光速不变原理的物理证明

                                 叶波
一、磁的物理本质是什么
　　要弄清狭义相对论的物理本质，就必须弄清光的物理本质。而要弄清光的物理本质，就必须弄清磁的物理本质。
　　大量的实事证明，电磁以太的涡旋就是磁。什么是电磁以太呢？其实，在我们周围空间中，存在着许多比基本粒子的层次还要小的微观粒子，人们把它们统称为以太。在这些以太中，有一种以太是电磁现象的载体，这种以太便是电磁以太。这种电磁以太的力学特点是其散度为0，旋度不为0。
　　为什么说电磁以太的涡旋就是磁呢？涡旋的方向就是磁力线的方向。理由有三。
　　首先，只要有磁就一定有南北两个极，只要有一个涡旋就有一根轴。一根轴也有两个端，或两个极，它们是完全对应的。(这样我们就解决了”磁单极子”问题。)因此，电磁以太涡旋轴和磁轴的方向是完全吻合的。
　　其次由麦克斯韦方程组可知，磁感应强度B的散度为0旋度不为0。磁感应强度B的散度为0就意味着任何小的封闭区域都没有纯粹的磁力线能穿出（即是进出的磁力线是一样的）。只有把磁力线看成是电磁以太不能作直线运动仅能产生涡旋才能做到这一点。因此，电磁以太涡旋和磁的性质是吻合的。
　　第三，大量的实事证明，磁和电子或某种介质的转动总是连在一起的，下面就罗列一些常见的例子：
 ⑴通电螺旋管
      众所周知，通电螺旋管会产生磁场。电荷沿着环形线圈作圆周运动会产生一个磁场。
 ⑵安培分子环流假说
     分子或原子中的电子绕核运转会产生一个分子磁元，所有分子环流方向相同，因相邻环流方向相反相互抵消，等效于物体表面有一环形电流（束缚电流）从而产生一个磁场。
 ⑶电子自旋磁矩
     原子中的电子磁性有两个来源，一个是电子绕原子核旋转运动产生的轨道磁矩，另一个是电子自旋产生的自旋磁矩。人们还发现，电子自旋磁矩μ 和自旋角动量S成正比。 
 ⑷中子磁矩
    中子不带电荷，但却具有磁矩。一个微观粒子不带电荷却具有磁矩，这是很难理解的。如果联想到中子是具有自旋的，自旋的中子带动电磁以太产生电磁以太涡旋从而产生中子磁矩。
 ⑸法拉第磁致旋光效应
    早在1845年法拉第发现当一束平面偏振光沿着磁场平行的方向通过非旋光性介质时，光的偏振面就会旋转一个角度。对这一现象的最简单、最直观的解释是：因为磁场是电磁以太的转动，电磁以太又带动介质转动，最后介质带动偏振光转动一个角度。显然，旋转的角度与磁场强度和光通过介质距离成正比。
⑹克尔磁光效应
     1876年，英国物理学家克尔（John Kerr）在实验中发现，如果受磁场作用而磁化的物质是不透光的，那么平面偏振光照射到这个物质上就会反射。反射光的偏振面相对于入射光的偏振面也要偏转一个角度。同样地，这也是入射光受电磁以太转动的影响而偏转一个角度。
⑺太阳黑子疑难
    为什么太阳黑子一定有磁场？在单色光照片上，常常看到黑子周围呈旋涡的形状，因此，可以认为，太阳黑子是太阳表面物质形成的巨大旋涡气团。这一旋涡气团带动其周围电磁以太形成电磁以太涡旋而产生太阳黑子磁场。由于太阳上的旋涡气团旋将其转动动能转变为磁场能，其分子运动的剧烈程度比太阳上其它地方要小，因面温度较低而显得比其它地方要黑。同时，太阳活动越剧烈，其产生的旋涡气团就越多，因而黑子也越多。
⑻旋转体磁效应
    人们已经探测到太阳普遍磁场遍及整个太阳系。地球自转也会带动电磁以太随其转动而产生地磁场。太阳系的行星包括月球都因自转而产生各自磁场，而且其中类地行星（包括月球）自转角动量与其磁偶极矩的比值接近于一个常数。
⑼回磁效应
