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.     

地外文明探索与超光速研究

概述了自1960年以来地外文明探索的情况和超光速研究的进展,指出这两个领域之间的内在联系.地外文明探索至今未获明显成果;超光速研究有一些进展,但水平、成绩有限."以光速或超光速飞行的宇宙飞船"目前仅是一种设想;当前超光速研究的急迫任务是以实验证明实体物质可以作超光速运动,实验最好用中性物质粒子(中子、原子)进行.     

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.     

对普朗克常量h和光速c的认识与研究

近代物理学中普朗克常量h和光速c是两个最基本、最重要的普适恒量,沿物理学的进展,深入探讨了h、c的引入缘由以及怎样引起物理学的革命并由此建立了量子力学及相对论,讨论了h、c将物理规律间相关物理量联系在一起并起到的纽带作用;c作为相对论向经典物理理论过渡,h作为量子力学向牛顿力学过渡的判据;h的深一层物理意义即物理量测量的不确定关系。     

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。     

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.     

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     

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.     

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.     

量子力学一维方势阱、Landau能级、表象和表象变换的教学与实例

针对量子力学教学过程中一些概念存在学生难学、教师难教的情况,以超晶格为实际的物理对象来介绍一维方势阱和Landau能级,以经典物理中的直角坐标和极坐标来对照量子力学中的表象和表象变换,将抽象的理论概念和结果与实验实证研究或已有的物理概念相对照,从而帮助学生对概念的理解和掌握。     

负能量体系的相对论性量子方程

对著名的EPR思维实验检验的结果揭示了量子力学中存在非定域作用，这与相对论以光速为自然界最大速度的结论构成了深刻矛盾．多年来，这个矛盾的协调问题一直没有得到解决，因此本文认为这两个理论过去的结合所产生的相对论性量子力学、量子场论等理论可能有不和谐的地方，只是有没有揭示出来以及如何提出解决这些问题的方法．本文试图通过对负能量的研究来初步探讨这些问题．研究表明负能量已经不仅仅是数学计算的手段，而是有实实在在的物理内容，本文把狭义相对论思想推广到负能量体系，提出新的设想，得出时空变换的新形式，该形式可以从理论上在不破坏因果律的情况下解释非定域作用现象．文中将负能量体系的理论与量子力学理论结合并导出有关方程．     

中子在引力场中干涉效应的量子理论相移

本文通过求解中子在地球引力场中的量子力学运动方程的方法,导出了中子在地球引力场中干涉效应(COW实验)的相移公式,这样就在严格的量子理论基础上完善TCOW实验结果分析。根据相移公式是Schrodinger方程的解,本文指出该形式的相移公式只适用于中子以非相对论速度入射的情况。     

三层对称平板波导的量子理论研究

本文用光流线量子理论和光流线量子方程,采用量子力学一维有限深势阱的数学模型,计算和分析了三层对称平板波导的导光机制,揭示了受介质限制波导层光流线的波粒二象性运动规律。     

德布罗意波及其非相对论近似

通过分析德布罗意义和速度特性，说明了它是相对论意义下的波，讨论了在非相对论量子力学中，以经典能量代入德布罗意关系式进行了计算的原因。     

光流子(流线)的量子理论

本文在光线量子力学的基础上,提出光在介质中传输的流线结构模型,引进光流子的概念,揭示出受介质限制的传输光场是一束流线结构图象,推导出光流子的量子方程,重新定义一些概念,初步形成了光流子(或流线)的量子理论。     

一种多模泛函叠加态光场的等幂次高次和压缩

依据量子力学中态的叠加原理，构造了由5个多模泛函相干态的线性叠加所组成的一种五态叠加多模泛函叠加态光场．利用多模压缩态理论，研究了该态的广义非线性等幂次高次和压缩特性．结果表明，在一定的条件下，该态的第一正交相位分量(即广义磁场分量)和第二正交相位分量(即广义电场分量)分别呈现出周期性变化的广义非线性等幂次高次和压缩效应．     

量子视角下的智能优化算法综述

近年来,量子科技的发展突飞猛进,成为继云计算、大数据、人工智能、区块链技术之后的又一种新兴战略性技术,其中量子理论在智能优化领域的应用被证明是较为成功和富有前景的。该文从量子力学的视角综述了当前智能优化算法的研究进展。将量子力学在智能优化算法中的应用分成了两个方面:1) 将量子理论中的量子比特、量子门等概念应用于构造智能优化算法的相关研究,这些工作通过在智能优化算法中实现量子特性从而获得算法性能的提升;2) 利用薛定谔方程、波函数、叠加态等概念对智能优化算法进行建模,建立了智能优化算法的量子化描述方式,为利用量子力学对智能优化算法进行分析和研究提供了新的范式。量子理论在优化算法中的应用现状表明:建立在薛定谔方程上的智能优化算法理论具有完备的数学理论框架,并能导出优化算法的核心迭代操作,有望为优化算法建立统一数学物理模型。     

理论计算中溶剂效应模型的构建及应用

目前计算溶剂效应的方法主要有两种:一种是自洽反应场(self-consistent reaction field,SCRF)理论计算法,该方法从发展初期至今一直应用广泛;另一类是将量子力学(quantum mechanics,QM)和分子力学(molecular mechanics,MM)结合起来,分别用量子力学和分子力学来计算化合物及所在溶剂的结构与性质,这种方法近几年发展较快.笔者通过大量的文献论证了加入溶剂效应所得出的计算结果更加接近真实的实验结果这一结论.     

信号测不准原理的量子诠释

根据量子力学的测不准原理,采用力学量算符的方法得到了信号在时频分析时的测不准原理,并对该原理进行量子诠释,认为信号在某种意义下可以看作是一个存在波粒二重性的类量子系统,正是由于信号的波粒二重性导致无法同时准确地测定信号的时间和频率。在证明信号测不准原理的同时得到了信号的频率算符,该算符具有广阔的理论应用前景。信号的量子诠释在揭示信号量子本质的同时,为量子力学中的理论框架应用于信号处理提供了理论支持。