科学探索路上的黑色星期五----范良藻教授探索修正爱因斯坦相对论的实验项目遭科学权威扼杀
日前,北京市应用科学研究院向北京市科委递交了关于《修正爱因斯坦相对论的验证实验与研究分析》的立项报告。北京市应用科学研究院于2010年8月6日(星期五)突然接到北京市科委的通知:修正爱因斯坦相对论的实验立项报告被有关专家否定,不能在科委立项。北京市应用科学研究院院长深表遗憾。
关于《修正爱因斯坦相对论的验证实验与研究分析》的立项报告全文如下:
北京市应用科学研究院
(2010)院科字第0703号
关 于
《修正爱因斯坦相对论的验证实验与研究分析》的
立 项 报 告
北京市科学技术委员会:
我院是1988年(88)京科管字第50号文件,北京市科委和市编办联合批准的北京市第一个民办研究院,委托海淀区代管,党的关系隶属于中关村海淀园工委,下属企业也是中关村的新技术企业。由北京市理化应用技术研究所(纪世瀛兼任所长)、北京博达技术研究所、北京东方振动与噪声技术研究所、现代物理研究所和海威公司等十几个单位组成。属于企业的在体制改革中逐步脱钩。现在院下属四个研究所、一个实验厂。
我们虽然是一家民办的研究院,但是多年来坚持科技创新,建院22年来,在北京市科委、中关村管委会、海淀区政府、中关村海淀园的直接支持下,在科技开发、科技创新上做了大量的工作并取得了一定的进展。我院北京市理化应用技术研究所承担着重要的军事科研任务。其中1996年,我们研制的黑匣子破译系统达到国际水平,受到国务院的高度重视,朱鎔基总理曾亲自对我们的工作做了批示:有何困难帮助一下,军队也可考虑。因此我们的航空GPS定位、空军飞行参数处理、黑匣子破译、微光夜视仪等九项高科技产品被列入了正式的军事装备。被定为空军在北京的重点军事科研协作单位;北京东方振动与噪声技术研究所的振动与噪声技术方面在国际上有重要影响,曾参与我国卫星火箭发射的设计,他们研制的振动与噪声测量仪器达到国际标准,该所是全国振动与噪声技术协会的理事长单位;北京博达技术研究所主要从事生物反馈的研究和仪器研制方面的工作。去年组建的现代物理研究所目前主要课题就是验证修正爱因斯坦相对论的相关实验和研究。
我院以中华民族复兴为己任,长期以来重视社会效益,创新是科学技术的生命线,重大科学技术和科学理论的创新将是当代中国科技工作者的重大使命,也是北京市和中关村作为国家自主创新示范区、核心区的战略目标。不但要做强做大一批创新型科技企业,在重大科学理论上也应当有所突破。目前我们所进行的课题,正是基于这种指导思想。
我院现代物理研究所所长兼我院副院长范良藻是一位中国科学院的老科学家、非常执着的科学工作者,范良藻教授协同我院一些特邀客座研究员(包括一些民间科学家)通过潜心的研究和大量的实验取得了惊人的实验结果。
通过实验发现
a) 凡物体增加其内能:如加热,充磁重量变轻,约万分之二至万分之八。
b) 运动中的物体:如高速旋转的导航陀螺(每分钟3万~10万转)称重也变小。
c) 近光速运动中的电子质量也变小m=m0/
我院副院长、中科院范良藻研究员和俄罗斯宇航院华棣院士对上海崇明电磁波研究院季灏所长做的三个实验[1](见附件一)和对此实验进行的理论分析[2](附件二)表明:
(1)100余年来被奉为神明的爱因斯坦的质速公式和动能公式是有错误的,从而动摇了爱因斯坦的狭义相对论的理论基础;
(2)认为加速器电磁增加过带电粒子的作用力与被加速粒子的速度无关的传统电磁场加速理论也是有错误的,从而质疑包括欧洲强子对撞机在内的高能物理实验。
如果范良藻、季灏的实验及范良藻和华棣所作的理论分析属实,将使现代物理学发生震撼性的变革。
这些实验和理论成果已在国内外引起关注,在即将于7月26-30日在圣彼得堡召开的《自然科学的根本问题国际大会》上,范良藻和华棣应邀作主题报告。
对于这样重大的事件,必须以科学的态度和研究方法,谨慎地用更精确和更大能量范围进行反复实验,并在有关科技行政单位公证的情况下予以进一步核实。
我们一个民办研究院面对这样一个重大项目,显得软弱无力,没有足够的影响力、疏通渠道、组织能力和经费支撑这样一个重大的科学实验和研究,恳请北京市科委在行政系统上和财政经费上给予支持,协调动用公共实验装备(譬如中国科学院高能物理所的加速器)和社会的力量支持这一科技创新项目,由北京市科委、中关村园区海淀园正式立项,给一点实验经费,专款专用,使我院的这样一个重大的科学实验项目能够继续下去,也许因为北京市科委和中关村海淀园的支持,成为中国科学技术史上的一个重要亮点。
