相对论疑问与麦克斯韦方程修正

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1、http://www.paper.edu.cn相对论疑问与麦克斯韦方程修正朱筱杰重庆(400080)E-mail:cncqzxj@163.com摘要本文通过运动点电荷电磁场的分析揭示了洛仑兹变换隐含光速无穷大的推论通过进一步分析同时性相对性原理的矛盾事例得出存在绝对时空的结论即珠子以太宏观上静止的时空据此根据以太相对地球是静止的光在以太中速度恒定的观点给出了一种对麦克斯韦方程进行运动修正的方案电荷静止时可以回归到原始麦克斯韦方程关键词无穷大光速洛仑兹变换麦克斯韦方程珠子以太假说中图分类号O4421.引言麦克斯韦方程以其简洁对称所体现的科学之美历来为学者交口

2、赞誉在研究运动物体的电动力学时它对洛仑兹变换表现出的协变性更加深了人们对两者的崇敬尽管由此引出的相对论从它诞生起就有许多人揭示其中存在各种深刻的矛盾但百年以来鲜有质疑洛仑兹变换者几乎没有人怀疑麦克斯韦方程然而洛仑兹变换与麦克斯韦方程的组合却隐含了光速无穷大的推论因而不得不舍弃洛仑兹变换以及由此引出的相对论同时需要对麦克斯韦方程进行修正相对论当年为物理学界认可有其历史原因根据J.D.杰克逊在经典电动力学中描述当年物理学界在思考麦克斯韦方程的协变性时存在以下几种可能1麦克斯韦方程组是不正确的真正的电磁学理论在伽利略变换下是不变的2伽利略相对性原理适用于经典力学

3、但电磁学有一从优参考系在这参考系中光以太是静止的3存在一种既适用于经典力学又适用于电磁学的相对性原理但它不是伽利略相对性杰克逊进一步分析道第一种可能性几乎不存在由于赫兹洛仑兹及其他人的工作麦克斯韦理论获得惊人的成功因而电磁学方程有严重错误这一论点是可疑的第二种可能性为当时的大多数物理学家所接受但与后来的一系列实验观测不符物理学界最终选择了第三种可能性许多人对此进行了研究最重要的成果就是导出了洛仑兹变换相对论正是在此基础上完成的现在以上观点有必要重新审视当年的选择极有可能是错误的正确的思路可能恰恰是当年所放弃的第一第二种选择作者在引文[1]中提出了一种以太模

4、型珠子以太假说通过力学分析得出地球表面的以太相对地球是静止的结论也可以解释当年的矛盾这样第二种选择有了成立的依据下面通过运动点电荷电磁场的分析揭示洛仑兹变换隐含光速无穷大的推论因而洛仑兹-1-http://www.paper.edu.cn变换是不成立的对运动电荷麦克斯韦方程需要修正第一种选择部分成立2.相对论疑问狭义相对论主要分三部分动体电动力学相对论时空观和相对论力学我们认为前两者是错误的相对论力学则基本正确只是其基础应变更为质增原理电子质量随速度增加这是1901年的Kaufmann实验揭示的洛仑兹变换可以说是狭义相对论的灵魂也是洛仑兹进行第三种选择尝试

5、的结果洛仑兹希望以此彻底解决运动坐标系下的电动力学问题但这种变换隐含光速无穷大的推论2.1洛仑兹变换的疑问在几乎所有的电动力学著作中都会讨论匀速直线运动电荷的电磁场分布是由静电荷[2]的库仑场通过洛仑兹变换而得到的在不同的著作中形式各异其矢量形式为vq(1-b2)rvvvvvE=vvB=´E其中b=2223/224pe[(1-b)r+(bv×r)]cc00设电子沿正x1方向运动在t=0时通过原点观察点P在x2轴上坐标为b则P点[3]的电场为两文献的单位制不同此处保留原文公式qgvtqgb2E=-E=其中g=1/1-b122223/2222223/2(b+g

6、vt)(b+gvt)请特别注意这是观察者静止系的电场其图像如图1所示的扫帚形它表明电场为幅向场并且随着速度的增大电场向垂直于速度的平面压缩如果用一个探测器探测Y轴方向电场会得到一个大致如图2的钟形脉冲其脉冲宽度和幅度大致为bqgDt~E=2gvb图2中实线是=3时的情形虚线是=1时的情形显然电荷速度越接近光速脉宽越小幅度越大当速度非常接近光速时电磁场压缩在垂直于速度平面上为什么说这个电磁场隐含了传播速度为无穷大因为其电场为幅向场其电力线为直线点电荷的静电场也是直线但在那里电荷是静止的速度比可视为无穷大如果电荷运图1相对论中运动电荷的电场图2垂直方向电场的时

7、间曲线-2-http://www.paper.edu.cn动电磁场传递速度又是有限值电场传递必然滞后电力线必然是弯曲的如果电力线为幅向直线必然意味着电磁场传播速度为无穷大请看以下的论证设想电荷沿X轴作匀速直线运动在t=0时通过原点在Y轴上足够远取一点P1如图3所示在t=0时因电力线为直线P1点的电场只能是Y方向这就是说电场由原点O传播到P1点所花费的时间为0于是传播速度为无穷大反之只要速度为有限值电力线必然是弯曲的具体图像见第3节当电荷速度非常接近光速时极限情况是电磁场全部集中的YZ平面上传播时间为0的说法就更为清晰点电荷的电磁场变换应该是最基础的其它场变

8、换可以由点电荷叠加由此可知洛仑兹变换给出的电磁场变换都是错误的由这