超光速研究的40年_回顾与展望_黄志洵
瑞士科学家成功控制光速
瑞士科学家成功控制光速
佚名
【期刊名称】《科学（北京）》
【年(卷),期】2006(000)001
【摘要】据法国多媒体报道：瑞士洛桑综合技术大学的特凡纳等人利用名为“受激布里渊散射”的方法，使光速加快。
此外，研究人员还将光速减慢到光在光纤中最高速度的1／4～1／3。
特凡纳指出，真空环境中光速达每秒30万公里，而处于介质中的光速则不能完全达到这一速度，光在光纤中的最高速度在每秒299万公里左右。
研究人员加快光速进行只是针对光在光纤中的最高速度而已，并没有打破爱因斯坦所说的光在真空中的速度极限。
这一成果发表在近日出版的美国《应用物理通讯》上。
【总页数】1页(P10)
【正文语种】中文
【中图分类】O431
【相关文献】
1.瑞士科学家研制成功可折叠水洗的智能布料 [J],
2.欧洲科学家的超光速实验和中国科学家的责任 [J], 黄志洵
3.瑞士科学家成功制出硼硅酸玻璃纳米颗粒 [J], 张忠模;
4.瑞士科学家已能成功地控制光纤中的光速 [J], 赵安中
5.瑞士科学家从猫头鹰猴身上成功复制到抗艾滋病病毒基因 [J],
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超光速和多重宇宙（关于宇宙本质的新认识）
超光速和多重宇宙（关于宇宙本质的新认识）摘要：关于宇宙，本天区内可能有总宇宙、暗物质宇宙、实体物质宇宙和超光速宇宙等4个多重宇宙。
其中的暗物质宇宙可能是引力子的物质宇宙，它的发现有可能深化我们对宇宙能质转化机制的认识；时间是实体物质宇宙的一个特征，它可能是非光速运动事物快慢的一个属性。
至于超光速，虫洞理论则提示它是客观存在，万物所以不能超越光速可能是原始能的阻碍所致。
关键词：原始能；暗物质；引力子；超光速；虫洞。
1前言本文是《原始能和宇宙大爆炸》[1]一文（简称《大爆炸》）的续篇，是副标题《关于宇宙本质的新认识》系列的第二篇。
第一篇《大爆炸》主要是在发现原始能的基础上，框架性地诠释了宇宙大爆炸发生的前因后果。
但意想不到的是却引出了一系列有关宇宙本质的新问题：比如宇宙具有多重的或平行的分布结构吗？它可演化出光速和超光速等非量子态的物质宇宙吗？等等。
我们强烈地感到，宇宙中可能存在光速、超光速等非量子态物质的事物——它们还可能是宇宙的主要物质形式，相比之下实体物质倒是占比甚小的特殊物质。
为一探究竟，本文拟把探索从本宇宙拓展到其外的多重宇宙中；并应用虫洞理论阐释超光速存在的可能性。
一、关于多重宇宙的初步认识（一）关于光速背景下的异常速度问题让我们先从光速谈起。
在《大爆炸》一文中，我们已知光速是宇宙的本原速度或正常速度，那么宇宙中会出现大于或小于光速的异常速度吗？因为实体事物的运动就是小于光速的，由于它的占比甚小，应属于不易出现的负异常速度事物。
至于超光速的正异常速度事物则较棘手，因为经典理论认为它是不可能的。
但天文观察却不时发现超新星曾以数倍于光速的速度爆发！即使在理论上，关于宇宙大爆炸的《暴胀宇宙论》也认为在宇宙的极早期曾发生过超光速暴胀。
种种异常现象迫使我们不得不怀疑超光速事物存在的可能性。
我们不禁要问，假如它确实存在，也会演化成所谓的超光速宇宙吗？回答是可能的。
因为在宇宙中，只要能产生出其它形式的物质，无论是超光速的抑或非量子的，只要它具有力的作用并拥有足够的量，就有可能自组织成另类的物质宇宙。
超光速实验的一个新方案
超光速实验的一个新方案黄志洵（中国传媒大学信息工程学院，北京100024）摘要：Einstein 的理论并非神圣不可侵犯，超光速将开启新物理学的大门，而自1955年以来一系列理论与实验研究企图发现超光速现象，多个实验显示超光速是可能的。
本文在回顾1955年至2009年的研究后，得到“超光速是可实现的科学陈述”的结论。
因此，狭义相对论关于“没有可以超光速行进的事物”的说法归于无效。
飞出太阳系是人类长久以来的理想，飞行速度最好达到光速或超光速。
当然这很难做到，但也不是绝对不可能。
1947年超声速飞机试飞成功突破了“声障”一事已成历史，而可压缩流力学似可用到超光速研究中来，即以空气动力学成就作为突破“光障”的参考。
从理论上讲研究“量子超光速性”是很重要的，具体包含两个方面：量子隧穿及量子纠缠态，它们分别对应小超光速（/v c <5）和大超光速（/v c >104）。