该项目目前主要工作如下:
一、首要的工作就是对初步验证的物理实验结果,做进一步的实验,需要在更加严格的条件下、更大的能量级别上、在更权威的科学实验机构里进行实验,反复验证初步实验的结果。这是该项目的基础。这就需要租用相关的大型公共实验设备,甚至要动用国际上的试验设备,组织一系列更严密、更高能级、更权威的实验。我们没有沟通渠道和没有能力支付昂贵的实验费用。
1、 高速电子轰击铅靶的量热法实验
该实验需要在三个方面予以提高和改进:
(1)季灏实验是在上海应用物理研究所的直线加速器上做的。由于设备的限制,只能做8—15MeV的实验。因此,需要在中科院高能物理所的直线加速器上用更高的能量(1Gev上下)做进一步的验证。如果实验证伪成功,将进一步去证伪欧洲强子对撞机的工作原理。
(2)季灏实验的热电偶测温精度只有 ,我们需要用精度达到小数后两位的测温手段,并在每一个加速能级上做多次轰击取得平均值,以得到置信度更高的温度实测值。
(3)需要改进季灏的圆台型铅靶,以保证轰击铅靶的电子不被散射。
2、高速电子在均匀磁场中偏转的实验
(1)季灏实验是在上海应用物理研究所的直线加速器上做的。由于设备的限制,只能做4—20MeV的实验。因此,需要在中科院北京高能物理所的直线加速器上用更高的能量在有公证的监督下做进一步的实验验证。
(2)需要加工尺寸更大的钕铁硼永磁铁,使能容纳电子的全部偏转轨迹与回转半径。因此,为了配置在北京高能所加速器上的实验需要配备各种磁场强度下的大尺寸永磁铁。
(3)实验需要配备精确的工夹模具,以保证电子束射入静磁场后落点坐标后更为精确位置和垂直度。因此,需要为永磁铁专门设计和制作一套中科院高能物理所直线加速器的工夹模具。
二、建立一个最基本的物理实验、参数测量以及数据处理的实验室。譬如配备精密的温度、质量、磁场、湿度的基本测量仪器,包括计算机软硬件在内的数据处理的软硬件设备。
三、实验前期的辅助实验设备的加工制造、购买、租用。实验需要配备精确的工夹模具;需要改进季灏的圆台型铅靶;需要加工尺寸更大的钕铁硼永磁铁;和为永磁铁专门设计和制作一套中科院高能物理所直线加速器的工夹模具等等。
四、建立一个专业研究的课题组,招贤纳士,精选人才,招聘科技人才和实验、研究助手。配备必要的研究、办公设备及交通工具。
五、对于国内外的相关研究、实验、理论动向进行调研、检索、实地考察。
六、进行深入的学术研讨和交流,定期召开挑战爱因斯坦相对论的学术研讨会。编辑印刷学术交流内部刊物,以及文章发表、信息发布、宣传资料等事物。
综上所述,这样一个重大物理理论的实验验证、理论分析、学术研究、取得学界共识,是一项庞大的系统工程。需要做大量艰苦细致的工作,必然需要一些人力、物力的投入。
当然,历来重大的科学发现、发明都是有风险的,成功和失败都是正常的,我们对这项科学实验由足够的信心和一定得把握,因为我们的命题是建立在一系列的实验基础上的。但是,同时又必须以科学的态度,做好失败或部分失败的思想准备。
如果一次性投入带有一定的经济和科学的风险,我们必须以科学的态度循序渐进地逐步开展工作,根据进展情况逐步增加支持力度和资金投入。
我们首先从以上六个方面小规模的逐步开展工作,陆续投入科研经费。
申请经费投入预算按照以下原则:
分清轻重缓急,首先保证租用大型公共试验设备的费用。
实验结果取得明确的、可靠的进展后再增加第二步投入。
根据我们初步估算各项经费需要至少在几百万左右。可以从各种渠道如北京市科委、中关村管委会、海淀园筹措,分批分期投入。
因为我们对大型公共设备的租赁费用没有经验和具体的数据,重复试验的次数很难预测,致使经费预算可能估算不够准确,涉及租赁实验设备及费用留存北京市科委、中关村,专款专用、实报实销。
其中保证实验顺利进行的前期准备的辅助设备的加工、采购、建立最基本必不可少的测量实验室设备、开展工作必不可少的项目经费大约在115万左右,可拨付我院,在全面监督下专款专用。
特别值得重视的是:该项目的提出和继续,都是以科学实验为基础的,而不是凭一种假说或理论推导为基础的,既有原来多次实验的数据基础、理论分析,也有进一步实验的目标、实验方案和具体操作办法,更会有实验的结果作为检验的标准,因此我们有把握、有信心提出申请并决心完成这一科研项目。任何一项重大科学技术发现和发明,必须解放思想、敢于怀疑、改进、修正甚至推翻前人的理论,当然必须尊重科学规律,采取科学的方法,这样才能使人类科学不断地进步。所以我们敢于向科委提出立项报告。
