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動體物理學(三)

2018/07/24   維加斯新聞報
劉文旺

    (三)、動態原理在光學中的應用
    1、當傳遞電磁波的介質處於熱平衡狀態時,麥克斯韋方程組擁有不變的形式。因此,電磁波的波速與介質的勻速直線運動狀態無關,具有各向同性;當傳遞電磁波的介質未處於熱平衡狀態時,麥克斯韋方程組擁有變化的形式。因此,電磁波的波速與介質的運動狀態有關,不具有各向同性。
    這就是菲索實驗、M-M實驗產生的原因。
    這樣我們就直接從理論上推出了,真空中、介質中的光速與我們實驗室中、自然界中的各種介質,擁有確定的折射率和不變的光速。而此與地球的運動無關。因為,在地球的環境中,重力場較弱、向心加速度較小,在容器中的介質都處於熱平衡狀態。因此,沒有產生菲索實驗中光速沿地球運動的方向增加,而沿地球運動的反方向減小的現象。
    2、當傳遞電磁波的介質處於熱平衡狀態時,電磁波的干涉、衍射現象的結果,與介質的勻速直線運動狀態無關;當傳遞電磁波的介質未處於熱平衡狀態時,電磁波的干涉、衍射現象的結果,與介質的運動狀態有關。
    在地球的不同緯度上,地球的自轉速度是不同的,但是我們並沒有發現同一實驗過程中干涉、衍射現象中,由此測出的光的波長等,在不同的緯度的國家中擁有不同的數值。就是因為系統都處於熱平衡狀態。
    在一個相對於地面運動的慣性系S/內,作光子的雙縫干涉實驗,測得的光子的波長為λ,而在另一個相對於地面靜止不動的慣性系內看這同一實驗過程會發現,由於光子會發生多普勒效應,而使其波長發生變化:當觀測者向實驗裝置運動時有:ν‘=ν[(1+v/c)/(1-v/c)]1/2,波長λ的變化是λ‘=λ/[(1+v/c)/(1-v/c)]1/2,而小孔、或狹縫的變化是a’=a[1-(v/c)2]1/2;當觀測者反向運動時有:ν‘=ν[(1-v/c)/(1+v/c)]1/2,波長λ的變化是λ‘=λ/[(1-v/c)/(1+v/c)]1/2,因此,在不同的觀測者看來,實驗圖片應該是不一樣的。但是我們並沒有見到這一現象的出現,儘管在地球上不同國家的實驗室位於不同的緯度,擁有不同的伴隨地球運動的速度。實驗測得的上同一類光的波長結果是一致的。
    也就是說,當介質達到熱平衡狀態時,實驗結果與介質是否參與某種勻速直線運動無關。如下圖所示:

   
 
    由形成明條紋的條件為x=±kDλ/2a (k=1、2、3、---)衍射現象亦然。
    介質的定向運動的存在,這時的介質處於非熱平衡狀態。會改變介質的折射率,光速、波長發生動態變化。從而產生不同的幹衍射結果,甚至不能產生明暗條紋的出現。
    3、當傳遞電磁波的介質處於熱平衡狀態時,電磁波的反射定律、折射定律的成立、介質折射率的確定性,與介質的勻速直線運動狀態無關;當傳遞電磁波的介質未處於熱平衡狀態時,電磁波的反射定律、折射定律仍成立,但是介質的折射率的確定性,與介質的勻速直線運動狀態有關。
    例如:當介質處於熱平衡狀態時:
    A、光的反射定率:A、反射角等於入射角;B、反射光線與入射光線、法線在同一平面內;反射光線與入射光線分居法線兩側。這一規律的形式,與介質的具體的勻速直線運動無關。
    B、光的折射射定率:A、入射角的正弦與折射角的正弦值比是一個常數;B、反射光線與入射光線、法線在同一平面內;折射光線與入射光線分居法線兩側。這一規律的形式,與介質的具體的勻速直線運動無關。
    如下圖所示:

   
 