现时的超光速研究可考虑用圆截面截止波导（WBCO ）来改造直线加速器，再检验电子的运动；亦即用量子隧穿以实现超光速，而在经过势垒之后波和粒子的能量减弱。
这与突破声障的情况（例如Laval 管）相似。
为了研究飞船以超光速作宇宙航行的可能性，必须尝试使中性粒子（中子、原子）加速运动并达到高速。
然而现实是不存在中子加速器，因此发现以超光速运动的电子（奇异电子）是科学家不妨一试的实验课题。
从波动力学和波粒二象性的观点看，“群速超光速”在实验中取得了广泛的成功，预示着粒子形态的电子以超光速运动的可能性存在。
但后者与前者一样必然是“小超光速”。
这正好体现了电磁作用的传递速度（电磁波本征速度）仅为光速的事实，作者简介：黄志洵（1936- ），男（汉族），北京市人，中国传媒大学教授、博士生导师，中国科学院电子学研究所客座研究员。
U n R e g i s t e r e d亦即无论波动或粒子的运动都只能在特殊条件下比光速c 稍快。
关键词：超声速；超光速；量子超光速性；直线加速器；截止波导；奇异电子1 引言超光速研究的意义可从几方面说明。
欧洲科学家的超光速实验和中国科学家的责任
中微 子 能 以超光 速 飞行 ， 验 是 在 意 大利 叫做 Ｇ ａ 实 ｒｎ
Ｓ ｓｏ的地方 （ 国家 实 验室 所 在地 ） 用 Ｏ Ｅ Ａ进 ａｓ 意 ， ＰＲ 行 的 。中微 子 束 来 自欧 洲 核 子 研 究 中 心 （ Ｅ Ｎ） Ｃ Ｒ ， 发 射地 靠 近瑞 士 目内瓦市 ， Ｇ ａ ａｓ 距 ｒｎＳ ｓｏ约 ７ ０ ｍ。 ３ｋ
２０ ０ ８年 ８月 １ 日《 ａ ｒ＞ ４ Ｎ ｔ ｅ 发表 了瑞 士 科 学 家 用 实 ｕ ） 验证 明量 子 纠缠态 的传播 速 度 是超 光 速 的 （ ：１ ０ｃ
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１ ） 大大 扩展 了人 们 的视野 。上 述这 些 著 名论 ０ｃ ，
消 息迅 速传 开 ， 引起 很大 反 响 ； 国每 日电讯报 ９月 英 ２ ２日在其 网站 中说 ： 科 学 界 深 受 震 动 ， ｉｓ ｉ “ Ｅｎｔ ｎ的 ｅ 狭 义相 对论 （ Ｒ） Ｓ 是最 著 名 的公 式 ， 昨 夜显 示 它 或 但 许 错 了 。这一结 果 让 学 者 们 极 为 震 惊 ， 关 方 面请 有 求 美 国和 日本 科 学 家 予 以核 实 ” 。在 中 国 ， 家 学 专
超 光 速 研 究 是 严 肃 的 科 学研 究 ， 是 不 “ 卦 新闻＂ 八
超 光速 研究 是 由美 国物理 学 家兴 起 的 ， 间是 时 在 上 世 纪 ６ 年 代 （ ｉ ｎｕ 等 ， ９ ２ Ｆ ｉｂｒ Байду номын сангаас Ｂｌ ｉｋ ａ １ ６ ； ｅｎ ｅｇ １６ ） ９ ７ 。虽 然 Ｅｎｔｉ ｉｓ ｎ于 １ ０ ｅ ９ ５年 提 出 的狭 义 相 对论 （ Ｒ） 言 超 光 速 不 可 能 ， 人 类 一 向希 望 挑 战极 Ｓ 断 但
的类 星体 （ ｃ４ 、ｃ７ 、ｃ７ ３ ３ ５ ３２ ３ ３２ ９等 ） 光 速飞 离现 象 ， 超 涉及 速度 ８ 、． ｃ 。１ ７ ｃ９ ６ 等 ９ ９年 张操教 授 提 出了利 用 推广 的 Ｇ ｌｅ 变换 （ Ｇ ） 究超 光 速 问题 的建 议 ， ａ ｌｉ ｉ Ｇ Ｔ 研 发表 在严 肃 的英 国刊 物 Ｊｕ． ｈ ｓＡ 上 。 国防科 技 ｏ ｒＰ ｙ． 大学 教授 谭暑 生 的标 准时 空理论 对 亚光 速运 动 和超
中国如何面对中微子超光速问题
中国如何面对中微子超光速问题（拜建军807018814bai@）黄志洵教授近期发表了一篇科普性文章“欧洲科学家的超光速实验和中国科学家的责任”，文章介绍了意大利为主的科学团队用实验发现了中微子超光速现象，以及中国科学家在相关问题上所作出的理论性工作。
教授先生经过岁月的磨练已经变得锋芒收敛含蓄委婉！作者至今保存着其所著“古今名作选摘”一书，此书序言有一段讲得好：“我们的牛顿.爱因斯坦在哪里？！我们的达尔文.麦克斯韦在哪里？！---我们民族占地球人口的五分之一，却没有五分之一的科学贡献，也没有与上述人物比肩的.真正有世界水准的科学家！直到今天，我们有了庞大的科技队伍，但有人却仍然习惯于跟在洋人后面爬行，拾人牙慧”。