如果在您们的大力支持下,借助于中科院高能所等单位的大型实验设备,所作的试验,证实了这一理论和推断的正确性。这一重大发现和试验结果,对于物理学界具有十分重大意义,有可能将会改变物理学界传统的理论,对很多经典的物理理论都要重新审视。这一发现不但有巨大的科学学术价值而且对于航空航天、宇宙飞船、弹道导弹等空间技术具有十分重大的意义。如果实验验证了这项成果,也许真的有可能成为中国人登上诺贝尔奖领奖台的重要起点。但是这一个重大的发明、发现和科研成果如果不能引起有关方面的足够重视,没有足够的实力进行进一步的科学实验,有可能使这一个重大的发明、发现和科研成果半途而废或被淹没在茫茫科海之中。
为完成此项重大科学技术发现的实验验证和理论研究,特申请立项。
申请单位: 北京市应用科学研究院
院长:纪世瀛
2010年7月1日
联系电话:01062985681 13901227027(纪世瀛)
项目负责人:副院长范良藻教授
建议专家评审名单:
郭光灿院士
庄逢甘院士
毕大川院士(俄罗斯宇航院)
回避人:杨振宁
附件一:《质疑爱因斯坦力学和传统加速器理论的三个实验》
附加二:《挑战传统电磁加速理论和爱因斯坦力学的两个实验》
附件三:《拨开相对论的百年迷雾》
附件一
挑战爱因斯坦相对论力学和传统电磁加速理论一文之概要
(中科院 范良藻)
注:发表原文是英文这是中文摘要
挑战1
通过测量电子在加速器中在加速段的不同速度,以计算电子在加速段不同速度的动能与加速器提供了多少能量,两者进行对比。发现由相对论力学规范应有的能量 比电子实测得到的速度υ所对应的加速器所提供的能量E要大得多!!!(见表2数据)电子得到的能量比加速器提供的能量还要大,这不是很荒唐吗?由此可见,爱因斯坦相对论力学和传统的电磁加速理论都受到了质疑。此挑战直指西欧那台LHC质子对撞机的工作原理。
表2的实验数据与爱因斯坦相对论力学不符,但却和我们的加利略相对论力学 的计算结果相符(见表3)说明 ,而是小于1,说明传统电磁加速能量也没有全部转化为电子的动能。所以说传统电磁加速理论也被挑战!
挑战2
通过加速器的电子轰击铅靶,导致铅靶温升的实验(表4)数据比爱因斯坦相对论力学预言的数据(表5)要小得多。而与我们加利略相对论力学的计算虽没有全部相符!!!见(表6),但是温升的趋势是缓慢增加(表4)。和爱因斯坦相对论的预言,温升成倍增加完全不同(见表5)。这正是我们要进一步作实验须澄清的内容。
挑战3
高速运动的电子在电磁场中偏转轨迹和爱因斯坦的预言(多点投影)完全不符。实验结果是单点投影。说明 (4.2)错了。(见表8)而我们的理论 与实验结果完全相符(见表9)。
附件二
挑战传统电磁加速理论和爱因斯坦力学的两个实验
◆范良藻1 华棣2
(1中国科学院资深研究员 2俄罗斯宇航科学院院士)
摘要:用直线加速器输出的高速电子轰击铅靶,测量铅靶的温升。用直线加速器输出的高速电子垂直射入均匀磁场,测量电子受洛伦兹力偏转而作圆周运动的半径。两个实验都证明:⑴加速器的效率随着电子速度增加而急剧下降,电子的实际速度远低于按传统的电磁加速理论和爱因斯坦力学计算的理论速度。⑵实验结果不符合爱因斯坦力学的质速公式和动能公式,而与光速可变的新相对论力学的质速公式和动能公式高度相符。⑶电子偏转实验还证明洛伦兹力与电子速度之间不是线性关系。
关键词:直线加速器;量热法;洛伦兹力;电子偏转;质速公式;动能公式;爱因斯坦力学;新相对论力学;中图分类号:O412.1 文献标识码:A
1 引言
根据爱因斯坦的相对论力学,若一个物体有静质量m0,则当该物体以速度 运动时,它的动质量是 ,动能是 。若静质量 的物体以光速c运动,则该物体的动质量和动能都成为无限大。因此,任何有静质量的物体不可能以光速运动,这就是所谓的“光障”。爱因斯坦的动质量公式还要求以光速c运动的光子的静质量为零。一个世纪以来,爱因斯坦的上述理论已成为主流理论物理学界的金科玉律。
关于质速关系,历史上有很多科学家用高速电子做过实验。这类实验大都立足于传统的电磁加速理论,认为电场或磁场作用于带电粒子上的力不依赖于带电粒子的速度;很多科学家对此持怀疑态度[1]。
为澄清运动物体的质速关系,季灏先生用各种能量的高速电子轰击铅靶,用量热法测量铅靶的温度[2],还用高速电子垂直射入均匀磁场,测量在洛伦兹偏转力作用下的电子圆周运动半径[3]。这两个简单而且可重复的实验提供了直接的数据,可以用于检验加速器功能及电子的质速和动能公式。