    則有:
    Sini/sinr=n2/n1
    我們地球上的實驗室中隨地球的自轉、公轉而運動者,但是,我們在實驗室中仍能得出光的反射定律折射定律,尤其是上邊的比值n2/n1不變。折射率具有各向同性,而沒有出現菲索實驗中光速與運動方向的一一對應關係。
    4、當傳遞電磁波的介質處於熱平衡狀態時,電磁波的直線傳播現象與介質的勻速直線運動狀態無關;當傳遞電磁波的介質未處於熱平衡狀態時,電磁波的直線傳播現象與介質的運動狀態有關。
    在我們實驗室的實驗儀器範圍內,地球重力場作用不明顯各種介質處於熱平衡狀態。因此,光是沿直線傳播的。但是,地球的重力場還是存在的,在更大的空間範圍內,大氣並不均勻,因此,大氣分子並不完全處於熱平衡狀態,這就出現了大氣的折射現象。
    運動狀態的變化,會改變折射率的各向同性,從而引起光線的彎曲。
    5、當傳遞電磁波的介質處於熱平衡狀態時,電磁波總是沿著所需時間為極值的路徑傳播——費馬原理。這一現象與介質的勻速直線運動狀態無關;當傳遞電磁波的介質未處於熱平衡狀態時,電磁波仍總是沿著所需時間為極值的路徑傳播——費馬原理。這一現象的具體路徑與介質的運動狀態有關,數值會發生與運動狀態有關的變化。
    當傳遞電磁波的介質處於熱平衡狀態時:
    δl==0
    (四)、動態原理在電學中的應用
    1、當體系達到熱平衡狀態時,金屬導體的電導率、電阻率的大小與其整體的勻速直線運動的方向無關,具有各向同性;當體系未達到熱平衡狀態時,金屬導體的電導率、電阻率的大小與其整體的運動的方向有關,不具有各向同性。
    這是因為,運動的介質會發生介電常數的變化。從而影響軌道電子的能級能量。但不會出現相對論性的任何變化。
    當體系達到熱平衡狀態時,
    σ=n0e2lF/mvF
    其中,lF、vF為費米能級處的自由程和速度、n0是平衡態時電子數密度。
    電阻率是電導率倒數,在經典物理中滿足如下方程:
    Ρ0=2m0v/ne2λ0,當有觀測者沿導體方向運動時,導體的導電粒子的品質增加(不是愛因斯坦狹義相對論中的品質的變化,但由實驗的結果可知,兩者的變化結果類似。因此,為了便於分析,我們這裡假設按這一規律變化,僅是為了說明問題而已):
    m=m0/[1-(v/c)2]1/2,λ=λ0[1-(v/c)2]1/2
    代入電阻率公式有:
    ρ=2mv/ne2λ
    =2m0v/ne2λ0[1-(v/c)2]
    =ρ0/[1-(v/c)2]
    也就是說,當導體運動起來後,導體的電阻率應該增加為原來的1/[1-(v/c)2]倍。但是我們地球上的不同材料的電阻率,都在隨地球的自傳、公轉而一同運動著,從沒有發現導體的電阻率沿地球的運動方向增加的現象。在不同緯度的國家也沒有發現有什麼不同。
    2、當體系達到熱平衡狀態時,各種鐵磁質的居裡點的大小,與其整體勻速直線運動狀態的方向無關,具有各向同性;當體系未達到熱平衡狀態時,各種鐵磁質的居裡點的大小,與其整體運動狀態有關,不具有各向同性。
    按現有理論,鐵磁質的性質起因於磁疇,而磁疇起源於電子磁矩。熱運動會破壞磁矩的有序排列,因此,超過一定的溫度,鐵磁質就會變成普通的順磁質,這一臨界溫度叫鐵磁質的居裡點。當體系未進入到平衡狀態時,體系粒子的整體運動顯然會影響磁疇的分佈,從而影響居裡點溫度的大小。
    3、當體系達到熱平衡狀態時,庫侖定律、法拉第電磁感應定律的形式與其是否擁有整體的勻速直線運動狀態無關。介電常數、材料的剪切模量等各向同性;當體系未達到熱平衡狀態時,庫侖定律、法拉第電磁感應定律的形式與其是否擁有整體的運動狀態有關。介電常數、材料的剪切模量等不具有各向同性。
    這也是對於處於熱平衡狀態的體系,各種機械波波速如聲速具有不變性的原因,也是光速與介質的具體運動狀態無關的原因。
    在菲索實驗中水運動的速度遠小於地球的自轉、公轉運動速度,更小於太陽系環繞銀河系的運動速度。但是,實驗仍能發現光速在水運動的方向增加,反方向減小的現象。但是,在我們實驗室、大自然中靜止的各種介質為什麼不在地球自轉方向、公轉方向上出現機械波、光波運動速度的變化哪?
    還有,當介質發生定向運動時會發生多普勒效應,但是,我們環境中的所有介質都在隨,地球的自轉、公轉而運動,還在隨銀河系一同高速運動,為什麼不存在與這些定向運動相對應的多普勒效應哪?這些運動的速度更大呀!
這是因為,這些運動的定向運動速度的一部分,經水分子間頻繁的碰撞轉化為無序的各向同性的熱運動了,與定向運動相伴的動能一部分轉化為熱能,一方面,使體系的溫度升高;另一方面,轉化為向外輻射能了。當達到熱平衡狀態時,水分子運動速度、動量、能量的分佈各向同性。因此,水分子的軌道電子的能量也是各向同性分佈,因此,介質的電磁屬性——介電常數等各向同性,因此,剪切模量、折射率等各向同性。
    粒子的自旋屬性不同,粒子間的碰撞最終使其運動速度、動量、能量的分佈遵守不同的統計規律。這就產生了達到熱平衡狀態的介質,電磁屬性——介電常數等各向同性,因此,剪切模量、折射率等各向同性。從而產生了,在各種介質中機械波、光波具有與其參與的定向運動無關的現象。
    因此,這就是儘管存在地球的自轉、公轉及太陽系環繞銀河系的各種運動,各種介質中的機械波的波速、光速沒有發生變化的原因。
    對於處於非熱平衡狀態的系統中,由菲索實驗結果可知,介質中的光速與介質的運動速度的大小、方向一一對應。由於c=1/(εμ),因此,介質中的光速沿運動方向發生了變化,則介質的介電常數會發生同樣的變化。這樣,庫侖定律中的ε不再具有各向同性,需要加入與方向、速度、力場強度、溫度等有關的係數,即:ε=ε(θ、v、E、B、G、T);μ=μ(θ、v、E、B、G、T)其擁有的形式變為:F=q1q2/4πε(θ、v、E、B、G、T)。尤其是處於加減速運動狀態、外力場存在時,此時速度v、電場E、磁場B、萬有引力場G等還是時間、空間的函數。
    尤其是,麥克斯韋方程組:
 
