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对张操教授超光速实验的看法
[楼主] 作者:pkq1234  发表时间:2015/02/25 13:25
点击:6297次

 

张操教授这个试验其本意大概是想说明:导线中电磁波的传播速度可以超过光速N倍。先不说这结论是否正确,但我看到张教授的文章引起了北相和西陆论坛里很多人的共鸣。他们都以为找到了相对论的软肋,大家欢欣鼓舞,不亦乐乎。正值新年,可谓是得到了羊年大礼包(昨天看到吴水清博文有此说法)。

这个实验结论正确吗?实验设计合理吗?对此,前面我有过一句评论,大意是说这个实验手法和结论,不应该是教授们的水平。为啥?请看我设计的一个实验,请大家评论。

用一个电感L1和一个电阻R1串联起来构成电路1,又用另一个电感L2和一个电阻R2串联起来构成电路2 。把两个电路再并联接到一个交流电源的输出端。为了观测和讨论方便把两个电路的电阻一端接交流电源的地端,也就是接示波器的地端。用示波器的两个通道去观测两个电路的中间点,即两个串联电路的电阻和电感相接点。通道1观测电路1的中间点,通道2观测电路2的中间点。如果R1和R2相等,L1大于L2,我们可以在示波器上看到通道1的波形比通道2有时间延迟,即图中右边的相移角φ。有关这种时延的原理和矢量图示方法,可以参考赵凯华的《电磁学》一书中,关于交流电路中的元件一节论述。

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按张教授的实验说法,那就是绕制电感L1的导线比绕制电感L2的导线更长,电磁波传播要花更多的时间,用这两导线的长度差除延迟时间就是电磁波在导体中传播的速度。

大家都知道,电感量和绕制电感所用的导线长度(准确说是匝数)成正比,还和铁芯导磁率成正比。所以,通过选择导磁率不同的铁芯材料,可以使制作电感L1的导线长度比L2的导线更短,仍然保持L1大于L2。这样的话,能按张教授的方法来计算电磁波在导线中的速度吗?这个因电感量的差异造成的延迟时间能用来研究电磁波在导体中的传播速度吗?这是不是风马牛不相及?取这个实验中的R1和R2是1兆欧,L1、L2为6M和0.4M导线的电感值,这个实验的条件就和张教授的实验条件等效。但理论算出的延时比张教授实验的延时小,使得所谓的电磁波速度更大(这样计算当然是不对)。张教授的实验中导线电感计算值、信号源的输出阻抗和示波器输入阻抗不匹配、示波器采样方式、示波器的交流输入等效阻抗值等因素的影响,使得计算出的延时和实验看到延时相差很大。另外,原实验中示波器的输入方式没选择交流(AC)而是选在直流(DC)这让这里的延时观测精度大大降低。

从张教授的实验数据也看得出这个实验结论的错误。频率2MHz、6M导线延时为500ps,同样频率下换9米导线延时也是500ps 。从无线电天线设计原理看,导线中电磁波传输速度超过光速20倍这样的结论更荒唐。因为这会使波长变长20倍,天线长度也会因此大出近20倍。

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 [2楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2015/02/25 17:35 

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 [3楼]  作者:xilu234  发表时间: 2015/02/25 20:29 

我就是张操,由于西陆网上传文件时间太长,我表示过不再上西陆网。
可是,我为pkq1234认真的学术讨论感动,决定参加这个讨论。
首先,我认为pkq1234这篇学术讨论是我看到的最有水平的讨论之一。
的确,我们的实验是属于大学1-2年级的实验。你画出的原理图是正确的。
第二,我教过大学生电磁学,也教过研究生宇宙学。我可以讲一些大家不懂,我自己也不喜欢的理论物理。可是,我们是为了追求科学真理。在科学真理真理面前,人人平等。
我们的实验其实是关于交流电速度问题。在100年以前,天才的发明家特斯拉就想象过,交流电速度是超光速的。在特斯拉的年代,技术上不可能测量交流电的速度。
我们测量交流电速度的实验的结果表明,交流电的速度不是一个常数。它与频率以及电路参数有关。在大多数情况下,交流电的速度是低于光速的。可是我们发现,在一定的电路参数下,交流电的速度远远超过光速。
由于我们的实验很简单,我们现在遇到的问题是:大多数人,尤其是专家一看就否定。可惜,很少有人根据我们发现的电路参数重复进行实验。
你讲的论点,有些是对的,有些不正确。这里仅仅说一点:
我们在论文的结论部分强调指出,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。
其他问题,我们慢慢讨论吧。
 [4楼]  作者:xilu234  发表时间: 2015/02/26 09:16 

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 [5楼]  作者:dongdong1225  发表时间: 2015/02/26 09:31 

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 [6楼]  作者:dongdong1225  发表时间: 2015/02/26 09:45 

如果张教授的实验结论是正确的,因电磁波(或纵向电场)传播速度在6米长导线里可以观测到几纳秒的时延,那么就可能利用这个原理制成“电纤”陀螺来代替目前的光纤陀螺。“电纤”长度会比目前光纤陀螺的光纤长度短近百倍,可想其体积和成本会减小好多不说,工艺,性能,可靠性都会有非常大的提高。

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创新
 [7楼]  作者:屋里学大师  发表时间: 2015/02/26 10:53 

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[楼主]  [8楼]  作者:pkq1234  发表时间: 2015/02/26 11:17 

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?