本文作者对实验结果的理论分析证明:
⑴加速器对于加速电子的实际有效作用力依赖于电子的速度,加速器输出的能量和电子得到的动能之间存在着一个“ 效应”,即电子速度υ愈高,加速器的效率愈低,能量浪费愈大。
⑵实验结果与爱因斯坦力学的质速公式 和动能公式 不符,但与新相对论力学[4][5]的质速公式 和动能公式 高度相符。
⑶电子在磁场内运动所受到的洛伦兹力与电子速度υ之间不是线性关系,需要一个含 的非线性修正因子。
2 高速电子轰击铅靶的量热法实验
2.1 实验方法和实验结果[2]
季灏先生用美国瓦里安2300C/D直线加速器输出的电子束流轰击铅靶。加速器工作能量分别为8Mev、10Mev、12Mev、15Mev,脉冲宽为5ns,频率为5Hz,电子束轰击铅靶120s,电子束流强度为1.26A。这样,电子束轰击的总时间只有3×10-6(秒),铅靶收到的电荷总量为3.78×10-6[库],收到的电子总数为2.36×1013[个]。由于1Mev=1.6021733×10-13(焦耳),故2.36×1013(个)电子的每1Mev的总能量是2.36×1013×1.6021733×10-13=3.7811289(焦耳)。实验使用的铅靶重量为70(克),铅的比热为0.031,热功当量4.18,靶温度每升高1℃需要的能量是70×0.013×4.18≈9(焦耳)。实验中使用热电偶测温仪自动测量并记录温度。实验装置如图1:
实验测出的铅靶温度升高值如表1所示:
表1 各种能量下的铅靶温升实测值
加速器能量
8 10 12 15
实测温升[℃] ~0.14 ~.014 ~0.14 ~0.14
在加速器的各种能量下,实测的铅靶温升变化微小得难以分辨。
2.2 结果分析
2.2.1 质疑传统的电磁加速理论和爱因斯坦力学
传统的电磁加速理论认为,加速器的电磁场对于电子的作用力不依赖于电子的速度,加速器输出的能量E全部被电子收到,成为电子的动能 ,即 。
在量热法实验中,铅靶因得到电子的动能 而升温;铅靶温度升高的理论值是: × 。若 ,则对应于加速器的各种能量E的理论温升如下表所示:
表2 各种能量下的铅靶温升理论值
加速器能量
8 10 12 15
实测温升[℃] 3.36 4.20 5.04 6.30
表2 的理论值远大于表1的实测值,而且理论值随加速器能量的增加而成正比地升高。
温升实测值远小于理论值表明,电子从加速器收到的能量(即电子的动能)远小于加速器输出的能量( << );因此,电子的实际速度远小于按 计算出来的理论速度。加速器消耗的能量被大量地浪费。
根据爱因斯坦的相对论力学: ,其中 是电子在速度V时的动质量;所以 。若电子收到加速器的全部能量(即 ),则有: 。 (2.1)
表3 按传统的电磁加速理论和爱因斯坦力学计算的电子速度
8 10 12 15
[℃] 0.9982c 0.9988c 0.9992c 0.9995c
如果电子确实按照传统电磁加速理论和爱因斯坦力学计算的理论速度(如表3所示)轰击铅靶,则铅靶的温升应该是表2的理论值。但是,表1的铅靶温升实测值远小于表2 的理论值,这表明电子的速度V远未达到表3所示的0.99以上。
电磁加速器对于被加速电子的作用力的传递速度是光速c,因此电子不可能被加速到光速c,更不可能超光速。随着电子速度υ的增加,加速器的作用力对电子做的有效功减小,加速器的大量能量被浪费。这好比是风吹帆船,帆船的速度不可能达到风速,随着帆船速度的增加,风力对于帆所作的有效功减小,大量的风能被浪费。
加速器把它的电磁场势能转变为电子的动能,即势头转变为速度头: 。势头和速度头是能量,它们与作用力之间有平方关系。这样,加速器作用于电子的理论力 所做的理论功与有效力F所做的的有效功之间的关系应该是: ;我们可称之为能量传递的“ 效应”。加速器有效力F做的有效功与被加速电子实际得到的动能之间的关系是:
即 。
加速器做的理论功是 ,这个理论功实际上只能把电子从 加速到 :
。(2.2)
把爱因斯坦的质速公式 代入考虑“ 效应”的式(2.2)后可得: 。
积分后得到加速器输出的理论功与电子得到的实际速度之间的关系:
。 (2.3)
利用立足于爱因斯坦力学并考虑“ 效应”的式(2.3),可计算与加速器能量E对应的电子实际速度 和实际动能 及铅靶温升 × ,还可计算加速器浪费的能量 和加速器的效率 :