    中的εμ要發生同樣的變化。
    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),由於μ變化不大,因此,在μ=μ0近似的情況下有:
    εμ0=1/[ C/n±v(1-1/n2)]2
    所以有:ε=1/μ0 [ C/n±v(1-1/n2)]2
    沿介質運動方向有:
    ε=1/μ0 [ C/n+v(1-1/n2)]2
    沿介質運動反方向有:
    ε=1/μ0 [ C/n-v(1-1/n2)]2
    其中,ε0為真空中的介電常數,v為介質運動速度。
    這就是庫侖定律中ε與介質運動速度的近似關係。
    4、再談動體的電動力學——在狹義相對論的框架下,不同慣性系之間的電學理論如庫侖定律、牛頓理論等需要修正,而我們否定了狹義相對論,知道了光速的變化與不變的由來,因此,上述關於物理定律的描述就應該被否定。簡單、不變於處於熱平衡狀態的體系、靜止的體系:一切慣性系物理、化學定律擁有同樣的形式。
    在狹義相對論中描述電荷之間的相互作用,由於座標變換的存在造成了不同參照系中的物理量發生了變化,由我們對相對論的否定可知,這一切都是錯誤的是沒有必要的,下面我們舉例分析:
    (1)、如下圖所示,在不同坐標系中相互作用力的變換關係是:
    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‘相對於S系的運動速度,u是粒子的運動速度,如下圖所示。

   
 
