近年来国外的超光速实验

近10年来,多国科学家进行了微波及光脉冲的超光速传播实验,其中不少实验是利用所谓量子隧穿效应而实现超光速的,而意大利科学家则在微波和开放自由空间条件下在短距离上完成了超光速实验.2001年8月,J.Webb等人报告了对精细结构常数α的变化的研究结果,该研究是根据对类星体的观测,所分析的光是宇宙早期时天体发出的光;分析发现那时的α较小(故c较大)等等.笔者对超光速实验作了较详尽报道.还讨论了关于超光速相速实验方面的一些新情况.     

狭义相对论与超光速运动

近来年,王力军等利用增益线性反常色散,证明了激光脉冲在铯原子气中的超光速传递;激光脉冲在此区域以超过光速c甚至负的群速传递,而脉冲的外形无改变.以往课本上说,没有任何东西,包括光本身的传递能快于光.新的实验表明它不再正确.研究表明,如果人们相信超光速运动可能存在,那么按照爱恩斯坦的方法,利用芬斯勒时空ds4=gijkldxidxjdxkdxl取代通常的闵柯夫斯基时空,我们可以得到新的时空变换.基于新变换的讨论不仅可保留Einstein狭义相对论的全部内容而且包容超光速运动.     

电领域群速超光速的特性实验

探讨了电信号在阻抗周期失配的类光子晶体结构中的群速超光速传播问题。比较了在电领域出现群速超光速情况下与正常光速下的各种区别,发现了群速超光速的速度是很不稳定的。一旦出现了群速超光速,速度是不断变化的,群速超光速情况下的群速度会受传输路径、温度、传输信号的幅度、阻抗变化等稳定度的影响,和正常传输时的情况是完全不同的。测得的群速超光速是一个不断起伏变化的值。就这点来看,目前很难确定其应用的价值。群速超光速已经被不同的研究者在光和电的领域发现。用实验证明了群速超光速是一种不稳定的自然现象。通常情况下,光和电磁信号以正常的速度传递时,该速度不会受到传播路径的长度、温度、时间、负载、传播信号的幅度、调制信号的频率等因素的影响。     

量子力学与超光速运动

在量子力学创立时,理论上受到两个物理上的基本限制:一是普朗克常数h(或h),它常以能量子ε=hv(或ε=hω)的形式出现;另一个就是狭义相对论,它除了能量和动量关系不同于牛顿的表达式外,更主要的是加上了光速不可逾越的限制.而量子力学的各种概念几乎都涉及到超光速运动,因此,量子力学的建立和发展过程就是一个回避超光速运动描述的过程.而物理事实表明,超光速运动或许是亚原子内部运动的基本特征.因此有必要用新的观点来重新审视量子力学.     

超光速运动和狭义相对论的局限性

近年来,实验和观测已发现了多种超光速现象,这是科学研究中的一个新的前沿.笔者对超光速理论作了简单的回顾,指出洛仑兹变换中的时间定义不是物理学的唯一时间定义,还可以用一种推广的Galilean变换(GGT)定义另一种物理学时间.当描述超光速粒子(快子)运动时,GGT的时间箭头总是正向的,不会出现时间倒演问题.GGT变换是洛仑兹变换的一种非标准形式,也是洛仑兹物理思想的继承和发展.物理学家已普遍承认:真空不空.如果把真空称之为"以太场",这仅仅是一个术语问题.以太场具有复杂的量子特性,它与超光速运动之间可能存在某种内在的联系.近年来各国对中微子质量平方作了精确测量,全球实验的平均结果为负值,由此可以推测中微子可能就是超光速粒子.介绍了中微子作为自旋为1/2的超光速粒子的一种Dirac型方程及其量子性质,为弱相互作用中宇称不守恒的事实作出了新解释.     

洛伦兹变换与超光速变换

洛伦兹变换被认为是两个作相对运动的惯性系,其合成速度总是小于光速.若惯性系中一个或两个的速度都等于光速,则合成速度也等于光速.导出了超光速变换式,得到一些新的结论.     

关于超光速粒子的加速器测量

相对论本来就含有一种超光速变换的描述,在不违反其数学描述精度基础上,利用非线性修正把原来的基本方程进行调整,可以得到和于闵克夫斯基空间表述高阶相融的平直空间映象.研究和求解此映象的性质,期望得出超光速情况下粒子运行的两条规律:第一是减小能量反而增大速度,第二是在超光速情况下解的不连续性.利用这两条原则指导加速器中的测量,得到对于加速器存在的非线性混沌运动的新认识.特别是利用减小能量和加强解的间断性得到的调控手段,使得强流电子束产生的复杂的束晕混沌现象得以加强并由此产生分布的变化,然后对此规律进行数学拟合.此结果都可以作为超光速粒子行为的间接证据.     

光速可变及其地面判别实验

通过对历史上验证光速不变实验的分析,表明这些实验并未证实光速与接受者的速度无关.因此,光速不变至今仍然是一个假设.近年来通过对"微波背景辐射"及遥远射电星系发出的射电波的观测表明,它们存在一与地球运动相关的各向异性.这些天文学实验证明电磁波波速(即光速)是与接受者速度有关的,因此光速是可变的.笔者提出了一个猜想:由于光的某种未知的波动特性所产生的补偿效应,使得人们在地面无法用干涉法测出光速是否可变.因此要在地面上验证光速不变假设是否正确,必须找出一种精密测量光运行时间微小变化的新方法.笔者提出用高频激光脉冲技术可以实现这一测量,并在此基础上设计了一个关于光速不变假设的新的地面实验室判别实验.同时还对实验的前景和狭义相对论的有关问题作了一些预测.     

