狭义相对论中的可变换假设与极限速率

指出了狭义相对论中除了相对性原理和光速不变原理之外隐含的一条重要假设--可变换假设.证明了可变换假设与极限速率假设的等价性,从而说明了"光速是极限速率",是狭义相对论的假设,而不是狭义相对论的结论,并且这个假设没有得到可信的实验证明.     

洛伦兹变换推导方法探讨

用光速不变原理探讨“钟慢尺缩”效应，从而完成了对洛伦兹变换的一次推导。推导方法有别于常规的洛伦兹变换推导方法。     

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.     

罗伦兹变换与单程光速的不变性

单程光速的不变性是爱因斯坦建立相对论的基本假设之一。然而,有一种观点认为,关于光速的一些实验并没有摆脱两地时钟的校正与单程光速之间的逻辑循环,因此至今还有人对这个假设持怀疑态度。本文的目的是要指出,在罗伦兹变换的推导中,单程光速不变的假设可用双程光速不变原理来代替。     

关于相对性原理的一种值得商榷的理解

从相对性原理和光速不变原理推导洛仑兹变换式时,不应当引用“S′系相对于S系的速率和S系相对于S′系的速率相等”的结论。     

谈光速不变原理及其解析方法

由于人们缺少高速运动的实践，大多数人接受光速不变原理是勉强的．本采用速度的传统定义．即路程与时间的比值．以洛化兹变换，求得光速不变原理．旨在使人们更容易的认识狭义相对论的这一基本原理。     

Lorentz变换的推广

Edwards从双程光速不变这一假设出发,导出了各向异性空间中惯性系的时空坐标变换(参见[2]—[4]),在这个理论中,光速不变原理及通常狭义相对论中关于时空对称的假设均被舍弃。本文的目的是要提出,在保留光速不变原理而只是部分地舍弃关于时空的某种对称性假设(即[5]中的假设Ⅱ)的情况下,惯性系之间时空坐标变换的一种可能形式。本文的推导也给出了将函数方程应用于相对论的一种途径。     

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.     

洛伦兹变换式的一种推导

基于传统文献利用线性变换和间隔不变性导出相对论时空坐标变换关系,但对变换式y'=y,z'=z均未加证明,提出了另一种洛伦兹变换式的推导方法,从两个不同惯性系∑和∑'同时观测同一事件P,利用光速不变原理,导出了在不同惯性系中的特殊洛伦兹变换式和一般情况下的洛伦兹变换式,并说明了一般情况下的洛伦兹变换式转换为特殊洛伦兹变换式的条件。     

相对論中高速运动物体的视长度问题

众所周知,由于相对论中著名的罗仑兹收缩效应,必然会引起高速运动物体长度和形状的改变。所谓物体形状,是指在一个参考系中同一时刻测得物体上各点的位置所组成的几何图形而言。这种形状变化只是由于收缩效     

宋代超新星爆发事件与光速不变原理

光速不变原理包含两点内容:1)光速与光源运动无关;2)光速不依赖于观察者所在参考系,文中讨论了这两点之间的区别.指出了宋代超新星爆发事件只能为证明“光速与光源运动无关”提供参考,而不能证明整个光速不变原理.澄清了对光速不变原理的一些不清晰的认识.     

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.     

“光速不变原理”和狭义相对论速度合成规则的教学讨论

狭义相对论所根据的基本原理有两条,其一是光速不变原理,其二是爱因斯坦的相对性原理,由此推出的新的相对论的时空观的内容集中表现在洛伦兹变换上,即在相对运动的两个惯性参考系∑和∑’之间,假定∑’沿 X 方向相对∑以速度 V 作匀速直线运动,一个物理事件的时间和空间坐标在两个坐标系中将满足如下的变换关系:     

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。     

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。     

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。     

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.     

航天导航测量机制的启示和时空理论

在分析航天导航测量机制的基础上建立了时空理论的新概念.惯性导航的测量原理基于惯性质量和引力质量等效原理.GPS测量机制的特点为单向电磁信号传播及透明的导航电文.光速不变原理对应坐标时定义,而相对性原理对应原时定义,Lorentz因子正是这两个时间定义之间的转换因子.对应坐标时定义的速度不能超过光速,但对应原时定义的运动真速度没有极限.超光速运动对应负质量和负能量.     

光学系统设计缺陷的空间光线追迹分析

利用空间光线追迹方法，模拟一激光光速实时变换系统的光学变换特性，对该光学系统的设计缺陷进行分析，提出改进方案。     

推广的Sagnac效应、GPS和对狭义相对论两个原理的实验检验

Sagnac效应是物理学一个没有解决的基本问题。推广的Sagnac效应实验和GPS中作匀速直线运动的接收器的Sagnac效应表明它们和光速不变原理不一致。但由于在光速不变原理争论中存在的问题，狭义相对论的最好的判决实验是检验相对性原理的实验，也就是速度计是否存在。