值得欣慰的是，我们的综合国力与科技水平有目共睹的得到了很大的提升，神州八号刚刚完成太空之吻后顺利回到了母亲的怀抱，这是整个中华民族科技进步与骄傲的象征！但我们在欣喜之余应反思一下：1.为什么总是跟在外国人之后学习吸收后再赶超他们？2.为什么不能让外国人在基础理论或重大科技工程上学习并赶超我们？比如在世界上率实现光速乃至超光速星际航行等---。
相信此问题的解决是我国几代科学家梦寐以求的夙愿，有那么一天让洋人跟在中国人身后拾我们的牙慧并赶超我们！对于物理学的贡献而言，国外科学家做了大量典范性的工作。
三百年前以牛顿.伽利略为代表建立了经典物理学体系，现代物理学基础由麦克斯韦.赫兹.卢瑟福.玻尔.普朗克.薛定谔.洛伦兹.爱因斯坦等建立。
中国科学家在基础理论与实验物理学方面的贡献是有的，但并不是具有真正决定性意义的最重大事件！国人在物理学贡献方面的现状直接反应在诺贝尔物理学奖的归属上，至今没有一个地地道道的中国人获得此奖（先不从公正角度而争论吴健雄事件），这是十几亿中国人汗颜的现状！有人说物理学已经没有重大发现的可能了，牛顿与爱因斯坦已经给了我们全部。
换句话说中国人也没有希望了，在基础理论方面只能跟在洋人后面爬行，拾人牙慧。
论有质粒子作超光速运动的可能性
论有质粒子作超光速运动的可能性黄志洵【期刊名称】《中国传媒大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】狭义相对论( SR)中运动的有质粒子的长度( l)、质量( m)、能量( E或W)随速度v变化。
当v增大,l减小而m和E加大。
如果v=c,运动粒子的质量、能量成为无限大。
故Einstein断言讨论超越光速c是无意义的。
然而在实际上从未发现过物体长度随速度增加而减小。
对质量而言,Newton力学中质量与速度无关；质量随速度变来自1904年的Lorentz公式m = m01- vc 2[()]-1/2,即使它适用于电子也不能像SR那样推广于一切动体,实际上缺少“Lorentz质速公式适用于中性粒子和中性物体”的实验。
故所谓“光障”不一定真的存在。
<br> 电子并不是一个普通的动体,而是特殊的带有电荷的动体。
故即使v=c,能量也不是无限大。
另外,还可证明当速度v增大时动体荷电量q和受力F都减小。
这就很好的解释了1901年的Kaufmann实验。
类似地,分析表明1964年的Bertozi实验也不能证明光速c不可超越。
<br> 本文把今日的“光障”问题与过去的“声障”问题作了比较,认为可压缩流体力学可用在超光速研究中,空气动力学发展对突破光障有参考作用。
在超声速飞机问世前,当飞机速度接近声速将形成气体超大密度的激波,飞机将无法穿越它。
但深入的理论分析和风洞实验使科学家获悉,即使v=c(在这里c 为声速),密度仅增大6倍,不是无限大；故工程师开始设计和建造超声速飞机。
1947年10月14日美国空军完成了人类首次超声速飞行。
……我们相信对所谓光障也会是同样的情况。
<br> 由于量子力学中的波粒二象性,科学家可按两条路径(粒子或波)展开研究。
过去认为微观客体会呈现为粒子或波,但不会同时体现这两者。
然而最新的研究却证明可在实验中又是粒子又是波。
本文建议设计针对物质波的实验。
超光速会带来因果律和因果性佯谬吗
在当今 的宇宙 、 天文界 普遍认 为 ： 如 果宇宙 中存在 超光速 ， 那将 带来 因果 律
乎 无可辩 驳 。 然 而应用 辩证 的和历 史 的观点剖 析该 “ 祖 父悖 论” 的因果 性 问题 ， 将 揭示 其谬误 之 所在 。 若从历 史 的、 辩 证 的观 点剖 析“ 祖父悖 论 ” 。 宇航员 能见 到他过 去历史 中尚
存在， 那么， 将必 然 有快 子 （ 高于 光速 ） 的存在 。 宇宙 中对 于上述 推理 的快 子是 否存在 ， 这 有待 于 中外科 学家们 的探 索与
当宇航员乘 坐超光速 宇宙 飞船进入 历史 （ 时间 ） 的过去 ， 首先见 到的将是 昨
天的他 自己、 他父亲 和他祖 父 ， 直 到他们 各 自的出生 ； 而后见 到的是人 类历代 的 祖先 、 及其始 祖 、 乃至整个 人类社 会发展 史和完整 的宇 宙长河 发展史 ， 以及全 部 的无所 不包的 宇宙天 体实物 和活生生 的人 类和 动 、 植 物形 影等等 。 对于 这一切 ，