表4 按照爱因斯坦力学并考虑“ 效应”的电子速度、铅靶温升、加速器效率
8 10 12 15
0.9146c 0.9252c 0.9330c 0.9415c
0.7530 0.8356 0.9089 1.0053
0.316 0.350 0.379 0.422
7.2470 9.1644 11.0911 13.9947
9.41% 8.36% 7.57% 6.70%
对比表4与表3,电子实际得到的速度V远小于0.99c;对比表4与表2,铅靶的温升降低了一个数量级;可见,用能量传递的“ 效应”修正传统的电磁加速理论是合理的。
但是,表4的温升理论值仍较表1的实测值高2.5-3倍,而且铅靶温升仍随着加速器的能量而变化,不符合表1中几乎不变的实测值。显然,尽管“ 效应”的修正缩小了理论和实验之间的矛盾,爱因斯坦力学的质速公式和动能公式仍然不能完美地解释实验结果。
2.2.2 新相对论力学可以解释实验结果
根据否定光速不变假设和长度收缩假设而只立足于相对性原理的新相对论力学[4][5],电子的动质量m与它的速度υ的关系是 ,速度为υ的电子的动质量m具有动能 。将 代入考虑“ 效应”的式(2.2)可得: 。 (2.4)
利用立足于新相对论力学并考虑“ 效应”的式(2.4),可计算与加速器能量E相应的电子实际速度 和实际动能 及铅靶温升
× ,还可计算加速器浪费的能量 和加速器的效率 :
表5 按照新相对论力学并考虑“ 效应”的电子速度、铅靶温升、加速器效率
8 10 12 15
0.9612c 0.9682c 0.9730c 0.9780c
0.3404 0.3441 0.3467 0.3494
7.6596 9.6559 11.6533 14.6516
4.25% 3.44% 2.89% 2.33%
℃ 0.143 0.145 0.146 0.147
实测值℃ ~0.14 ~0.14 ~0.14 ~0.14
由表5可见,按照新相对论力学并考虑“ 效应”计算的温升理论值与表1的实测值在温度测量的精度范围内完美地吻合。
2.2.3 电子已被加速到了0.9999999994c吗
迄今为止,在利用加速器进行的实验中并未直接测量电子达到的速度,但是物理学界却认为“在1992年实验室已把电子加速到0.9999999994c“[6]。
为了把电子加速到 ,加速器的工作能量应该有多大呢?
按照传统的电磁加速理论(不考虑“ 效应”),加速器把全部能量E给予电子,成为电子的动能 ,加速器的效率为 ;因此,按照爱因斯坦力学,需要加速器能量达到 。如果电子确实得到这样高的速度和动能,则电子束的轰击将使上述铅靶的温度上升 × ,铅靶应该气化而消失!
如果考虑“ 效应”,则按照爱因斯坦力学的式(2.3)计算,能量为 的加速器只能把电子加速到 ,动能 ,加速器的效率为 。用这样的电子束轰击,将使上述铅靶的温度上升 。
如果考虑“ 效应”,但按照新相对论力学的式(2.4)计算,则能量为 的加速器虽然可以把电子加速到 ,但电子得到的动能却只有 ,加速器的效率只有 。如果电子只得到这样低的动能,则电子的轰击仅能使铅靶温升 ];也就是说,在 到 的大范围内铅靶温升几乎不变!
同样地考虑“ 效应”,爱因斯坦力学计算得到的电子速度却小于新相对论力学计算等到的电子速度。这是因为按照爱因斯坦力学的质速公式,电子的动质量随其速度接近光速而急剧增加,使加速过程愈来愈难。反之,按照新相对论力学的质速公式,电子的动质量随其速度接近光速反而逐渐微微减小,使电子在加速过程中需要得到较少的能量;但是,正因为电子得到较少的能量,加速器的效率大大降低。
而且,即使用极高能的加速器把电子几乎加速到光速 ,电子的动质量仅有限地减少为 ,动能仅有限地增加到 ,铅靶的温度上升限仍只有 。铅靶的温升只比用低能 加速器得到的实测值稍微高一点点而已。
但是,按照爱因斯坦力学的计算,若用极高能的加速器把电子几乎加速到光速,则电子的动质量和动能将无限地增加,铅靶的温度也应该上升到接近无限大。
我们建议用更高能的直线加速器做电子铅靶的量热法实验,这样不仅可以进一步检验传统的电磁加速理论是否正确,“ 效应”的修正是否合理,还可以检验爱因斯坦力学与新相对论力学的孰是孰非。
2.2.4 欧洲的强子对撞机(LHC)
2009年11月30日,世界最大的粒子加速器-欧洲大型强子对撞机(LHC)内的两束质子流被加速至1.18×106 的能级。这个能级的质子速度是多少呢?
