狭义相对论的时空变换

本文探讨了狭义相对论的时空变换所要满足的条件,并给出了一定条件下两惯性系之间的变换式和相对论效应。     

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.     

狭义相对论的前提与全速域狭义相对论理论模型的构建原则

基于笔者提出的弥聚子论的基本概念及其中对于主要反映超高速领域物质运动与时空之间关系的爱因斯坦狭义相对论(或称"高速狭义相对论")的尝试性拓展--预言了有可能显著存在于超低速领域的低速狭义相对论效应乃至有可能显著存在于超高速和超低速领域、同时涉及介于两者之间的常速领域的全速域狭义相对论效应,对爱因斯坦狭义相对论的前提进行了评述、质疑与修正,其要点包括:第一,指出了爱因斯坦在"以狭义相对性原理为前提"的名义下所做推导的前提超出了纯粹意义上的狭义相对性原理,它实际上隐含了独立且具有潜在局限性的"伽利略极限契合原理"和"线性时空变换假设";第二,指出了依据对电磁波运动的考察和狭义相对性原理而得出的光速不变原理在其意义和作用方面存在一定的局限性,而通过对实物体运动的考察则有可能获得等价于光速不变原理或较之更具普遍意义的能够作为狭义相对论前提的原理,从而有可能更深刻、更充分地反映狭义相对论效应的物理本质乃至引发狭义相对论的变革;第三,区分了光速不变原理与"固有常数光速个例性原理",指出了狭义相对性原理不仅寓于相关时空变换表达式的高度对称性之中,还必寓于其他与物理过程相关的原理之中;第四,依据前期研究成果对狭义相对论的前提进行了更新,即扬弃了光速不变原理并代之以先前提出的实物体运动存在速度上限和下限的"双极限速原理"及与之孪生的"双极限速质量-速度关联原理",并指出了在笔者所期待的狭义相对论的变革中恰当运用"伽利略极限契合原理"或将其推广为"洛仑兹极限契合原理"乃至推广为扬弃具体极限情形的"一般性极限契合原理"以及放弃"线性时空变换假设"转而依循"时空变换数学形式的开放性原则"的必要性. 在此基础上,通过在上限速单极近似下引入质量-速度关联原理,重新推导出了爱因斯坦狭义相对论中的洛仑兹变换关系式,明确了以质量-速度关联原理取代光速不变原理的推演步骤,并使得"光速不变"(或"上限速度不变")在爱因斯坦狭义相对论中由前提蜕变为推论. 继之,分别给出了上限速单极近似和下限速单极近似下质量-速度关系的唯象推导过程,并明确了低速狭义相对论和全速域狭义相对论时空变换关系式的构建原则. 这一工作使得全速域狭义相对论完备理论模型的建立又向前推进了一步.     

观测与相对论:光速在爱因斯坦狭义相对论中为什么不变?

1905年,爱因斯坦依据迈克尔逊-莫雷实验,提出光速不变性（invariance of light speed,ILS）假设,从而在理论上导出洛伦兹变换,建立狭义相对论（special relativity,SR）,揭示了时空和物质运动的相对论性.然而,直到今天,我们仍然并不确切知道光在爱因斯坦理论中担任什么角色,并不完全理解迈克尔逊-莫雷实验中光速为什么不变;并且,也不真地理解时空和物质运动为什么会呈现相对论性.基于物理世界的局域性（locality）,建立观测局域性原理（principle of observational locality,POL）,提出观测极限假设（hypothesis of observational limit,HOL）;以其为前提,从逻辑上导出观测媒介速度不变性（invariance of observation medium speeds,IOMS）,从理论上阐明,迈克尔逊-莫雷实验并不真地意味着光速不变,而是向我们展示一个极为重要的物理观测现象：观测媒介传递被观测对象之时空信息的速度具有观测上的不变性.事实上,ILS只是IOMS的一个特例,只在光作为观测媒介时成立;光速并非真地不变或不可超越.根据IOMS,从逻辑上和理论上导出广义洛伦兹变换（general Lorentz transformation,GLT）,概括并统一了伽利略变换和洛伦兹变换,并且,在波尔对应原理下,既与伽利略变换严格对应,又与洛伦兹变换严格对应.在GLT的基础上,因循爱因斯坦SR逻辑,建立起观测相对论（theory of observational relativity,OR）,概括了爱因斯坦SR.OR理论阐明了相对论性的本质和根源：所有相对论性现象都是观测效应,源于观测局域性,而非真实的自然现象或物理现实.或许,本文的观点和结论能给予我们关于时空和物质运动之相对论性现象以及爱因斯坦相对论新的认识或新的见解.

     

狭义相对论“矛盾方程”不矛盾

指出了《狭义相对论矛盾方程探讨》一文的分析错误,根据洛伦兹变换,经过严格推导和分析,否定了原作对推导结论的分析,阐明狭义相对论不存在矛盾方程,"动钟变慢"的结论是正确的.     

非互易传输线问题的标准Smith圆图解法

提出了一种全新的能够处理复杂非互易传输线(NTL)问题的标准Smith圆图解法。该解法基于一种非线性映射关系,将NTL模型的参数转化为传统互易传输线(RTL)模型的参数,从而可利用标准的Smith圆图(SSC)完成NTL中的设计和参数计算等问题。为了验证解法的有效性和简便性,以NTL单支节串联匹配和双支节并联匹配为例,给出了完整的设计与验证过程。     

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.     

