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1、光速是观测到的速度极限而物体沿轨迹的速度可以是无穷大的证明朱海隅[摘要]狭义相对论有漏洞:观察者从接收到的物体发出的光在眼中所成之象观测到物体的运动,此时物体仍然在远处沿自身轨迹运动.沿轨迹的运动是观测不到的,但存在参考系时可通过物体位置的变化找到此运动,存在静止参考系时可测量次运动的速度.从这个漏洞出发可证明存在超光速运动,只是观测不到.位于不同惯性系的运动会有不同的速度,观测到的速度v和沿轨迹运动的速度vo.在观察者只接收物体发出的与运动方向垂直的光时,可以证明速度v和vo同时存在;可证明v,vo与光速c组成速度三角形,vo与c为直角边,v是斜边的高;可证
2、明v的极限是c,而vo可以大于c,直至无穷大.可证明洛伦兹因子除了表示v与vo间数值的差异外,还表示方向的差异.在天文观察中天球是静止参照系,因而vo是可以测量到的.[关键词]超光速观测速度轨迹速度速度三角形天球狭义相对论从能量式E=mc推论物体速度的极限是光速,但是天文观察却发现了天体的超光速运动.该如何合理解释这种现象?在观察物体的惯性运动时,观察者接收物体发出的光,然后从光携带的信息在眼中形成象,再从象的运动了解物体的运动.物体不发光时就观察不到,因此观察到的物体运动伴随物体沿轨迹的运动而存在.观测到的物体运动位于观察者所在惯性系,此时物体仍然在远处沿着
3、自己的轨迹运动.惯性运动物体除了观测到的运动外,还始终存在沿轨迹的运动.按狭义相对论的要求观测不到沿轨迹的运动,但是存在参考系时可通过物体与参考系间位置的变化找到这个运动.因此,这是狭义相对论的一个漏洞.两个发生在不同地点的运动就会有各自的速度:观测速度v和轨迹速度vo,可以证明他们与光速c构成速度三角形和vo可以趋于∞以及光速c是观测速度v的极限.存在静止参考系时可确定在不同时间观测到的物体的位置,进而计算出轨迹速度vo.因此,可以通过观察的方式用实验证明超光速的存在.直线S1和S2相互平行.物体沿S1以速度vo作惯性运动.观察者位于S2的O点.四维闵可夫斯
4、基坐标系的X轴与S1平行.规定观察者只接收物体发出的与运动方向垂直的光.由于与X轴平行的惯性运动在观察过程中其Y轴与Z轴的坐标值不变,因此观察者接收到的光是沿着与时间轴(ict轴)平行的方向而来的,速度是ic.观测速度v是轨迹速度vo与光速ic共同作用的结果.要满足在接收到光的瞬间的观测速度是轨迹速度与光速的叠加,则观测速度的变化率1/v必需是轨迹速度的变化率1/v和光速的变化率i(1/c)之和.(1)1式等号两边的模相等.(2)1式和2式显示:观测速度、轨迹速度和光速构成速度三角形,轨迹速度和光速是直角边,观测速度是斜边的高;观测速度伴随轨迹速度存在,他们的
5、数值不同,方向也不同;观测速度的极限是光速;轨迹速度可以超光速,直至无穷大.观测速度存在于观测过程中不观察时即不存在,轨迹速度在物体运动过程中一直存在,即观测速度伴随轨迹速度存在.在除了观察者和被观测的运动物体外不存在其他参考系时,观察者观测不到轨迹速度,能观测到的只有观测速度,此时对观察者而言光就是速度的极限.从2式得1/vo=1/v-1/c,(3)洛伦兹因子γ为:(4)以上各式显示:只要本次观测过程光速不变,以上各式即成立;并不要求光速是恒量.即真空光速不变不是以上各式的必要条件.洛伦兹变换与此类似,只要观察过程中光速不变即成立,并不要求真空光速不变.真空
6、光速不变是狭义相对论成为普遍真理的必要条件.把4式代入3式,得(5)5式显示,洛伦兹因子是轨迹速度与观测速度间的修正因子.令v与vo夹角为β.从速度三角形和3式得(6)从6式和4式得(7)7式是洛伦兹因子的几何表达方式.7式和5式显示:洛伦兹因子表达了观测速度的方向偏离物体运动方向的角度;观测速度与轨迹速度的数值之比即他们夹角的余弦值.从以上分析可知:观察者只接收物体发出的与运动方向垂直的光(观测到最大相对速度的方向)时,在观察惯性运动物体的过程中,在任一时间观测速度总是伴随轨迹速度存在;观测速度的极限是光速;轨迹速度大于观测速度,可以超光速,直至无穷大.要得
7、到轨迹速度需要知道物体沿轨迹的运动距离,因此轨迹速度只有在观察过程中存在静止参考系时才能获得.在天文观察中天球是静止参考系,因此测量天体的运动距离是可能的,可以从天体在天球上移动距离的数据中获得轨迹速度.天文观察中发现的天体超光速运动尚未说服物理学家.如能同时观测该天体的观测速度,把v和vo同时提交给物理学家,会让他们无言置辩.反之,从3式知0.8c,0.9c天体的轨迹速度大于光速,如能同时测出v和vo也会有同样的效果.对于超光速”光影,运动中的光影也有一个小于光速的观测速度,就看能否观测到光影发出的光.黑洞GRS1915+105喷出的小云中向着我们的二个速度
8、为2c,其余为0.9c,这是因为2c小