正如 在乒乓 球 比赛 中每个球 的 回放 ， 那 是 固有 的 、 不可 改变 的历史 事实 的
重现 ， 是裁 判员 用来 鉴 别对每 个球 的判 定是 否有 误 ； 也与 扮演喜 儿 的电影 演员一样 ， 当她步 人 电影院 ， 观看有 他 自 己扮 演主 角 的影 片 白毛女 》 时， 那活 生生 的一幕幕 的场景乃 至于整 部影 片， 也 都是 固有 的 、
界之中。
展 望》 中： 观 测类 星体３ ｃ ３ ４ ５ 两部 分射 电源 飞离 的速度是 ８ ｃ； 而对３ Ｃ ２ ７ ３ 的观 测 ，
其 分离 速度 达 到９ ． ６ Ｃ。 以上 两个 类星 体单 独部 分物质 的飞离 速度 也都 超过 了 光速。
超光速加速器设计
p=
A
a
讨论质量超光速产生和 无穷大的奇点问题
• 这里有一个在19世纪末的故事，为了发展蒸 汽涡轮机需要尽可能提高气流流速。人们依 照传统缩小管道截面，以为可以获得超声速 气流，结果都失败了，无论压力多高，口径 多小，始终得到的是音速流。
提高压力和缩小出口截面积以提高出口流速。 试验发现出口的密度随之也提高.出口速度不能 超过音速 拉瓦尔的工程师的实验开创理论研究新局面
=0.5
1-^2=0.75
=0.4
1-^2=0.84
=0
=0.3
1-^2=0.91
这个方法至今还在航空设计使用
• “洛伦兹本人提出的变换”，变换后得到的新 方程实际是有物理意义的方程！它实际的物 质场方程的求解提供了一种可行的近似算法。 可是当时认识不到这就是小扰动的速度势方 程 • 它不需要度规不变性假设 • 但是它能兼容度规不变性假设，把它看成是 物质方程求解的一种简化，一个辅助变换。
k 1 2 k 1 2 2 1 x 2 x q 2q tt = xx yy k 1 2 k 1 2 2 1 x 2 x q 2q
2
tt = (c )xx (c )yy 2x yxy
这种“尺缩”的变换确实是有效 的
• 三十年前，解高速流场的空气动力学方 程组很困难，实验也很困难。 • 设计人员就先计算类似这样的极低速下 的流场和声场或者测量近乎静止流速下 的实验结果。 得到上面第一个方程的解 • 然后用洛伦兹上面假设的办法，在原来 坐标加上一个坐标变换，得到第二个有 一定相对速度方程的结果。这个方法至 今还在航空设计使用
右边x导数项变号代表从椭圆型到双曲型
取决于=v/c, <1椭圆; >1双 曲
突破声障与突破光障的比较研究
有人说超光速会造成时间倒流或倒果为因，这种说法是错误的。在突破声障时，所有这类现象都不曾发生。 关键词： 关键词： 声障； 光障； 超光速； Laval 技术； 量子势垒； 圆锥截止波导； 时间倒流 中图分类号： O41 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 4793（ 2019） 04 － 0001 － 10 DOI:10.16196/ki.issn.1673-4793.2019.04.001
突破声障与突破光障的比较研究
黄志洵
（ 中国传媒大学信息工程学院，北京 100024）
摘要： 本文把今日的光障问题与过去的声障问题作了比较，认为可压缩流体力学可用在超光速研究中，空气动力学 发展对突破光障有参考作用。在超声速飞机问世前，当飞机速度接近声速将形成气体超大密度的激波，飞机将无 法穿越它。但深入的理论分析和风洞实验使科学家获悉，即使 v = c （ 在这里 c 为声速） ，密度仅增大 6 倍，不是无 限大； 故工程师开始设计和建造超声速飞机。1947 年 10 月 14 日美国空军完成了人类首次超声速飞行。……我们 相信对所谓光障也会是同样的情况。
在空气动力学中，按照线性理论，对缩口管道而言，密度变化很像狭义相对论（ SＲ） 公式，ρ = ρ0 / （ 1 － β2 ） 1/2 ， 在这里 β = v / c 。故当 β = 1，密度增到无限大。如 β ＞ 1，就出现虚密度。幸运的是在实际上这都没有发生。由于 瑞典工程师 Carl Laval 的新方法： 把不断缩小的喷管后面加接一段截面逐步扩大的扩张管，发现只要压力够大，在 扩张管那里竟出现了超声速流动。这就证明所谓无限大只存在于数学公式中。
超光速研究的量子力学基础_黄志洵.