狭义相对论中测量与变换的关系

本文从固有长度，运动时间测量中的不确定因素在尺缩、钟慢效应一般推导过程中的出现与消去，说明在狭义相对论中洛仑兹变换及由此导出的尺缩钟慢效应与长度、时间测量的操作方法是相容的。     

关于狭义相对论中时空问题的讨论

狭义相对论明确指出同时性、时间和空间的测量是相对的,与物体的运动状态或与参考系的选取密切相关,并以此建立了相对论时空观.基于狭义相对论中时空概念的关联分析,讨论了解决时空问题的思路和方法,指出了＂同时性的相对性＂是理解和认识相对论时空观的基础,有利于解决大学物理教学的重难点问题.     

狭义相对论中测量与变换的关系

本文从固有长度，运动时间测量中的不确定因素在尺缩，钟慢效应一般推导过程中的出现与消法，说明在狭义相对论中洛仑兹变换及由此导出的尺缩钟慢效应与长度、时间测量的操作方法是相容的。     

关于虚位移原理的几个问题

在广义坐标系里,虚位移原理是：具有理想约束的质点系统,在某一位置保持平衡的必要而且充分的条件为所有与广义坐标相对应的广义力等于零。当选择不同的广义坐标时,确产生了令人疑惑的结果。值得进一步研究。     

洛仑兹变换与爱因斯坦狭义相对论

论述了在洛仑兹变换下光速不变、电磁学中麦克斯韦方程的形式不变、力学中牛顿运动定律形式不变，因而证明了洛仑兹变换与爱因斯坦狭义相对论的关系。     

关于狭义相对论的修正以及新引力理论的方案

相对论存在一定的局限性.狭义相对论适用于电磁的相互作用.没有强有力的证据显示狭义相对论也适用于其它3种基本相互作用.至少在弱相互作用中,中微子可能是超光速粒子.物理学需采取多种时间的定义,一种推广伽利略变换的时间值得进一步研究.广义相对论很大程度上是一种数学理论.作为物理学的引力理论,它存在很多基本缺陷.检验广义相对论一些天文实验,误差很大,需要重新分析.笔者将讨论一种新引力理论的方案.它的引力场方程与电磁理论的麦克斯韦方程十分相似.     

相对论中的加速度和力

介绍了相对论中的加速度和作用力的定义式及相应的洛仑兹变换式,探讨了相对论的加速度与作用力的特点,并与经典力学作了简单比较。讨论了加速度与作用力、速度这３个矢量之间的方向关系,并给出了相应的数学表达式,由此得到结论：当ｖ与Ｆ的夹角为锐角时,Ｆ位于ａ与ｖ之间;当ｖ与Ｆ的夹角为钝角时,ａ位于Ｆ与ｖ之间。     

论狭义相对论的实验基础

就狭义相对论有无实验基础，能否用实验来证实狭义相对论，时问膨胀、空间收缩的相对性是否存在，洛伦兹变换是相对的还是绝对的等一系列问题进行了分析和讨论，并得出了这样的结论：目前在文献中所能查到的实验没有一个符合爱因斯坦所提出的要求．这些实验只能证实时间膨胀是存在的并且具有绝对性，但不能证实相对论的正确性．     

工科大学物理课程试题库的信度指标

引入试题的信度指标,去除质量较差的试题。     

狭义相对论的逻辑不自洽问题和新伽利略时空观

科学理论需要在逻辑上自洽.分析了狭义相对论对高速运动的不稳定微观粒子寿命延长的解释,发现狭义相对论的解释否定了光速不变原理或相对论性时空观.进一步分析发现,在狭义相对论"时间膨胀"和"长度收缩"的推导过程中,观察系和被观察系的指定完全相反.这一现象说明"时间膨胀"和"长度收缩"不是狭义相对论的逻辑结果,狭义相对论的逻辑结论应该是"时间收缩"和"长度收缩"(或"时间膨胀"和"长度膨胀").在狭义相对论的理论框架内不能正确地推导出运动物体的横质量,在狭义相对论的框架内得出正确横质量公式的推导都存在逻辑或物理错误.因此,狭义相对论在逻辑上是不自洽的,相对论性时空观没有实验证据.现代物理学应该建立在以局部优势引力场为相对优越参照系的新伽利略时空观的基础上.从光传播媒介对应于局部优势引力场这一原则出发,解释了迈克尔逊-莫雷实验、菲索流水光速实验和光行差现象."运动质量"可由运动物体在受电磁场或引力场作用时受力的大小与该物体的运动速度有关得到解释.不稳定粒子寿命和物理时钟受各自的运动状态影响,也可以分别由粒子衰变和物理时钟依赖的具体物理过程受其相对于局部优势引力场的运动状态的影响来解释.     

PID控制的图示算法研究

根据对象模型，指标要求和控制器三个要素，介绍了图示算法原则，这一原理，对ＰＩＤ控制的参数进行了整定。最后通过实例，验证了该方法的简易和可行性。