超光速运动和狭义相对论的局限性

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1、北京石油化工学院学报第10卷第4期Vol.10No.4JournalofBeijingInstituteof2002年12月Dec.2002Petro-chemicalTechnology超光速运动和狭义相对论的局限性张操(美国Alabama大学)摘要近年来，实验和观测已发现了多种超光速现象，这是科学研究中的一个新的前沿。笔者对超光速理论作了简单的回顾，指出洛仑兹变换中的时间定义不是物理学的唯一时间定义，还可以用一种推广的Galilean变换(GGT)定义另一种物理学时间。当描述超光速粒子(快子)运动时

2、，GGT的时间箭头总是正向的，不会出现时间倒演问题。GGT变换是洛仑兹变换的一种非标准形式，也是洛仑兹物理思想的继承和发展。物理学家已普遍承认:真空不空。如果把真空称之为“以太场”，这仅仅是一个术语问题。以太场具有复杂的量子特性，它与超光速运动之间可能存在某种内在的联系。近年来各国对中微子质量平方作了精确测量，全球实验的平均结果为负值，由此可以推测中微子可能就是超光速粒子。介绍了中微子作为自旋为1/2的超光速粒子的一种Dirac型方程及其量子性质，为弱相互作用中宇称不守恒的事实作出了新解释。关键词超光速

3、;相对论;物理学时间;以太场;中微子;Dirac量子方程中图法分类号0412.1发表了论文“辅助增益超光速的光传播”川，曾引起国内外的普遍关注。在此实验中，光脉冲在1多种超光速现象通过艳原子气体时，可保形通过反常色散区，其最近30年以来，在天文观测以及实验室实群速度不仅超过了真空光速‘，还实现了负群验中已发现了许多种超光速现象，这是科学研速度。在量子力学方面，纠缠态粒子的非定域的究中的一个新的前沿，国内已出版一些专远程关联研究(quantumteleportation)已取得著[[1.21。黄志询把超光

4、速研究称之为:“相对论、了令人注目的进展[Cal。此外，量子隧道效应中已量子力学、电子学与信息理论的交汇点”。有些发现有明显的超光速特性。光子隧穿实验以美书籍的有关篇章也专门讨论了超光速运动[3.41国Berkeley加州大学的R.Y.Chiao小组的工有一篇综合评论文章介绍了超光速运动的过作最为著名E21去、现在和未来[[5]在电磁波微波波段，Nimtz研究组用截止在天文观测方面，文献[4〕指出，现在已观波导作了位垒的遂穿实验，超光速的群速度为测到60多个超光速的射电源(类星体)，它们的Vg=4.7c

5、[27。文献[2〕还对其他微波超光速现膨胀速度一般都达到光速的数倍甚至几十倍，象作了评述。例如类星体3C345中两个子源的分离速度超中微子可能是一种超光速粒子。因为实验过4.5c。此外，通过对行星以及卫星轨道稳定数据表明中微子的质量平方值为负值[[97，这是性的观测，有理由认为，引力速度可能远远超过超光速粒子的主要特性。综上所述，自然界存在光速[5)超光速运动已是不容争辩的事实。可是由于爱在实验方面，超光速运动有多种多样的形因斯坦相对论在物理学界的威望和影响，使得式。2000年王力军等人在英国杂志Nat

6、ure上人们不敢或者难以对超光速运动进行广泛和深人的研究。正如艾小白指出的:“现在看来，爱因收稿H期:2002-05-25斯坦在他的‘论动体的电动力学’一文中否认超万方数据北京石油化工学院学报2002年第10卷光速运动存在的观点的确是一个历史性的大误p，一(E/c)2=ms2c2=(一mo2cZ)(4)会。我们再次见到，一位大人物的小错误就可以m，为超光速粒子的固有质量。式((4)表明，超光阻碍人类历史几十年的进程[Cs1速粒子的动量p值大于能量(E/c)。式(4)中动量p和能量E的相对论公式为:2超光

7、速理论研究的简单回顾在狭义相对论产生之前，Sommerfield等，一叹u2m/csu2-1;“=一u2m/csc22-1(5)人[[10〕已关注过超光速运动的可能性。在1905综合狭义相对论的已知公式，三类粒子的年以后，由于狭义相对论的巨大影响，超光速运能量和速度关系可参见图to动的研究被阻断了半个世纪，一直到20世纪60年代才开始从新活跃[“，川。其中，1962年Bi-laniuk等[ill的文章“奇异相对论”(MetaRela-tivity)曾经在物理学界引起广泛的兴趣。国外的代表人物有Sudar

8、shanll'],Feinberg["',Re-cami}'2},Chodos[1a},Riembielinski}`1等人。国内的研究者也发表了一些学术论文[Ci,51。这些研究的特点是试图把狭义相对论推广到超光速领域，其主要论点如下:图13种粒子的能量一速度关系在狭义相对论中，时空间隔ds“是一个不变量。为简单起见，取dy=dz=0,>01，亚光速粒子在狭义相对论中，不允许超光速运动的一(ds)2=c2(dt)“一dx2=01，光子(1