[ 收稿日期] [ 作者简介]
2003- 12- 05; 修回日期 2004- 02- 17 黄志洵 ( 1936- ) , 男, 北京市人, 北京广播学院教授, 中国科学院电子学研究所客座教授
16
中国工程科学
第6卷
名称。e. QM 还认为 / 真空不空0, 正如J1Wheeler 所说, 真空里有剧烈的物理过程发生。量子场论的 / 真空观0 不但与经典物理学不同, 与相对论也不 一样, 其观点 已为反物质的发现 而证明是有道理 的。使用不确定性原理, 可以证明在极短的时间内 可以违反 / 能量守恒0, 例如在 10- 13 s 时间内一个 电子和一个正电子可以从 / 无0 中突然出现, 然后 又互相结合而湮灭。此外, 在真空中会不断产生, 又不断消失虚光子对。真空中的起伏、涨落无论在 宇宙学中或在粒子物理学中都极为重要。
[ 关键词] 超光速; 量子力学; 非局域性; 量子纠缠态; 量子隧穿; 位 ( 势) 垒 [ 中图分类号] O41311; T N201 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1009- 1742 ( 2004) 04- 0015- 11
1 引言
1905 年 A1Einstein 创立狭义相对论 ( SR) 的 20 年 后, 一批 欧洲 的物 理学 家 创立 了 量子 力学 ( QM ) 。不 久 前, 英国 的 科学 刊 物 New Scient ist 说: / 相对论仍然是一种古典理论0; 与此相对照, QM 则完全具备现代科学理论的特征, 尽管它描写 的量子世界与人类的生活经验常常大相径庭。尽管 现在也还有科学家对 QM 表示怀疑, 绝大多数专 家学者则对它不持异议, 并对其数学物理思想的美 丽深为折服。而且, 80 年来的科学史实证明, QM 绝非一种空洞而不切实际的理论, 它已解决了许多 科学技术发展中亟待解决的实际问题。当然, QM 的一些原理和结论至今令人感到难以理解, 例如: a. QM 对物质、世界、宇宙持有独 特的看法, 在 量子世界中测量将改变观察对象, 而不作观察测量 又无法获得认识, 因而我们对 / 客观实在0 的理解 将变得模糊而不确定。如果说, 客观实在本身在一 定程度上取决于人对观察测量所作的选择, 那么传 统上认为客观世界与人类无关的科学、哲学观念就 将失 效。正 是这 种 情 况使 Einstein 曾 生 气地 说: / 当我 不抬头望月时, 那月亮是否 存在?0 b. QM
超光速研究的理论根据
二、 Einstein 为何认为有 “光障” 存在
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1905 年 A. Einstein 发表了 3 篇论文 , 其中 1 篇 提出光子学说 ( 1921 年因此获 Nobel 奖) , 2 篇提出 狭义相对论 ( SR) 。在“论动体的电动力学” 一文中 [1 ] , 他两次谈到与 “光速 c 能否超过” 有关的问题 , 第 1 次是根据“球 ( 或任意形状刚体) 在运动方向好象 在缩短” 而论证的 , 当比值 V/ c 不断增大时 , 缩短越 来越厉害 , 以致当达到光速 ( V = c) 时 , 动体成为扁 平 ; 因此 , 对大于光速的速度 ( V > c) , “讨论就变得 毫无意义了” 。 第 2 次是根据 “电子的动能随 V/ c 比 值的加大而增大” 而论证的 。 考虑到电子原来处在 K 系的坐标原点 , 在静电力作用下沿 Z 轴运动 , 故从 静电场中取得的能量为 ∫ eZdZ。假定加速过程缓 慢 , 不会以辐射损失能量 , 则取得的能量均可集中 贮存起来 ,它就是电子的动能 。 1 ( 1) W = mc2 - 1 1 - β2 式中β = V/ c 。 因此 , Einstein 说 “ : 当 V = c , W 就变成 无限大 ; 正如我们以前的结果一样 , 超光速的速度 没有存在的可能 。” 在 Einstein 之前 , 1901 年就有人注意到电子质 量随速度加大而增加 。H. A. Lorentz 于 1904 年导出 电子的质速公式 : m0 ( 2) m= 1 - β2 在 SR 理论中有所谓速度相加公式 , 如再引用动量 守恒原理 , 同样可导出上式 , 因而它成为适用于任 何粒子乃至物体运动的公式 。如 V > c ( β > 1) , m 成 为虚数 , 而虚质量过去一直认为是无意义的 。这也 是 SR 理论说 “不可能有超光速” 的理由之一 。 从以上情况可知 , Einstein 对超光速可能性的否 定 , 最早是从物质运动和能量的角度而作出的 。其 ( 即 V > c 区域) , 他完 特点是 , 对 “光障” 的 “那一边” 全不作考虑 ,也未作任何处理 。 