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动体物理学(三)

2018/07/24   维加斯新闻报
刘文旺

    (三)、动态原理在光学中的应用
    1、当传递电磁波的介质处于热平衡状态时,麦克斯韦方程组拥有不变的形式。因此,电磁波的波速与介质的匀速直线运动状态无关,具有各向同性;当传递电磁波的介质未处于热平衡状态时,麦克斯韦方程组拥有变化的形式。因此,电磁波的波速与介质的运动状态有关,不具有各向同性。
    这就是菲索实验、M-M实验产生的原因。
    这样我们就直接从理论上推出了,真空中、介质中的光速与我们实验室中、自然界中的各种介质,拥有确定的折射率和不变的光速。而此与地球的运动无关。因为,在地球的环境中,重力场较弱、向心加速度较小,在容器中的介质都处于热平衡状态。因此,没有产生菲索实验中光速沿地球运动的方向增加,而沿地球运动的反方向减小的现象。
    2、当传递电磁波的介质处于热平衡状态时,电磁波的干涉、衍射现象的结果,与介质的匀速直线运动状态无关;当传递电磁波的介质未处于热平衡状态时,电磁波的干涉、衍射现象的结果,与介质的运动状态有关。
    在地球的不同纬度上,地球的自转速度是不同的,但是我们并没有发现同一实验过程中干涉、衍射现象中,由此测出的光的波长等,在不同的纬度的国家中拥有不同的数值。就是因为系统都处于热平衡状态。
    在一个相对于地面运动的惯性系S/内,作光子的双缝干涉实验,测得的光子的波长为λ,而在另一个相对于地面静止不动的惯性系内看这同一实验过程会发现,由于光子会发生多普勒效应,而使其波长发生变化:当观测者向实验装置运动时有:ν‘=ν[(1+v/c)/(1-v/c)]1/2,波长λ的变化是λ‘=λ/[(1+v/c)/(1-v/c)]1/2,而小孔、或狭缝的变化是a’=a[1-(v/c)2]1/2;当观测者反向运动时有:ν‘=ν[(1-v/c)/(1+v/c)]1/2,波长λ的变化是λ‘=λ/[(1-v/c)/(1+v/c)]1/2,因此,在不同的观测者看来,实验图片应该是不一样的。但是我们并没有见到这一现象的出现,尽管在地球上不同国家的实验室位于不同的纬度,拥有不同的伴随地球运动的速度。实验测得的上同一类光的波长结果是一致的。
    也就是说,当介质达到热平衡状态时,实验结果与介质是否参与某种匀速直线运动无关。如下图所示:

   
 
    由形成明条纹的条件为x=±kDλ/2a (k=1、2、3、---)衍射现象亦然。
    介质的定向运动的存在,这时的介质处于非热平衡状态。会改变介质的折射率,光速、波长发生动态变化。从而产生不同的干衍射结果,甚至不能产生明暗条纹的出现。
    3、当传递电磁波的介质处于热平衡状态时,电磁波的反射定律、折射定律的成立、介质折射率的确定性,与介质的匀速直线运动状态无关;当传递电磁波的介质未处于热平衡状态时,电磁波的反射定律、折射定律仍成立,但是介质的折射率的确定性,与介质的匀速直线运动状态有关。
    例如:当介质处于热平衡状态时:
    A、光的反射定率:A、反射角等于入射角;B、反射光线与入射光线、法线在同一平面内;反射光线与入射光线分居法线两侧。这一规律的形式,与介质的具体的匀速直线运动无关。
    B、光的折射射定率:A、入射角的正弦与折射角的正弦值比是一个常数;B、反射光线与入射光线、法线在同一平面内;折射光线与入射光线分居法线两侧。这一规律的形式,与介质的具体的匀速直线运动无关。
    如下图所示:

   
 