    一自由悬挂着的软磁铁棒放入一线圈中，并使其可自由转动。先在线圈中通以电流，使之磁化到饱和，然后改变电流的方向，这时软磁铁棒会发生宏观扭转。这种现象称为回磁效应。
⑽麦克斯韦的分子涡旋模型
    1861~1862年期间，麦克斯韦曾经在《哲学杂志》上发表了题为《论物理力线》的论文。他借用兰金的”分子涡流”假设，提出自己的模型。他假设在磁场作用下的介质中，有规则地排列着许多分子涡旋，绕磁力线旋转，旋转角速度与磁场强度成正比，涡旋物质的密度正比于介质的磁导率。
⑾麦克斯韦方程组
     众所周知，麦克斯韦电磁场理论最初是借助于具有力学性质的”电磁以太”涡旋模型进行物理类比而推导出来的。不过后来麦克斯韦在重建电磁理论时全部删除了关于媒质结构的论述。在今天公认的麦克斯韦方程组中有两个方程： 由一方程可知磁场的散度为零，由另一方程可知磁场的旋度不为零。或者说磁场是一个无散有旋”场”。电磁以太涡旋正好满足这两个方程。因为涡旋的”流线”是封闭的从而无散，电磁以太旋涡本身就是涡旋源，因此是有旋的。故从麦克斯韦方程组也可得出磁场是一种转动的结论。
⑿开尔文等人的观点
    开尔文（原名汤姆逊）在1890年就企图用麦古拉的”电磁以太”假说来解释电、磁、光等现象，开尔文假定电效应是”电磁以太”的平动引起，磁现象是”电磁以太”转动引起。光是”电磁以太”波动式的振动所引起。他提出了各式各样的”电磁以太”力学模型（其中之一是认为”电磁以太”是由排列成多个微小回转轮所组成的系统）。象这样的力学模型受到许多人的追求，并提出种种方案。其中有的能非常巧妙地说明许多现象。

二、光的物理本质是什么
光（电磁波）的物理本质是什么呢？ 为了从物理本质上证明光速不变原理。我们必须弄清光的物理本质究竟是什么。
    假设在电磁振荡的LC电路的线圈中有一环形涡旋电流，方向为逆时针方向。其角速度方向向上，也就是磁感应强度B的方向向上。在环形电流的周围会产生与环形电流方向相同的逆时针方向电磁以太涡旋。这种涡旋能在电磁以太里由内而外向四周传播。因此，某处电磁以太涡旋会沿着径向传播。如果涡旋电流保持不变，在达到平衡以后，空间中各点的电磁以太涡旋也保持不变。如果涡旋电流的大小和方向在不断地变化，那么，涡旋电流周围所产生的电磁以太涡旋角速度的大小和方向也会随之变化，而且这种变化会由里而外地向四周传播。因此，变化的涡旋电流会在其周围的空间中激发出变化的电磁以太的涡旋，这种变化着的电磁以太的涡旋——角速度的大小和方向在不断地变化着的电磁以太涡旋向四周传播就是电磁波。
    某处电磁以太涡旋的产生是由该处涡旋电流所带动，故其涡旋方向与该处涡旋电流的方向即电场的方向相同，该处电磁以太的涡旋又会带动邻近处的电磁以太随之涡旋，因此这种电磁以太涡旋便会沿着径向传播。如果把某处涡旋电流的方向看成是电磁以太旋转的角位移，那么电磁以太涡旋的切线方向便与其传播方向垂直，因而电磁波是一种横波。
当代电磁波理论认为，变化的电场在其周围空间激发出变化的磁场，变化的磁场又在其周围空间激发出变化的电场，电磁波就是这样产生和传播的。“变化的磁场在其周围的空间激发出变化的电场”的说法是牵强附会和令人难以理解的。因为电场是有源场，只有电荷存在，才能产生电场。在没有电荷的“真空”里却能由变化的磁场产生出变化的电场来，实在令人费解。同时，电磁波也不象弹性波那样仅由一个变量——位移u来描述，而是由两个变量E、H如影随形、胡搅蛮缠地共同描述。远远没有我们上面用一个变量——角位移的描述简单、自然、明确与容易理解。
    实际上，电磁波是一种纯粹的磁波，没有一点电的成分。涡旋电流仅仅是电磁以太的涡旋源——受迫振动源。