1907 年 Einstein 发表了题为 “关于相对性原理 和由此得出的结论” 的论文[1 ] , 文中在论述 “速度的 加法定理” 时说 :“从速度加法定理还可以进一步得 出一个有意思的结论 , 即不可能有这样的相互作 用 , 它可用来作任意的信号传递 , 而其传递速度可 大于真空中的光速” 。在这里 , Einstein 的研究方法 是 : 以 SR 理论为基础 , 研究信号从 A 点到 B 点传递 所需的时间 〔 这里 A 点是观察者所在位置 , 信号通 过长条物体到达 B 点 ,长条物体以速度 V( < c) 沿负 的 Z 方向运动 , 而点 A 就在 x = 0 处〕 。设从长条物 体 ( 它沿 Z 轴安放) 来判断的作用速度为 u , 则信号 由 A 传到 B 的速度为 : u- V ( 3) VS = uV 1- 2 c 设 A、 B 间距为 l ,则传递时间为 : uV 1- 2 c ( 4) t=l u- V 速度 V 可取小于 c 的任何值 ; 如假定 u > c , 选择 V 就能使 t < 0 。 这就是说 “结果” , 竟比 “原因” 先到达 ; 而这是不可能的 。 Einstein 用经典因果律来论证了超 光速的不可能性 。 有趣的是 , Einstein 对 “信号速度 ( 或信息速度)
论动体的复量变化
论动体的复量变化张靖平摘要：本文假设“波粒二象性中物质波是具有虚数量的物理实在”，提出动体的复量是动体静止时的原量和复量因子的乘积这一动体复量定律，描述了动体的质量、时间、长度、能量、电量等基本性物理量在运动时发生复数量变化的物理规律，结合洛伦兹变换和狭义相对论得出运动复变换式，清晰描绘动体“尺缩”、“钟慢”过程中物质结构和物理性质变化的真实图景，指出自然界的一切物质都是包含虚质量物质的复物质，虚质量物质是物质波物质。
提出了初步的实验验证设想。
关键词：波粒二象性复量因子动体复量定律洛伦兹变换狭义相对论运动复变换引言从爱因斯坦狭义相对论我们知道，运动物体发生“尺缩”、“钟慢”等效应。
动体“尺缩”这种收缩效应在狭义相对论看来并不是动体自身物质的收缩，只是时空的一种性质，是时空测量中必然产生的效应，动体的内部结构不会发生任何变化；而洛伦兹认为这种收缩效应是实在的、客观的，是真实的动力学效应，这种收缩效应引起物质内部结构和物理性质变化，对物质来说具有普遍意义。
按爱因斯坦自己的说法：狭义相对论是涉及到刚性棒、理想钟和光信号的理论，根本不考虑动体物质的具体结构和动力学效应问题，这样狭义相对论中动体的“尺缩”“钟慢”等效应是不是一种伴随动体物质结构变化的物理实在以及动体运动过程中基本性物理量的真实变化，就成为本文要研究的主要问题。
动体复量定律粒子和物质具有波粒二象性，而且其运动速度越快，其物质波波性越显著，这一点可以用德布罗意物质波公式mvh =λ 来描述。
宏观物质是由大量粒子构成的物质集团，这里我提出一个假设：波粒二象性中物质波是具有虚数量的物理实在，也就是说在波粒二象性中，物质波是占据粒子或物质中虚数量的质量、能量、长度、时间、电量（对带电粒子或带电体）的物理实在。
我们就可以这样描述波粒二象性中的粒子因素：波粒二象性中粒子是具有实数量的物理实在，它是集中占据粒子或物质中实数量的质量、长度、时间、能量、电量（对带电粒子或带电体）的物理实在。
光速测定的历史回顾
光速测定的历史回顾
孙张尧
【期刊名称】《技术物理教学》
【年(卷),期】2002(010)003
【总页数】2页(P48,14)
【作者】孙张尧
【作者单位】浙江省湘湖师范学校，杭州311203
【正文语种】中文
【中图分类】TN012
【相关文献】
1.超光速研究的40年--回顾与展望 [J], 黄志洵
2.光速测定的历史概述 [J], 宁长春;冯有亮;文豪;索郎桑姆
3.利用光速测定仪测定不同浓度NaCl溶液的折射率 [J], 郑炳雯;李镇涛;李金玉
4.历史价格回顾：回顾历史价格剖析硬件行情近期配套市场行情回顾 [J], 晨风
5.光速测定的历史过程及在物理学上的意义 [J], 方颖
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矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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2004年10月第6卷第10期中国工程科学Engineering ScienceOct.2004Vol 16No 110专题报告[收稿日期] 2004-07-16[作者简介] 黄志洵(1936-),男,北京市人,北京广播学院教授,博士生导师,中国科学院电子学研究所客座研究员超光速研究的40年———回顾与展望黄志洵(北京广播学院,北京 100024)[摘要] 自美国物理学家O.M.Bilanuik 和E. C.Sudarshan (1962年)以及G .Feinberg (1967年)的开创性工作以来,在美国、欧洲和中国都对超光速展开了研究。
