曾云海 引言:按照相對論物質的質量是隨著運動的速度而增加的,一個廣為人們所接受的驗證是:電子或帶電粒子在電磁場中的偏轉按照相對論的計算方式,、證明質量是隨運動速度而增加的,,特別是解答了回旋加速器中的帶電粒子的速度接近光速時、它們的速度就難以再提高的難題,。相對論認為這是帶電粒子的荷質e/m比發(fā)生了變化,,并認定粒子的電荷和電荷在電磁場中所受的力沒有隨速度的提高而有所改變,這就得出了粒子的質量增加了的結論,。筆者在質疑相對論系列文章《相對論的錯誤》中已經用實驗證明了相對論的速度相加定律 ,, 是不符合事實的。那么,,如果S′參考系相對S參考系的速度為0.8c,,又有一個S″參考系相對S′參考系的速度為0.2c,則S″系相對S參考系的速度υ(μ)等于光速(更有超過光速的情況——奇怪得很,,相對論者在宇宙膨脹的模式中似乎也承認了這種經典的速度相加,。),將等于光速(或超過光速)的速度υ代入相對論的計算因子(相對論的時間膨脹,、長度收縮,、質量增加都是這個計算因子) , 則相對論的物質的質量隨速度增加的計算式 ,, 是無法成立的,,即相對論的物質的質量隨運動速度增加是無法成立的(同理,時間膨脹,、長度收縮也是無法成立的),。筆者認為電子、帶電粒子,、光及一切電磁波在載體中不能超過光速這個極限是客觀事實,。而傳統(tǒng)的加速器中的、帶電粒子的運動速度不能超過光速,、是因為電磁的緣故,,不是質量的增加的緣故。 1 加速器中出現的情況不是帶電粒子的質量增加了 按照相對論的解釋,,加速器中的帶電粒子的質量是隨速度的增加而遞增的,,要使增加了質量的粒子達到預期的加速效果,就必須針對粒子的“新”質量施加所需的作用力,,這施加的作用力也就轉化成了粒子的動能,,相對論列出的動能公式如下: K=mc2-m0c2, E=K+E0,, E=mc2,, E0=m0c2。 其中K為(帶電粒子的)動能,,E為總能量,,E0為靜(靜質量的)能,m0為粒子的靜止質量,,m為因運動增加了質量后的總質量,。 相對論的以上解釋是站不住腳的: (1)前面說了,相對論的速度相加定律不能成立,。如果速度相加定律不能成立,,那個物質質量隨運動的速度而增加的定義就是荒唐的。 (2)光子究竟是否有質量,?——相對論在解釋光的引力頻移時曾將一個光子的質量記 hν/c2,;在用光在太陽旁的偏轉證明彎曲空間時,,也是利用因為光子有質量才會因為引力而路線偏折、再加上它的彎曲空間度規(guī),、才使光線在太陽旁的彎曲為1.75″的,。如果按這兩個解釋說光子有質量,那么,,以光子的運動速度按相對論的質量與速度的關系,、則光子的質量為無窮大,以無窮大質量的動能打在地球或其它物體上,、其后果會怎么樣,?宇宙間若存在以光速運動的粒子或微子、其后果會怎么樣,?如果光子沒有質量,,則E=0c2=0,它的能量等于什么,? 按愛因斯坦所認可的宇宙膨脹,,那遙遠的星系膨脹的速度、即離我們而去的速度已經等于甚至超過光速了——這膨脹的模式和加速器中的逐級加速的模式相同,,那等于光速或超過光速的星系相對我們的質量就應當是無窮的大,,是什么無窮大的能量使它們相對我們離開的呢?它們相對我們的無窮大的質量又是如何表示出來的呢,? 即使加速器中的帶電粒子的速度不能超過光速,,也是不能用相對論的物質的質量隨運動速度的增加而增加去解釋的。 2 用牛頓理論就能解釋加速器中存在的現象 一個運動物體對“靜止”物體的動能(對靜止物體所能做的功)在牛頓力學中早就推出為 ,, 即,,運動物體的動能等于它的質量和速度平方的乘積的一半。按照能量守恒往前追溯,,這個物體從靜止到開始運動,,從低速到高速也必須按上面的方程對它做功,那個功的大小與物體速度的上升就不是正比的線性關系了,。例如,,將一個0速度的帶電粒子加速到1萬米/秒,我們定義它的動能Ek記為1,;再將這個粒子加速到2萬米/秒,,它的動能Ek就應當是4;又再將這個粒子加速到3萬米/秒,,它的動能Ek就應當是9,。這粒子2萬米/秒速度時的動能不是1萬米/秒速度時的2倍而是4倍;這粒子3萬米/秒速度時的動能不是1萬米/秒時的3倍而是9倍、也不是2萬米/秒時的1.5倍而是2.25倍,。這不正是回旋加速器中發(fā)生的情況嗎,? 至于帶電粒子的速度為什么不能超過光速,那不是因為粒子的質量增加了,,而是用以作為粒子加速的作用力——加速器的交變電場和粒子的電荷之間的作用的局限,。 3 加速器中的帶電粒子不能加速到等于或超過光速是電磁的本質 我們知道,在一個特定的區(qū)域內,,光的速度是無法改變的,這尤于空氣中聲波的速度無法改變一樣,。電流的速度也是無法改變的,,無論高電壓也好、低電壓也好,,導線中的自由電子多也好,、自由電子少也好,電流的速度都是不可改變的——電流的速度可能受電磁場的制約同于電磁波的速度,,但電子的速度是可以小于電流速度或甚至相對靜止的,。 加速器中的帶電粒子其所以能夠獲得加速度、是由于加速器的交變電場對粒子的電荷的加速而不是對質點的質量加速,,是電荷帶動了質點的運動,。電荷的定向運動就成了電流,這個電流的速度是不能超過光速的,,所以無論你交變電場對電荷施加多大的作用力,,電荷都不能再加速,作用力只是做了無用功,。 由于電子的運動速度可以在電流的速度(光速)以下的任意速度,,所以,在電流速度以下,,電場的作用力推動了電子(這電子的運動速度不會受到電流極限速度的制約),,電子將這作用力傳遞給粒子,這帶電粒子就按牛頓動能公式給出的結果加速,,而一旦電子的運動速度(和帶電粒子一起運動的速度)達到了電流所不能超越的速度,,電場對電子的再加速就無能為力了,電荷又如何去推動粒子再加速呢,,這就出現了加速器中的帶電粒子的速度不能超越光速的現象,,這個現象是完全不需要用相對論的質量隨速度而增加來解釋的。 明確了以上的原因后,,人們也許可以設計另外一種機制——在帶電粒子的速度接近光速后,,不再使用電磁力加速粒子,而使用其它的力推動粒子、使粒子再加速,,也許那些粒子就可以得到超光速了,。 2006-12-11
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