第十九节 光速不变原理的物理实质

    要弄清光速不变原理的物理实质，必须弄清光的物理本质。要弄清光的物理本质，必须用到电磁以太。可是，电磁以太是被人们否定了的，因此我们首先要为电磁以太翻案。

一、为以太翻案

    历史上人们主要是根据以太能被带动来否定电磁以太的：1、迈克尔逊试验说明电磁以太能被完全带动；2、斐索流水试验说电磁以太只能部分带动；3、光行差说明电磁以太完全不能被带动。你无论怎么解释也也难以自圆其说。最后只好依依不舍而又无可奈何地抛弃了电磁以太理论。但是，这种抛弃电磁以太的简单做法仍然是不严密的，存在着一种人们没考虑到的严重的缺陷。

从数学上讲，电磁以太能被带动与电磁以太是有散是同一个意思。以上已经说明，电磁以太如果是有散的，就难逃被否定的命运。那么电磁以太可不可以是无散的呢？电磁以太是无散的也就是说其散度为0，就是封闭曲面的电磁以太通量和与所包围体积的比值，当这体积趋于0时其极限值为0。直观地就是任何小的封闭区域都没有纯粹的电磁以太通过，任何相同时间里进出该区域的电磁以太通量是一样的，既无源泉，也无漏洞。显而易见，只有把电磁以太看成是不能作发散（直线）运动仅能产生涡旋才能做到这一点。

从数学上讲，电磁以太的散度为0 是一个很清晰很具体的概念。例如，麦克斯韦方程组中的磁感应强度B的散度为0就是一个很清晰很具体的概念。

把电磁以太的某种运动理解成磁场是有一定道理的。从麦克斯韦方程组中的两个关于磁的方程：

1、磁感应强度B的散度为0；

2、磁场强度H的旋度等于传导电流密度与位移电流密度之和。

   也就是说磁感应强度B的散度为零而旋度不为零，这恰好能满足电磁以太无散有旋的要求。

于是我们就可以理直气壮地说，电磁以太是存在的，它是以无散有旋的状态存在的，磁场就是电磁以太的一种运动。

因为电磁以太是无散的，以太风也就不存在，迈克尔逊试验、斐索流水试验和光行差试验就不能作为否定电磁以太的证据了。

二、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，电磁以太是电磁现象的载体，电磁以太的涡旋就是磁。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？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，电磁以太涡旋正好满足这两个方程。电磁以太涡旋和磁的性质是吻合的。

　　第三，大量的事实表明：磁是电磁以太的涡旋。如线圈中电流的磁场，分子电流的磁场，旋转体的磁效应，太阳黑子等等。

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。只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关于磁的方程： 一方程是磁感应强度B的散度为零，另一方程是磁场强度H的旋度不为零。这就是说磁场是一个无散有旋“场”。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中的两个关于磁的方程也可得出磁场是一种转动的结论。

    只要有涡旋源存在，电磁以太的涡旋可以由近及远地沿着径向在空间传播。这种传播有些类似于水波的传播。涡旋源一般由运动电荷所产生，电荷运动一停止，电磁以太涡旋马上消失，其惯性极小，因此，电磁以太涡旋的传播速度极大，实践证明，电磁以太涡旋的传播速度就是光速。

三、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。

我们知道：LC振荡电路的线圈中会产生交变电流，这一交变电流自然会产生交变的电磁以太的涡旋。因为电磁以太的涡旋可以由近及远地沿着径向在空间传播，这一交变的电磁以太的涡旋也可以由近及远地沿着径向在空间以光速传播，这就是人们常说的电磁波。严格地说，只能称为磁波。这种磁波的产生和传播有些类似于水波。能引起人们视觉的磁波就是光了。

简单地，交变电流会在其周围的空间中激发出交变电磁以太的涡旋，这种交变的电磁以太的涡旋——角速度的大小和方向在不断地变化着的电磁以太涡旋沿径向的传播就是磁波。

    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随之向外扩张。这种电磁以太涡旋便会沿着径向传播。如果把某处涡旋的切线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，因而磁波是一种横波。

    尽管磁波也是一种横波，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，而磁波则是电磁以太涡旋在电磁以太中的传播而引起。交变电磁以太涡旋是一种涡旋波，一种角速度的大小各方向在不断地变化的涡旋波。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涡旋运动。因此，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，电磁以太的往复涡旋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，磁波就相当于固体中的弹性横波了。从这里可以看出，磁波是一种无散的涡旋波，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。电磁以太也是一种特殊媒质，电磁以太不能作发散运动，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。

四、光速不变原理的物理证明    

简单地说，光速不变的物理意义就是说光不能被其它物体带动。

为什么说光速不变就是说光不能被其它物体带动呢？很简单，如果光能被其它物体带动，它的速度就一定是可以变化的。因为所谓的带动，就是指它的运动状态发生了变化。既然用尽各式各样的方法去带动光，光速都不变，只好认为各式各样的方法都不能带动光。因此，光速不变的物理意义就是说光不能被其它物体带动。

这一点从光的物理本质上也可得到印证。

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。

   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。

  由于光是交变电磁以太涡旋的传播，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，涡旋运动只不过是电磁以太在原地打转而已，因此，电磁以太是不能被牵连作直线运动的。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！

    光速不变也可以这样理解：光速也就是交变的电磁以太涡旋在电磁以太中的传播速度，迈克尔逊——莫雷试验否定了以太风，由于以太不能被任何物体所带动，光速当然就不变了。例如，假设没有风，声音的速度当然也是不变的了。