按照式(2.1),即按照爱因斯坦力学和不考虑“ 效应”的传统电磁加速理论,可得质子速度 ,质子的动能 ,加速器的效率为100%。
按照式(2.2),即按照爱因斯坦力学并考虑“ 效应”,可得 ,质子的动能 ,加速器的效率约为0.704%。
按照式(2.3),即按照新相对论力学并考虑“ 效应”,可得 ,质子的动能 ,加速器的效率仅为0.056%。
欧洲核子研究中心(CERN)的学者们可能把质子达到的速度高估为 ,并根据爱因斯坦力学的速度加法公式认为两束质子的对撞速度是0.9999999999995c。其实,按照新相对论力学,质子达到的速度只有 ,不过,好在新相对论力学遵循伽利略的速度加法定律,两束质子对撞的速度是超光速的 ,不是0.9999999999995c。虽然“ 效应”迫使强子对撞机(以及正负电子对撞机)为了增加一点点 而不得不耗费巨大的能量使对撞速度增加 ,超光速的对撞总能撞出一些新的物理现象。
3 高速电子在均匀磁场中偏转的实验
3.1 实验方法和实验结果
季灏先生用美国瓦里安2300C/D直线加速器输出的电子束流,经过10cm厚的铅铁组合的准直器,垂直射入强度为0.1210T的均匀磁场。加速器工作能量分别为4Mev、6Mev、9Mev、12Mev、16Mev、20Mev。实验装置如图2所示:
对应于加速器的各种能量E,电子受洛伦兹力而作圆周运动的实测半径如表6所示:
表6 各种能量下的实测半径值
加速器能量
4 6 9 12 16 20
实测半径值
~18 ~18 ~18 ~18 ~18 ~18
屏幕上显示为斑点位置变化很小,在测量精度的范围内,实测的R值几乎不变。
3.2 结果分析
3.2.1 再次质疑传统的电磁加速理论和爱因斯坦力学
传统的洛伦兹力理论认为,静磁场作用于运动电子上的洛伦兹力不依赖于电子速度V。若均匀静磁场强度为B,则洛伦兹力是 。这是洛伦兹力平衡电子因偏转运动而经受的离心力;因此,动质量为m的电子作半径为R的圆周运动:
即 。 (3.1)
按照爱因斯坦的质速公式 ,式(3.1)成为:
即 . (3.2)
传统的电磁加速理论认为,加速器输出的能量E全部被电子收到,成为电子的动能 ,即 。如2.2.1所述,按照传统的电磁加速理论和爱因斯坦力学可得式(2.1)。利用式(2.1)计算电子速度 ,再用式(3.2)计算偏转半径R,可得:
表7 按照爱因斯坦力学和传统的电磁加速理论计算的电子速度和偏转半径
4 6 9 12 16 20
0.9919c 0.9969c 0.9986c 0.9992c 0.9995c 0.9997c
11.00 17.85 26.59 35.20 44.53 57.49
计算得出的半径R随着加速器能量E的增加而变大,R与E几乎成正比,完全不符合表6的实验结果。显然,传统的电磁加速理论和爱因斯坦力学都是可疑的。
高速电子轰击铅靶的量热法实验已证明:加速器的电磁场对于运动电子的作用力依赖于电子的速度,加速器输出的能量E没有全部被电子收到,大部分被浪费了,没有成为电子的动能 ,即 ;电子速度υ愈大,浪费的能量 愈多,加速器的效率愈低,即存在着能量传递的“ 效应”。
先用按照爱因斯坦力学并考虑加速器“ 效应”的式(2.3)计算 ,然后用这个 按照爱因斯坦力学的式(3.2)计算R,可得:
表8 按照爱因斯坦力学并考虑加速器“ 效应”计算的电子速度和偏转半径
4 6 9 12 16 20
0.8728c 0.8959c 0.9204c 0.9330c 0.9438c 0.9511c
2.518 2.841 3.316 3.652 4.023 4.338
表8的R值远小于表6的实测值,而且仍随加速器能量的增加而改变;在 范围内,R的中值为3.428[cm],R值的变化达到3.428±0.91[cm]。
3.2.2 新相对论力学可以解释实验结果[4][5]
新相对论力学的质速公式是 。按照式(3.1),计算半径的公式成为: 即 。 (3.3)
先按照新相对论力学并考虑“ 效应”的式(2.4)计算 ,然后用这个 按照新相对论力学的式(3.3)计算R,可得:
表9 按照新相对论力学并考虑加速器“ ”效应计算的电子速度和偏转半径