    则有:
    Sini/sinr=n2/n1
    我们地球上的实验室中随地球的自转、公转而运动者,但是,我们在实验室中仍能得出光的反射定律折射定律,尤其是上边的比值n2/n1不变。折射率具有各向同性,而没有出现菲索实验中光速与运动方向的一一对应关系。
    4、当传递电磁波的介质处于热平衡状态时,电磁波的直线传播现象与介质的匀速直线运动状态无关;当传递电磁波的介质未处于热平衡状态时,电磁波的直线传播现象与介质的运动状态有关。
    在我们实验室的实验仪器范围内,地球重力场作用不明显各种介质处于热平衡状态。因此,光是沿直线传播的。但是,地球的重力场还是存在的,在更大的空间范围内,大气并不均匀,因此,大气分子并不完全处于热平衡状态,这就出现了大气的折射现象。
    运动状态的变化,会改变折射率的各向同性,从而引起光线的弯曲。
    5、当传递电磁波的介质处于热平衡状态时,电磁波总是沿着所需时间为极值的路径传播——费马原理。这一现象与介质的匀速直线运动状态无关;当传递电磁波的介质未处于热平衡状态时,电磁波仍总是沿着所需时间为极值的路径传播——费马原理。这一现象的具体路径与介质的运动状态有关,数值会发生与运动状态有关的变化。
    当传递电磁波的介质处于热平衡状态时:
    δl==0
    (四)、动态原理在电学中的应用
    1、当体系达到热平衡状态时,金属导体的电导率、电阻率的大小与其整体的匀速直线运动的方向无关,具有各向同性;当体系未达到热平衡状态时,金属导体的电导率、电阻率的大小与其整体的运动的方向有关,不具有各向同性。
    这是因为,运动的介质会发生介电常数的变化。从而影响轨道电子的能级能量。但不会出现相对论性的任何变化。
    当体系达到热平衡状态时,
    σ=n0e2lF/mvF
    其中,lF、vF为费米能级处的自由程和速度、n0是平衡态时电子数密度。
    电阻率是电导率倒数,在经典物理中满足如下方程:
    Ρ0=2m0v/ne2λ0,当有观测者沿导体方向运动时,导体的导电粒子的品质增加(不是爱因斯坦狭义相对论中的品质的变化,但由实验的结果可知,两者的变化结果类似。因此,为了便于分析,我们这里假设按这一规律变化,仅是为了说明问题而已):
    m=m0/[1-(v/c)2]1/2,λ=λ0[1-(v/c)2]1/2
    代入电阻率公式有:
    ρ=2mv/ne2λ
    =2m0v/ne2λ0[1-(v/c)2]
    =ρ0/[1-(v/c)2]
    也就是说,当导体运动起来后,导体的电阻率应该增加为原来的1/[1-(v/c)2]倍。但是我们地球上的不同材料的电阻率,都在随地球的自传、公转而一同运动着,从没有发现导体的电阻率沿地球的运动方向增加的现象。在不同纬度的国家也没有发现有什么不同。
    2、当体系达到热平衡状态时,各种铁磁质的居里点的大小,与其整体匀速直线运动状态的方向无关,具有各向同性;当体系未达到热平衡状态时,各种铁磁质的居里点的大小,与其整体运动状态有关,不具有各向同性。
    按现有理论,铁磁质的性质起因于磁畴,而磁畴起源于电子磁矩。热运动会破坏磁矩的有序排列,因此,超过一定的温度,铁磁质就会变成普通的顺磁质,这一临界温度叫铁磁质的居里点。当体系未进入到平衡状态时,体系粒子的整体运动显然会影响磁畴的分布,从而影响居里点温度的大小。
    3、当体系达到热平衡状态时,库仑定律、法拉第电磁感应定律的形式与其是否拥有整体的匀速直线运动状态无关。介电常数、材料的剪切模量等各向同性;当体系未达到热平衡状态时,库仑定律、法拉第电磁感应定律的形式与其是否拥有整体的运动状态有关。介电常数、材料的剪切模量等不具有各向同性。
    这也是对于处于热平衡状态的体系,各种机械波波速如声速具有不变性的原因,也是光速与介质的具体运动状态无关的原因。
    在菲索实验中水运动的速度远小于地球的自转、公转运动速度,更小于太阳系环绕银河系的运动速度。但是,实验仍能发现光速在水运动的方向增加,反方向减小的现象。但是,在我们实验室、大自然中静止的各种介质为什么不在地球自转方向、公转方向上出现机械波、光波运动速度的变化哪?
    还有,当介质发生定向运动时会发生多普勒效应,但是,我们环境中的所有介质都在随,地球的自转、公转而运动,还在随银河系一同高速运动,为什么不存在与这些定向运动相对应的多普勒效应哪?这些运动的速度更大呀!
这是因为,这些运动的定向运动速度的一部分,经水分子间频繁的碰撞转化为无序的各向同性的热运动了,与定向运动相伴的动能一部分转化为热能,一方面,使体系的温度升高;另一方面,转化为向外辐射能了。当达到热平衡状态时,水分子运动速度、动量、能量的分布各向同性。因此,水分子的轨道电子的能量也是各向同性分布,因此,介质的电磁属性——介电常数等各向同性,因此,剪切模量、折射率等各向同性。
    粒子的自旋属性不同,粒子间的碰撞最终使其运动速度、动量、能量的分布遵守不同的统计规律。这就产生了达到热平衡状态的介质,电磁属性——介电常数等各向同性,因此,剪切模量、折射率等各向同性。从而产生了,在各种介质中机械波、光波具有与其参与的定向运动无关的现象。
    因此,这就是尽管存在地球的自转、公转及太阳系环绕银河系的各种运动,各种介质中的机械波的波速、光速没有发生变化的原因。
    对于处于非热平衡状态的系统中,由菲索实验结果可知,介质中的光速与介质的运动速度的大小、方向一一对应。由于c=1/(εμ),因此,介质中的光速沿运动方向发生了变化,则介质的介电常数会发生同样的变化。这样,库仑定律中的ε不再具有各向同性,需要加入与方向、速度、力场强度、温度等有关的系数,即:ε=ε(θ、v、E、B、G、T);μ=μ(θ、v、E、B、G、T)其拥有的形式变为:F=q1q2/4πε(θ、v、E、B、G、T)。尤其是处于加减速运动状态、外力场存在时,此时速度v、电场E、磁场B、万有引力场G等还是时间、空间的函数。
    尤其是,麦克斯韦方程组:
 
