为了能观测到这个比较小的延时,实验者就不得不采用较高的信号频率f(2~5MHz;ω=2πf),也不能选择过高的实验信号频率,因为那样就会观测到较大的延时,那样计算的所谓速度就不能超过光速了。另外,他们说R不能选小了,因为R过小观测到的延迟时间会小于纳秒级,实验用的示波器就观测不到延时了(500ps以下)。如果张操实验观测的延时确实是电磁波(或所谓的纵向电场)传播速度造成的延时,那么实验观测延时值就应该和实验信号频率无关,和电阻R的选择也无关。 三、实验数据自相矛盾 实验者提供的实验数据是自相矛盾的。6米和9米导线在用2兆赫兹频率实验时,延时相差很很小(0.5~1纳秒),而用5兆赫兹频率实验时,延时相差可达7纳秒。按实验者的速度计算思路,这个现象无法解释,导线长度变化1.5倍,延时值变化达7~14倍之多。他们不会没看到这个问题,但却在论文中有意无意地回避了这个问题。这种延时就是电磁波通过传输线由传输线阻抗特性造成的。6米和9米导线的阻抗在低频时相差较小;当频率提高,阻抗差别就增大了,延时差别就变得显著起来。可以预见,保持导线长度的差值不变,比如用9米和0.4米的两根导线(它们相差8.6米),只改变(增加)实验信号的频率,比如从1兆赫兹变到5兆赫兹,延时就会从小逐渐增大。也就是说可以测到很多个延时值,按张操等人的计算方法,就会得出很多个速度值,这样的速度概念和结果不自相矛盾吗?会正确吗? 四、 用一个简单实验来否定原实验结论 我们可以设计一个类似的实验来否定张操等人的实验结论。用两根相同长度的导线,比如都是6米长,然后在一端接不同阻值的纯电阻,为了实验结果显著,而且不损坏信号发生器,同时保持和信号源近似的阻抗匹配(信号源是50欧)。电阻选300欧姆和100欧姆。电阻的一端接地,示波器的两个通道分别观测电阻和铜导线的连接点处,实验频率选4~5兆赫兹,最好采用无感电阻,这样就不用怀疑电阻会引起时间延迟。我们观测会发现两个波形不仅有幅度大小的差异也有延时。如果张操等人实验的所谓速度是正确的,现在条件下就不应该有时延,因为在相同长度的导线里,电磁波花同样的时间传播。我们就不应该看到两个通道之间有延时,只会看到因电阻大小不同电压幅值大小有差异。但实际上两通道间有延时,其原因就是导线的阻抗在起作用。这个时间延迟量我们完全可以预先算出,理论和实践都可证明延时和导线的长度不是简单的线性关系。
张操说他这个实验是50年磨一剑,梅晓春认为“与其它实验设计比较,这个实验是最有希望证实超光速现象的”。而且他用张操等人的实验数据推断:“信号沿长线的传播速度范围是20c<V2<21.3c”。这些说法是不是有点浮躁。梅晓春驳斥我“你可能不懂什么叫反常介质。光在正常介质中的速度小于真空光速,在反常介质中是速度可能大于真空光速”,这个说法没问题,毕竟是反常介质嘛,我也不懂反常介质,但还是懂反常一词的意思。不过他的反常介质和张操等人的实验介质没有关系。另外,在J.D.克劳斯的《电磁学》(第12章)波导一章里早有超光速的论述,但绝不是现实条件下能得到的结论。张操说他这个实验是50年磨一剑,梅晓春认为"与其它实验设计比较,这个实验是最有希望证实超光速现象的"。而且他用张操等人的实验数据推断:"信号沿长线的传播速度范围是20c |
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对【22楼】说: 这个实验设计可以有力的证明张教授的实验结论不对。 我也看到有人说光在反常介质里其速度会超光速,这很幼稚。反常介质有吗?有的,比如有顺磁介质也有反磁介质,水在0~4度有反膨胀现象。但这些介质的反物理特性变化的结果不超出能量守恒原则。如果反常介质中光的速度会大于正常光速,那么就导致了这种介质会增加光速,这个需要有能量补充来给光加速。 |
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“纵向电场速度不能与电磁波在金属导体中的传播速度混为一谈。因为电磁波是横波,低频电磁波在在金属导体中的传播速度是非常小的,比如400 Hz时只有约10 米/秒
由于纵向电场交变信号不是电磁波,它有交变的特征频率,可是没有波长的定义。纵向电场的速度代表信号速度以及能流速度。 ” =============== SHEN RE: 我要对张先生的以上话做一些补充或者修正(根据教材和实验): 首先,金属导体中的电磁波的电场就是纵向的; 其次,金属中不存在那种均匀平面的电磁波(即张先生所说的那种“电磁波是横波”的现象)。因为金属是高度损耗的材料,除了紫外光频率以上的电磁波,其它电磁波都是无法透过大块金属材料(即使一点点厚度)的。但是如果是金属导线,那么有表面,会发生趋肤效应(skin effect),于是就可以传播其它类型电磁波,这就是张先生的“纵向电场”(上面第一条),金属导体中的电磁波的电场就是纵向的。它的能流密度的方向大部分垂直于导体表面的,磁场H则以圆周的形式围住导体表面(如果是很低频的话)。 |
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对沈教授,再捋一捋思路再回答不会晚的。这实验里所谓的“纵向电场”是波还是静电场?你同意有频率,也有速度就是没有波长的说法吗,教授?
对胡老师,你转发张教授对lx76的答复有意义吗?人家的质疑你们可以不屑一顾,或者讲道理驳斥,用不着挖苦别人去用你们的面子打6折,你们再送3折吧?也许人家真缺少这点钱发一篇文章(大概1500元),但花钱在汉斯这样的出版社发个文章算个啥大本事?如果你们那个实验结论就是错误的,汉斯的审稿专家也没啥了不起吧! 可见众人的人格呀...... |