4 6 9 12 16 20
0.9299c 0.9503c 0.9652c 0.9730c 0.9793c 0.9832c
0.959 0.970 0.978 0.982 0.986 0.988
表9的R值仍远小于表6的实测值,但是R值几乎与加速器能量E无关:在 范围内(电子的速度在0.9299c~0.9832c之间),R的中值为0.9735[cm],R值的变化仅为 ,远远优于爱因斯坦力学。
鉴于帆船永远达达不到风速的同样理由,可以考虑静磁场作用于速度为V的电子的洛伦兹力有类似的“ 效应”,即实际有效的洛伦兹力F与理论的洛伦兹力 之间的关系是: 。但是,我们毕竟不清楚洛伦兹力作用的机制,所以只能用 ,即用修正因子 来考虑洛伦兹力传递的“ 效应”,其中的未知指数X应该与电子速度(即电子运动产生的动磁场速度)的相对值 有关,并且可以通过与实验值啮合的途径来确定X。
不考虑洛伦兹力的“ 效应”时,根据新相对论力学计算的R值几乎与加速器能量E无关,中值为0.9735[cm],实验则在测量精度范围内得到位于约18[cm]处的几乎同一个斑点。实验值与理论值相差 倍。为了与实验值啮合,需要把R的计算值提高K倍,即需要修正因子 。这个考虑洛伦兹力传递的“ 效应”的修正因子使计算R的公式(3.3)成为: 即 。 (3.4)
为了与实验值啮合, ;利用式(3.4)计算的结果如下:
4 6 9 12 16 20
17.73 17.94 18.08 18.16 18.23 18.27
啮合后的新相对论力学计算值与实测的 的吻合程度达到±0.27[cm]!理论与实验在测量精度范围内几乎一致,屏幕上的斑点应该出现在几乎同一个位置。
按照新相对论力学并考虑“ 效应“,如果用14750 的直线加速器把电子加速到 ,则用新相对论力学的式(3.3)计算可得 ,再用式(3.4)啮合,可得 。即使用极高能的加速器把电子几乎加速至光速 ,按照式(3.3)仍可得极限值 ,再用式(3.4)啮合,仍可得 。显然,在强度为0.1210T的均匀磁场内,任何高能量的加速器输出电子总是有约为18厘米的偏转半径,修正因子K总是一个约为18的常数,屏幕上总是在约为18厘米处出现斑点。
类似地,如果把按照爱因斯坦力学的式(3.2)计算的值与实测值啮合,则R的中值为3.428[cm], 。
4 6 9 12 16 20
13.22 14.92 17.41 19.18 21.12 22.78
啮合后的爱因斯坦力学计算值与实测的 的不吻合程度高达 ;因此,对应于加速器的六种能量,屏幕上应出现六个斑点,不符合R与E几乎无关的实验结果。
按照爱因斯坦力学并考虑“ 效应”,如果用14750 的直线加速器把电子加速到 ,则用爱因斯坦力学的式(3.2)计算可得 。如果用极高能的加速器把电子几乎加速到光速 ,则按照式(3.2)计算可得极限值 。因此,按照爱因斯坦力学,任何能量的加速器输出任何速度的电子,屏幕上总是应出现不同位置的斑点。
我们建议用更高能的直线加速器在不同强度的均匀磁场内做电子受洛伦兹力偏转的实验,以检验:⑴传统的电磁加速理论是否正确,电子速度的“ 效应”修正是否合理;⑵爱因斯坦力学与新相对论力学的孰是孰非;⑶洛伦兹偏转力公式的“ 效应”修正因子K是否总是一个约为18的常数。
4 结论
⑴两个实验都证明传统的电磁加速理论应予以修正。高能实验物理学界可能过高估计了被加速的荷电粒子已达到的速度。强大的现代加速器正在为稍微提高一点荷电粒子的速度而耗费巨大的能量。当然,速度愈大,愈能撞击出一些新成果来,尤其是对撞机。按照新相对论力学,两个粒子的对撞速度应该是它们各自速度相加(符合伽利略速度加法定律),因此是超光速对撞。不过,用电磁加速的方法不可能使每个荷电粒子本身达到光速,所以对撞的速度虽然是超光速,但不可能达到两倍光速。
⑵两个实验的结果都不符合爱因斯坦的质速公式和动能公式,而与新相对论力学的质速公式和动能公式高度相符。爱因斯坦的狭义相对论的正确性是可疑的。实践是检验真理的唯一标准。实验在证伪旧理论的同时,证实了新理论。
⑶电子运动产生的动磁场与外界的静磁场之间的洛伦兹作用力与电子速度(即动电子产生的动磁场速度)有关,利用实验数据啮合是有效的,但是洛伦兹作用力的机制尚待深入探索。