    (2)、在兩個坐標系間,電場強度E和磁場強度B間的變變換關係是:
    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的意義不變。如上圖所示。
    按現有的電動力學理論,從這些變換公式可知:電場和磁場是相互聯繫的,電場和磁場是同一種事物的兩個方面。在給定的參照物中,電場和磁場具有不同的物理性質,但是,在不同的參照物進行描述時,它們可以相互轉化。例如,在S系中靜止的電荷只有電場而沒有磁場,但是在S‘中它不但有電場,還有磁場。
    我認為這是完全不能接受的。一個突出的事實是,當S‘突然停下來後,原本靜止在S中的電荷會不會產生輻射?
    例如,假設在我們地球上有兩個電荷,甲電荷處於靜止狀態,我們假定它就是S系,另一個電荷乙處於運動狀態。我們的常識是,甲不擁有感應電磁場,不具有運動的動能、動量;而乙擁有動能和動量及感應磁場。之後,乙電荷在運動中撞上障礙物上停了下來。產生兩個效果,1、把障礙物撞壞了;2、其擁有的電磁場能量轉化為光子輻射出去了。那麼,在乙看來是甲產生了輻射嗎?能認為是甲把物體撞壞了嗎?當乙突然停止下來時,由運動的相對性,乙應該認為甲突然停止了下來,因此,由法拉第電磁感應理論可知,同時擁有電場和磁場的甲應該產生電磁輻射。
    甲和乙怎麼認識這一現象。讀這段文章的讀者怎麼認識這一現象?
    5、物理規律在所有的參考系中都是成立的,你在你的參考系中使用物理規律,他在他的參考系中使用物理規律就行了。用得著在一個的參考系中描述另一個參考系中的物理規律嗎?尋找不同參考系間的物理公式的變換關係,這有什麼物理意義哪?沒有這種轉換的協變性,物理規律就在不同參考系中不成立了?不能使用了嗎?這完全是愛因斯坦對相對性原理的誤導。
    6、當體系達到熱平衡狀態時,介質中庫侖定律的形式與介質的運動方向無關,具有各向同性;當體系未達到熱平衡狀態時,介質中庫侖定律的形式與介質的運動狀態有關,不具有各向同性。
    由前面我們對菲索實驗的分析可知,當介質運動而沒有達到熱平衡狀態時,光速沿運動方向增加,沿反方向速度減小。由介質中的光速c=1/(εμ)1/2可知,此時,沿介質運動的方向和反方向介質的介電常數等:ε、μ不同,因此,在這樣的介質環境中電荷間的相互作用會發生沿運動方向的變化。
    但是,在我們的實驗室中,從沒有見到在介質中庫倫相互作用沿地球自轉、公轉方向的變化。這是為什麼那?
這是因為當體系達到熱平衡狀態後,組成粒子能量的分佈滿足各向同性,ε、μ因此具有各向同性的結果。
    這正好證明了當體系達到熱平衡狀態時,介質中庫侖定律的形式與介質的勻速運動方向無關,具有各向同性的觀點的正確性。
    7、當體系達到熱平衡狀態時,介質中奧-薩伐爾定律的形式與介質的運動方向無關,具有各向同性;當體系未達到熱平衡狀態時,介質中奧-薩伐爾定律的形式與介質的運動狀態有關,不具有各向同性。
    我們知道,畢奧-薩伐爾定律告訴我們的事實:
    dB=μ0qv×r/4πr2(加重表示乘積是差積,r、v是向量形式)其中點和運動的速度v就是相對於我們實驗者或者說相對於我們實驗室而言的,與方向無關。也就是說,實驗發現運動電荷產生的磁場強度與地球的運動——自傳與公轉無關。這一方面體現了運動與靜止具有絕對性(這一點我們後面還具有具體的討論);另一方面,這也體現了這裡的速度疊加不符合對伽利略速度疊加原理。
    按理說,疊加了地球的自轉後,向東的速度大於向西的運動速度。因此,在我們實驗室中他應該看到:同樣的速度下,電荷向西運動比向東運動產生的磁場強度應該小,而此不是事實。相對論是不能解釋這一現象的。
    還有,我熟知的原子中軌道電子運動速度是相對於誰說的。描述原子中軌道電子運動的參考系是誰?在迴旋加速器中驗證質速關係的實驗過程中,描述粒子的運動速度的參照系是誰?!這些都體現了運動與靜止的絕對性。和絕對靜止參考系的存在。


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