根据A.E instein 于1905年发表的原始论文,超光速没有存在的可能,但其1907年的论文对“信号传播不能超光速”却不很肯定。
文章把速度问题分解为若干类、项,并提出“广义信息速度”定义以利于对众多速度概念的讨论。
在反思了40年来(1962—2003年)的超光速研究以后,得出结论认为“超过真空中光速c ”是一种可实现的科学陈述。
[关键词] 相对论;量子力学;超光速;快子;负速度;信息速度[中图分类号]O41211;O41311 [文献标识码]A [文章编号]1009-1742(2004)10-0006-181 引言1607年,伟大的意大利科学家G alileo G alilei (1564—1642)进行了人类历史上首次企图测量光的速度的实验。
这次尝试虽然没有成功,但他的“光速为有限值”的科学思想,却在70年后被证明是正确的。
1676年,丹麦天文学家Olaus Roemer (1644—1710)报告了根据木星的卫星(木卫一)观测而得到的光速数据c =214000km/s ,虽然它比真实值低了约30%,误差很大,但却开创了光速测量的历史。
1972年,美国标准局以K.M.Evenson 为首的小组宣布,他们以高度复杂的技术对甲烷稳定激光完成了测频[1],即实现了光频测量,由此得c =(29979245612±111)m/s ,精度达316×10-9。
1973年,国际计量局决定取c =299792458m/s 作为光速的规定值,1975年第15届国际计量大会认可了这个值。
1983年第17届国际计量大会规定以此值作为新的“米”定义的基础。
此后国际上即不再测光速,从而结束了持续300年的人类努力确定光速数据的历史。
按地球人的日常经验来看问题,约3×108m/s的速度是很大的值,即光的传播非常快。
光从月球到地球仅需1127s ,太阳光从出发到达地球也仅用813min 。
然而,从宇宙的更大尺度来看,光的传播似乎又是非常之慢,例如遥远星系发出的光到达我们这里竟需要数十(甚至上百)亿年!因此,如果人们想了解,是否有比光速快的自然现象存在?或者是否可以用特殊方法人为地造成超光速的运动?应该说,有这些想法的本身并不是什么奇怪或不可思议的事。
超光速的英文表述是faster than the speed of light ,简单些就是faster than light ,可缩写为F TL 。
在欧美文献中也常用superluminal 代表超光速。
近来,国外又使用“快光”(fast 2light )和“慢光”(slow 2light )进行描述,前者代表传播速度比c 大的光和电磁波,后者代表传播速度等于c(或小于c )的光和电磁波。
还有一个英文词是tachyon ,代表超光速粒子,国内译成“快子”还是很贴切的。
此外,还有所谓apparent F TL (表观超光速)和pseudo F TL (伪超光速),指的是那些并非物理实在(physical reality )的超光速设想和现象,它们并非真正意义上的超光速,不在我们的讨论范围之内。
1905年Albert Einstein提出狭义相对论(special relativity,SR)和光子学说[2,3],明年是100周年。
在这一时刻到来之前,这两年对SR的思考和讨论有越来越热烈的趋势。
2003年5月,笔者曾发表“论狭义相对论的理论发展和实验检验”一文[4],其中提到“美国和德国的一些科学单位正设计各种实验以重新检验SR的正确性,例如几年内将有携带精密仪器升空的计划,以进行Michelson2Morley型实验和K ennedy2Thorndike型实验,以便对物理规律和宇宙本质做进一步的验证和探索。
”10月,在西北工业大学召开了“相对论与物理创新”国际会议,中外专家学者提供了多篇与SR和GR(general relativity,广义相对论)研究有关的论文。
2003年岁末前,英国出版了J1Magueijo撰写的Faster than the Speed of Light一书[5],内容是关于“光速可变理论”(theory of VSL)的,作者是伦敦帝国理工学院的教师。
今年4月20日,美国宇航局发射了“引力探测器B”(GP-B),使用4个超高精度的回转仪,目的是检验Einstein于1916年发表GR理论时的预测———时间和空间会因大质量物体的存在而扭曲;具体检查两件事,即短程线效应(地球使其所处的时空的扭曲)和惯性系拖曳效应(地球自转对其所处时空的扭曲)[6]。
除此之外,北京和上海的研究人员在这两年中还做了一系列实验研究,涉及SR中的相对性原理(复旦大学)[7,8];极慢光速和负群速(北京大学)[9,10];超光速群速度(北京广播学院)[11～13];负导磁率和负介电常数(中国科学院电子学研究所)[14],等等。
为了探寻客观世界的规律,中国科学家还在设计(或正在进行)一些新的科学实验。