 [9楼]  作者:huchangwei5  发表时间: 2015/02/26 12:02 

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 [10楼]  作者:丁明良  发表时间: 2015/02/26 13:42 

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 [11楼]  作者:dongdong1225  发表时间: 2015/02/26 14:14 

对【9楼】说:

胡老师,这里的讨论一看就明白张老师的结论是错误的。如果你说PKq1234把所谓的纵向电场和电磁波场概念搞混了,那是张老师的文章里就搞混了。你说“pkq1234的分析带有"电、磁场的传播速度就是电磁波的传播速度"的先入之见”这很可笑。

如果张老师的实验本质上不是电磁波在金属导体里的传播实验,那么为啥要用兆赫兹的高频信号?这种频率是在我们短波无线电台的发射频段吧?这个你比我更清楚吧?张老师的实验里是怎么把高频信号在导线中的传播行为去除的?

如果张老师的结论正确,那么为啥用2MHz信号在6米和9米导线上的传输时间没有差别,或者很小差别,而用5MHz信号会有那么大的差别呢?

张老师那个“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”的回答难道不是遮眼盗铃手法?第一次听到速度和空间没关系。

另外,大家可以在张老师实验的图片里看到,图片右边显示了当时示波器所有输入都是选在直流(DC)模式和平均采集(2048)平滑处理模式,等效采样率是2G Sa/s ,可张老师在4楼却说:“实验中示波器的输入方式当然选择交流(AC)pkq1234怎么会想像出是选在直流(DC)呢”,这充分说明了不仅实验本身经不起推敲,而且实验者的话也经不起推敲。

至于梅先生那篇文章我看过,看不出他有啥高论。再说,他就是赞成张老师的结论也不说明结论是对的。所谓“是有玄机的,梅先生看出了玄机“是想忽悠我等不懂电磁学吗???也能搞个北相玄理论?

呵呵,不说了,伤和气.....好自为之吧。

 



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创新
 [12楼]  作者:他永远离去  发表时间: 2015/02/26 16:19 

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 [13楼]  作者:zhuyh123456  发表时间: 2015/02/26 16:23 

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 [14楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2015/02/26 16:41 

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!
 [15楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2015/02/26 22:08 

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 [16楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2015/02/26 22:52 

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。
 [17楼]  作者:郭连成  发表时间: 2015/02/27 07:26 

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 [18楼]  作者:dongdong1225  发表时间: 2015/02/27 08:46 

对【15楼】说:

呵,梅先生,你就更能扯啦!

你这种说法和张教授观点一致吗?

如果这个实验是要测量所谓电动势的速度,那么你连实验条件能否能满足实验目的这个问题都没搞清楚。你们(包括张教授)去研究一下数字示波器的测量和显示原理,搞懂了再来论剑。

你还在这里不懂装懂,要测量所谓电动势的速度,真以为没人懂电动力学吗?

你那篇文章在吴水清的博客里一发我就想提醒你撤掉,怕你丢范。毕竟老吴加了编者按,想想还是让一些人过年开心一下,本身也没有啥大了不起的东西。



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创新
 [19楼]  作者:wqqw7758521  发表时间: 2015/02/27 09:05 

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 [20楼]  作者:wqqw7758521  发表时间: 2015/03/06 09:23 

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 [21楼]  作者:lx760506  发表时间: 2015/03/06 09:56 
 [22楼]  作者:lx760506  发表时间: 2015/03/06 15:14 

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。用这个实验的延时计算所谓纵向电场速度等于0,张操教授怎么解释呢???

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 [23楼]  作者:lx760506  发表时间: 2015/03/07 10:47 

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 [24楼]  作者:huchangwei5  发表时间: 2015/03/07 10:59 

张操老师欢迎大家到科学网里讨论。他对lx760506说:
我欢迎你来科学网讨论,我会回复你。你明明知道,我不再上西陆网,可是你把长篇评论发在那里,这样的做法是不妥当的。你在那里说的一句话,我在这里送回给你:“你说的是概念性的错误。”你建议的实验是你的实验,与我们的实验无关。
如果你希望认真的学术讨论,我希望你把你的学术观点写成正式论文,发给《现代物理》期刊,告诉他们是我张操推荐的,他们会给你6折优待。我本人再送你3折的钱,可以吗?
 [25楼]  作者:他永远离去  发表时间: 2015/03/07 11:02 

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 [26楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2015/03/07 11:25 

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 [27楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2015/03/07 12:28 

“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)。

 [28楼]  作者:王飞cㄇ  发表时间: 2015/03/07 14:41 

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 [29楼]  作者:他永远离去  发表时间: 2015/03/07 15:43 

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......
 [30楼]  作者:他永远离去  发表时间: 2015/03/11 14:17 

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