    中的εμ要发生同样的变化。
    由菲涅耳公式:C’=C/n±v(1-1/n2)可知,1/(εμ)1/2= C/n±v(1-1/n2),由于μ变化不大,因此,在μ=μ0近似的情况下有:
    εμ0=1/[ C/n±v(1-1/n2)]2
    所以有:ε=1/μ0 [ C/n±v(1-1/n2)]2
    沿介质运动方向有:
    ε=1/μ0 [ C/n+v(1-1/n2)]2
    沿介质运动反方向有:
    ε=1/μ0 [ C/n-v(1-1/n2)]2
    其中,ε0为真空中的介电常数,v为介质运动速度。
    这就是库仑定律中ε与介质运动速度的近似关系。
    4、再谈动体的电动力学——在狭义相对论的框架下,不同惯性系之间的电学理论如库仑定律、牛顿理论等需要修正,而我们否定了狭义相对论,知道了光速的变化与不变的由来,因此,上述关于物理定律的描述就应该被否定。简单、不变于处于热平衡状态的体系、静止的体系:一切惯性系物理、化学定律拥有同样的形式。
    在狭义相对论中描述电荷之间的相互作用,由于座标变换的存在造成了不同参照系中的物理量发生了变化,由我们对相对论的否定可知,这一切都是错误的是没有必要的,下面我们举例分析:
    (1)、如下图所示,在不同坐标系中相互作用力的变换关系是:
    F‘x=Fx-(v/c2)(Fyuy+Fzuz)/(1-vux/c2)
    F‘y=Fy/γ(1-vux/c2)
    F‘z=Fz/γ(1-vux/c2)
    其中,γ=1/[1-(v/c)2]1/2、v是S‘相对于S系的运动速度,u是粒子的运动速度,如下图所示。

   
 