    尽管电磁波也是一种横波，但是它与固体中产生的横波有些不同，固体中产生的横波是由固体分子的位移在固体中的传播而引起，而电磁波则是电磁以太涡旋在电磁以太中的传播而引起。电磁以太涡旋类似于一种扭转，一种大小各方向在不断地变化的扭转。虽然电磁以太任何部分都不会作平动，但它完全可以作这种扭转运动。因此，电磁波是一种无散波。但它和固体中的弹性横波也有点类似地方，电磁以太涡旋的往复扭转相当于固体媒质分子的往复位移，电磁以太相当于固体媒质，电磁波就相当于固体中的弹性横波了。电磁波是一种横波，而不是一种粒子。
    由物理学可知，振动可以在媒质中传播。在只能产生压缩形变的媒质（气体或液体）中，只能传播纵波；在既能产生压缩形变又能产生剪切形变的媒质（固体）中，则能传播纵波和横波。电磁以太也是一种媒质，在其中只能够产生和传播涡旋横波。
    由弹性力学可知，纵波是一种无旋波，传播纵波的物质分子仅仅作往复直线运动——平动。而空间中的电磁以太只能作涡旋运动而不能作丝毫的平动，它是无散的。也就是说，电磁以太不能作任何的往复直线运动，因此空间的以太也就不会产生以太纵波了。事实也证明，在电磁以太中产生电磁波的同时却丝毫没有发现“以太”纵波。
    我们知道，原子是由原子核和绕核电子组成的，电子在绕核运转时，会产生一个电磁以太的涡旋。如果在某些情况下，电子在自旋(或者原子在转动)，而且它自旋(或原子转动)的轴和电子绕核运转的轴不重合，也就是说，电子在作两种不同轴的转动，因此电子产生的电磁以太涡旋的大小和方向都在不断地变化，在这种情况下，电子就会产生和辐射电磁波了。
    在我们周围空间中存在着各种方向和各种频率的电磁波，如果空间电磁波的相位完全和电子产生的电磁波的相位一致，它们之间就会发生共振而产生能量的交换，能量大的一方会向能量小的一方转移。由于空间中任何一种频率的电磁波的强度不会为零，当电子产生的电磁波和空间存在的电磁波的能量处于平衡时，它们之间就没有能量的交换，从而电子也就不会掉到原子核上了。
    如果空间电磁波的能量大于共振于电子产生的电磁波的能量，例如一束单色光照在原子上，电子就会获得能量而离核越来越远，甚至脱离原子核，这就是光电效应。显然，由此产生的光电子的速度只与光的频率有关，而与光的强度无关。光的强度只能增加光电子的数量。这与光电效应的结论是相吻合的。因此，用光的波动说同样可以解释光电效应，而且解释得更加合情合理。
    由此可见，物质的分子可以用共振的方式与周围空间中的电磁波交换能量，特别是交换热量。同时，物质的分子在高温下，其分子和电子的各种运动更加剧烈，能产生能量很大的电磁波，它们能发光和发热也就是很正常的了。
    由于电子既有绕核运转，又有自转，它们产生的电磁波又相互作用，电子只有在某些轨道上运转才是稳定的，不是在任一轨道上运转都是稳定的。电子运转时所产生的电磁辐射也只是某些固定的频率，而不是连续的，这也是微观物质具有量子特性的根本原因。

三、光速不变原理的物理证明    

为了导出狭义相对论，爱因斯坦作出了两个假设：运动的相对性和光速为常数。第一个假设说，所有匀速运动都是相对的；第二个假设说，光的运动例外，它是绝对的。所以爱因斯坦的挚友，物理学家埃伦菲斯特（P  Ehrenfest)指出，还隐蔽着第三个假设，即前两个假是不矛盾的。«这两个假设是相互矛盾的。
      事实上，如果不弄清光的物理本质，这两个假设显然是相互矛盾的，如果弄清了光的物理本质，这两个假设就一点也不矛盾了。本人花了40年的时间才真正弄清了光的物理本质。详细的论述请见本网栏目中《磁的本质是什么》和《光的物理本质是什么》两篇文章。