高分辨透射电子显微镜的原位实验综述

高分辨透射电子显微镜(transmission electron microscopy, TEM)原位实验是在纳米乃至皮米尺度上实时研究物质在不同场环境中的原子和电子结构变化、探寻材料在使役条件下性能根源的一类实验研究方法,在基础科学探索与产业技术研发的源头创新中起着不可或缺的作用.本文详细介绍了高分辨透射电镜原位实验研究的技术原理以及应用进展.按照原位电镜实验实现手段进行分类,概述原位电子束照射、环境透射电镜、四维超快电镜、原位加热、加电、力学、光学、液体、气体样品杆等各类高分辨原位电镜实验的实验技术、原理以及应用的最新进展.随着技术的进步,高分辨原位电镜实验正向着芯片化、复合化和定量化的方向发展,而目前所遇到的电子束、磁场的干扰以及成像速度问题相信在不远的将来会得到解决.     

在太阳旁边出现超光速的天体运动

利用录像图片记录了太阳旁出现的超光速天体运动 ,经过分析研究认为它的速度不小于光速的 3倍     

关于超光速的一种准确表述

从两个相对运动坐标系的速度变换关系,说明了一切实物粒子与场超光速的不可实现性,揭示了爱因斯坦狭义相对论的一个隐含内容。然后从色散介质中相速度与群速度的关系,讨论了相速度和群速度超光速的可能性。从而给出了关于超光速问题的一个较为准确的表述。     

高斯波包在截止波导中的传播

分析了电磁波传播时的超光速群速。对高斯波包在分段填充不同介质的波导中的传播情况进行了数值模拟,得到高斯波包通过截止区的群速和能速,并对其中涉及到的"超光速"问题作了一定的分析。通过模拟得出,在一定的截止区长度范围内和一定工作频率范围内,群速超过光速;并得到,波包的能量传播速度(能速)始终不会超过光速。     

关于电磁波能速问题的讨论

指出了只有针对具有特定频率和波矢的一列电磁波定义能速才有明确意义,并对此作些说明和论证.通过计算无界线性介质和典型传输线中电磁波的平均能速和相速,得出结论:当电磁波在线性介质中以横电磁波(TEM)模式传播时,其平均能速总是等于相速;若在传输线中以横电波的mn模(TEmn)或横磁波的mn模(TMmn)传输时,其平均能速在波阵面上各点的大小不同,且都小于相速和真空光速.     

单程光速测量原理及其实验方法

自伽利略提出双程光速测量原理以来,400年间人们一直未能进一步解决单程光速测量原理难题,其原因是由于人们陷入了测量单程光速必须引入另一已知速度的对钟信号来同步异地时钟的思维误区;尤其是爱因斯坦提出用光信号对钟和同时性的定义以后,人们在这一迷途上走得更远.在分析的基础上,笔者认为要解决这一问题必须另辟蹊径,并提出了一种全新的单程光速测量原理和实验方法.在这一原理中,把单向运行的光既作为被测速对象,又作为时间标准和对钟信号,从而使单程光速的测量和检验光速是否与方向有关成为可能.     

任意惯性系中往返平均光速不变性不成立的理由及相关问题

单程光速不变性并未得到实验的确证,他仍然是一个假设。而往返平均光速似乎是不变的,因此某些人试图在往返光速不变基础上建立起一套与相对论有某种相似性的理论。笔者从理论上指出往返平均光速并不等于单程光速,而实验结果也不能确切证明往返光速完全与惯性系运动无关。因此往返平均光速不变性是不成立的。这样构筑在此基础上的各种新理论就是存疑的。另外还讨论了与此相关的一些问题。     

变速粘弹性传送带混沌运动

基于Kelvin粘弹性材料本构方程及带运动方程建立了同时具有速度和横向力扰动的粘弹性传送带非线性动力学模型。利用Galerkin's方法将系统简化为参数激励的单模态Duffering振子,并得到系统的音叉分岔点、同宿轨道;利用Melnikov函数法讨论了不同参数（如带稳态速度、扰动速度、扰动力、材料性能等）对系统混沌域的影响。结果表明：1)速度和力扰动同时存在时,混沌域位于第一象限一直线上方,且混沌域随速度扰动频率增加而变小,随力扰动频率增加而变大,当力或速度扰动频率不变时直线都过定点,与之对应不能通过改变力或速度扰动幅值改变混沌域;2）对速度低频扰动可通过增加带速度并保持较大扰动振幅避免混沌,对速度高频扰动通过减小带速度避免混沌;3）材料粘性增加混沌域变小,材料刚度增加混沌区域变增大。     

关于动点的速度合成定理的一个推论

动点在作复合运动时 ,若动点的牵连运动只涉及到一个动参考系时 ,则动点的速度合成已有相应的定理。但若动点的牵连运动涉及到多个动参考系 ,目前尚无专门论述。通过在原有基础上提出动点速度合成定理的推论 ,并分别就具有两个和多个动参考系时动点的速度合成公式给出了两种证明方法 ,使该推论对点的复合运动的速度合成更具有一般化的使用价值     

玻璃管内壁面血流红细胞速度的实验方法探索

本文通过显微镜观察、激光测量、高速摄影等手段先后对圆形和矩形截面玻璃管内的血流进行了实验观察、测量和分析,得出了不可能利用普通照明光源对圆形玻璃管内血流红细胞形态进行观察的结论;后采用矩形玻璃管试验段、利用普通照明光源运用高速摄影技术通过显微镜,得到了壁面血流滑移速度的若干规律.