    (2)、在两个坐标系间,电场强度E和磁场强度B间的变变换关系是:
    E‘x=Ex
    E‘y=γ(Ey-vBz)
    E‘z=γ(Ez+vBy)
    B‘x=Bx
    B‘y=γ[By+(v/c2)Ez]
    B‘z=γ[Bz-(v/c2)By]
    其中,γ、v的意义不变。如上图所示。
    按现有的电动力学理论,从这些变换公式可知:电场和磁场是相互联系的,电场和磁场是同一种事物的两个方面。在给定的参照物中,电场和磁场具有不同的物理性质,但是,在不同的参照物进行描述时,它们可以相互转化。例如,在S系中静止的电荷只有电场而没有磁场,但是在S‘中它不但有电场,还有磁场。
    我认为这是完全不能接受的。一个突出的事实是,当S‘突然停下来后,原本静止在S中的电荷会不会产生辐射?
    例如,假设在我们地球上有两个电荷,甲电荷处于静止状态,我们假定它就是S系,另一个电荷乙处于运动状态。我们的常识是,甲不拥有感应电磁场,不具有运动的动能、动量;而乙拥有动能和动量及感应磁场。之后,乙电荷在运动中撞上障碍物上停了下来。产生两个效果,1、把障碍物撞坏了;2、其拥有的电磁场能量转化为光子辐射出去了。那么,在乙看来是甲产生了辐射吗?能认为是甲把物体撞坏了吗?当乙突然停止下来时,由运动的相对性,乙应该认为甲突然停止了下来,因此,由法拉第电磁感应理论可知,同时拥有电场和磁场的甲应该产生电磁辐射。
    甲和乙怎么认识这一现象。读这段文章的读者怎么认识这一现象?
    5、物理规律在所有的参考系中都是成立的,你在你的参考系中使用物理规律,他在他的参考系中使用物理规律就行了。用得着在一个的参考系中描述另一个参考系中的物理规律吗?寻找不同参考系间的物理公式的变换关系,这有什么物理意义哪?没有这种转换的协变性,物理规律就在不同参考系中不成立了?不能使用了吗?这完全是爱因斯坦对相对性原理的误导。
    6、当体系达到热平衡状态时,介质中库仑定律的形式与介质的运动方向无关,具有各向同性;当体系未达到热平衡状态时,介质中库仑定律的形式与介质的运动状态有关,不具有各向同性。
    由前面我们对菲索实验的分析可知,当介质运动而没有达到热平衡状态时,光速沿运动方向增加,沿反方向速度减小。由介质中的光速c=1/(εμ)1/2可知,此时,沿介质运动的方向和反方向介质的介电常数等:ε、μ不同,因此,在这样的介质环境中电荷间的相互作用会发生沿运动方向的变化。
    但是,在我们的实验室中,从没有见到在介质中库伦相互作用沿地球自转、公转方向的变化。这是为什么那?
这是因为当体系达到热平衡状态后,组成粒子能量的分布满足各向同性,ε、μ因此具有各向同性的结果。
    这正好证明了当体系达到热平衡状态时,介质中库仑定律的形式与介质的匀速运动方向无关,具有各向同性的观点的正确性。
    7、当体系达到热平衡状态时,介质中奥-萨伐尔定律的形式与介质的运动方向无关,具有各向同性;当体系未达到热平衡状态时,介质中奥-萨伐尔定律的形式与介质的运动状态有关,不具有各向同性。
    我们知道,毕奥-萨伐尔定律告诉我们的事实:
    dB=μ0qv×r/4πr2(加重表示乘积是差积,r、v是向量形式)其中点和运动的速度v就是相对于我们实验者或者说相对于我们实验室而言的,与方向无关。也就是说,实验发现运动电荷产生的磁场强度与地球的运动——自传与公转无关。这一方面体现了运动与静止具有绝对性(这一点我们后面还具有具体的讨论);另一方面,这也体现了这里的速度叠加不符合对伽利略速度叠加原理。
    按理说,叠加了地球的自转后,向东的速度大于向西的运动速度。因此,在我们实验室中他应该看到:同样的速度下,电荷向西运动比向东运动产生的磁场强度应该小,而此不是事实。相对论是不能解释这一现象的。
    还有,我熟知的原子中轨道电子运动速度是相对于谁说的。描述原子中轨道电子运动的参考系是谁?在回旋加速器中验证质速关系的实验过程中,描述粒子的运动速度的参照系是谁?!这些都体现了运动与静止的绝对性。和绝对静止参考系的存在。


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