      由于光是电磁以太涡旋变化的传播，它的本质是与电磁以太涡旋分不开的。涡旋是一种复杂的转动，由于电磁以太的基本力学性质是无散的，或者说其散度为0，它只能作涡旋运动而不能作直线运动，因此，电磁以太是不能被牵连作直线运动的，而伽利略相对原理中速度是牵连速度。也就是说，光是不能被牵连作直线运动的。光的速度是与观察者和光源运动的速度没有关系的！这就是百多年来人们一直争论不休的根本原因！详细讨论如下。
      为了便于研究，我们把所考虑的点称为动点，把一般与地球固联的坐标系称为静坐标系Oxyz，把对于静坐标系有运动的坐标系称为动坐标系O'x'y'z'，把动点对静坐标系的速度称为绝对速度u，把动点对动坐标系的速度称为相对速度v，把动坐标系对静坐标系的速度称为牵连速度u'，根据伽利略相对原理中的速度合成公式有：u = u'+ v 。由于光在动坐标系中的速度为c, 因此u = u'+c 。根据电磁以太散度为0的性质，电磁以太不能被带动作平动，也就是说，电磁以太没有牵连运动，没有任何动坐标系能带动电磁以太相对静坐标系运动。于是，相对于电磁以太来说，u'= 0。由于光是电磁以太涡旋变化的传播，它的本质与电磁以太涡旋是一样的。没有任何动坐标系能牵连电磁以太涡旋变化的传播，相对于电磁以太涡旋变化的传播来说，u'= 0。相对于光的传播来说也有u'= 0，于是u = u'+ c = c ，这就是说，光对任何坐标系的速度都是c，光速不变原理就得到了物理证明。
      尽管狭义相对论的两个假设即运动的相对性和光速为常数是对的，但是，狭义相对论根据这两个假设得到的所有推论都是错的。因为人们至今并不了解光的本质，不懂得没有任何动坐标系能牵连光的传播，在狭义相对论中把动坐标系对静坐标系的牵连速度u’作为动坐标系牵连光的速度。
   t'=(t-ux/cc) [1//sqrt (1- u'u'/cc)] 
    L=L0[sqrt(1-u'u'/cc)]
    m=m0/sqrt(1-u'u'/cc)
可得
    t'=t 、L=L0与m=m0，因此，狭义相对论中的钟慢和尺缩效应以及运动质量增加的观点都是不对的。
    不难看到，只要理解了u'= 0，狭义相对论的时空完全融入牛顿的经典时空。两者之间没有任何区别。这样就把狭义相对论统一到牛顿力学之中。
    由于任何坐标系中的光速都是c，因此把电磁以太作为绝对坐标系也是没有意义的。
在这里需作如下说明：
    1、只有电磁以太才有不能被带作平动的性质，仅有光速不能迭加。不排除其它的物质运动右以带动，速度可以迭加。也不能排除其它物质的运动速度可以超过光速。
    2、电磁以太不能被带作平动的性质是一般而言的，并不是绝对的，不排除在某些特殊情况下电磁以太能被带作平动，这时光速就是可变的。目前这种特殊情况暂时还没有发现。
    3、电磁以太不是被迈克尔逊—–莫雷试验否定了吗，为什么还在这里大谈电磁以太呢？我认为否定电磁以太是一大错误，其理由如下。
      迈克尔逊—–莫雷试验的零结果不能否定以太的涡旋。因为电磁以太不能被带作平动，地球在绕太阳的轨道上运转和自转时，会产生一个电磁以太的涡旋，而不是“以太风”。这些电磁以太的涡旋从整体上不会影响遥远星光向地球的传播。因为光是电磁以太的涡旋大小和方向的变化传播，对于这种传播而言，电磁以太的涡旋与静止的电磁以太产生的效果是一样的。地球相对于恒星在运动着，因此会产生众所周知的光行差。同样地，由于迈克尔逊—莫雷试验中的水平和垂直臂上，没有“以太风”，只有电磁以太涡旋。因而根本不会产生光程差，从而干涉条纹也不会发生任何变化。因此，迈克尔逊—莫雷试验只不过否定了以“太风”的存在，并不能否定以太涡旋的存在。既然电磁以太涡旋是存在的，电磁以太当然也就存在了。