关于超光速,在SR提出的前两年(1903),德国物理学家Arnold Sommerfeld(1868—1951)曾提到,Maxwell方程组同样适用于超光速运动的物体[15];1904年他又论述过超光速粒子(假如存在的话)可能具有的物理性质,他指出,在那样的速度区域(v>c的区域),粒子失去能量时将加速,给粒子能量时它将减速;这与经典的情况是相反的。
但在1905年出现了SR理论,并在后来几年中成为最著名的物理学说之后,Sommerfeld修改了自己著作,从此不再谈论超光速的可能性。
因而,超光速研究的历史不能从1904年算起,虽然Sommerfeld确实是一位先驱者。
自1910年以后的半个世纪中,基本上无人写文章讨论超光速;“Einstein光障”(the light barrier of A.Einstein)的存在成为共识。
但在20世纪60年代,在美国出现了第一批论述超光速可能性的文章[16～18],其主要观点是,SR理论断定“粒子不可能加速到光速c”仍然正确,但问题在于加速并非获得超光速粒子的唯一手段———以光速运行的光子(photons)和中微子(neutrinos)就不是通过加速获得自己拥有的速度的,那么为什么不可能存在这样的粒子———其固有速度就在光速以上呢? 1974年以前,进行了多个实验均未发现快子;1974年有文章宣称在广延大气簇射实验中发现了快子(R W Clay,P C Crouch.Nature,1974,248:28),后来未被科学界认同。
作为超光速研究的第1阶段(1962—1974年),并没有实质性进展。
20世纪上半叶有一项理论成果是 A. Sommerfeld和L.Brillouin完成的经典电磁波波速理论[19,20]。
其中的一个观点是,当脉冲通过反常色散媒质时会发生失真,从而造成群速失去物理意义。
然而,后来对平滑脉冲传播的研究表明这一观点不能确证。
1970年,G.G arrett和 D. McCumber指出[21],可以在实验中保持脉冲不失真而观察到超光速群速甚至负群速;1982年, C. Chu和S.Wong用皮秒激光脉冲做实验证实了上述论断[22]。
1982年的另一件事是A.Aspect的实验(该实验用检验Bell不等式的方法对EPR思维进行检验)取得成功[23],在物理学界造成了新的骚动。
一些著名科学家(如John Bell,David Bohm 等)发表了较为大胆的言论[24],认为量子力学(QM)非局域性(non2locatity,也译非定域性)的存在已经确证无疑,Einstein局域性实在论观点有问题,因而对SR理论中的一些观点(如“不存在以太”,“光速c是速度最高极限”等)都要重新考虑。
这是在80年代中期,在这个时期,科学界开始考虑以量子效应为基础做超光速实验的可能。
1985年,黄志洵提出了波导的量子隧道效应模型[25],为做微波超光速实验做了理论计算上的准备;又于1991年报告了在截止波导的消失波状态中发现负群速[26]。
根据以上情况,把1982—1991年当作超光速研究的第2阶段是合适的,其特点是为下一阶段的研究工作做了多种准备。
1992年起开始了超光速研究的第3阶段,特7第10期黄志洵:超光速研究的40年———回顾与展望 点是多国科学家在多个实验室中对超光速现象的获得及其规律进行研究,其中最著名的有G.Nimtz 小组的实验(音乐调制在微波信号上通过截止波导而实现超光速)[27];R.Chiao(乔瑞雨)小组的实验(双光子赛跑,其中一路通过交叠介质层形成的位垒而实现超光速)[28];王力军等用反常色散区域造成的负群速超光速实验[29];J.Webb小组的实验(由观测类星体发现精细结构常数异常推断宇宙早期的光速值比现在高)[30];等等。
在这些实验推动下,又产生了更多的实验[31～44]。
在这一时期,出现了研究超光速问题的书[16,45,46],而且在美国、德国、中国都召开过讨论超光速的学术会议[45～47]。
因此,如果我们说在这一阶段(1992—2003年)出现了超光速研究的热潮,并没有夸大其词。
在上述的3个超光速研究发展阶段(1962—1974年,1982—1991年,1992—2003年)中,研究人员主要是物理学家、天文学与宇宙学家、电子学家,基本上没有航天科学家介入。
这是因为现有火箭和飞船的速度和光速c相比还是一个很小的值,航天专家还想不到“超光速”上来。
况且,已有的超光速实验,尚处在原理探索性质和实验室阶段,而非应用阶段。
然而,人类探索外太空的步伐正在加速,“航天科学前沿”已将超光速运动课题包含在内,近期将召开的香山科学会议即以此为主题。
或许,从2004年起我们将迎来超光速研究的新时代。
2 Einstein为什么认为有“光障”存在在狭义相对论中,真空中光速c仿佛具有特殊的地位。
一个陈述是“光速不变原理”,它实际上是一个公设。
Einstein对这个公设的说法是“光在空虚空间里总是以一个确定的速度c传播,与发射体的运动状态无关”[2]。