⑷建议用更高能量的直线加速器做量热法实验,并在不同强度的均匀磁场内做洛伦兹力偏转实验,进一步用这两个实验彻底地检验传统的电磁加速理论和洛伦兹偏转力公式,以及爱因斯坦力学和新相对论的孰是孰非。
参考文献
[1]范良藻.高能运动的微观粒子的质量真是会随速度增加而无限增加吗.前沿科学,2009,3(4):84-87
[2]季灏.量热学法验证质速关系的实验.中国科技成果,2009(1)
[3]季灏.不同能量的电子在均匀磁场中运动规律的实验.中国科技纵横,2009(6)
[4]Di Hua. Inconsistencies in Einsten’s Formulation of Relativity Theory. Hadronic Journal, June 2009, 32(3)
[5]华棣.爱因斯坦相对论的根本性修正—光速可变的相对论力学.前沿科学,2009,3(4);37-70
[6]胡盘新主编 . 大学物理手册.上海交通大学出版社,2001:371
附件三 拨开相对论的百年迷雾
中国科学院 范良藻
余从研五十四年,虽已耄耋,但尚能阅、能书,唯独对于相对论这门大学问困惑至今。怎么仅凭“光速不变”和“长度收缩”这两个在哲学上与“相对性原理”并不相容的假设,就把20世纪的物理学搅得金龙飞舞,却又是九天寒彻。在人前人后不敢直言自己不懂爱因斯坦的相对论,怕被人哂笑,何况一位当代物理大师在信中说我不可救药(hopelessly confused),要我重读大学一年级的物理课本。用语气压人也算是当今学术界的时尚之一。
2007年幸遇季灏先生,看了他挑战爱因斯坦相对论的“质速公式”和“动能公式”的三项实验,才神清气爽,茅塞顿开——玉宇澄清万里埃。敢不敢挑战爱因斯坦的相对论?我们的回答是:实践才是检验真理的唯一标准。
季灏先生已在高能加速器上证伪了爱因斯坦的“质速公式”和“动能公式”,我们还在更高能的加速器上证伪成功。至于西欧那台号称能达到3.5万亿电子伏特的高能对撞机能否探测到希格斯粒子,重现宇宙诞生之初大爆炸的情景,我等将拭目以待。但望执掌国家科技资源的科学共同体,能和我们携起手来,共作更为精密的科学实验,一同达到真理的彼岸。
一、 历史的回顾
马克思说:“一切科学都是历史科学”。
自然科学的大厦总是在不断的纠错中重建。伽利略用科学实验纠正了亚里斯多德“重物先落地”的先验理论,铸就了物理学今日辉煌的基础。差别一个理论是否科学的最终裁判官是实验事实,是能否用实验事实对理论予以认证。
1905年有一位不知名的莽撞青年提出了“光速不变”的假设,加上洛伦兹的“长度收缩假设”和“相对论原理”,推导出他的洛伦兹变换,在此基础上建立了他的狭义相对论。爱因斯坦的狭义相对论真正名闻天下,是在1945年第一颗原子弹爆炸以后;从此, E=mc2成了家喻户晓的公式。爱因斯坦开创了原子能时代。同样,还是这个爱因斯坦,开创了产生亿万财富的光电子时代,并以此而荣获1923年的诺贝尔物理奖。从此,谁还敢怀疑爱因斯坦的相对论有错呢?在今天的中国,如果有哪一位大学教师敢说爱因斯坦的相对论有错,他可能面临解聘的风险。这难道是笔者在此危言耸听吗?正如爱因斯坦所言:“今天,在原则上占统治地位的仍然是教条式的顽固”,尽管早在1949年爱因斯坦就说过:“我感到在我的工作中没有任何一个概念会很牢固地站得住脚,我也不敢肯定我所走的道路一般地是正确的”,而对于相对论则说:“它肯定会被一个新的理论所取代,……我相信深化理论的进程是没有止境的”。可是,当今世界的物理学有哪一个不是建立在因“光速不变假设”和“长度收缩假设”而风雨飘摇的爱因斯坦相对论的基础之上的?现代物理学的困惑不是都来源于爱因斯坦的相对论是对还是错这个百年谜端吗?这已不单纯是一个学术争论,而是牵涉到一大批成名的物理学家今后如何生存的大事。
至今,大量的科研经费绝不会去支持如何超越爱因斯坦相对论的课题,而是很容易拨给几近走入死胡同的“弦”、“膜”、“11维时空”等等“伟大”理论。这些“伟大”理论都来自因无法解释而只好被称之为“在那里一切物理定律失效”的“奇点”。追根溯源,“奇点”来自爱因斯坦的洛伦兹变换中有一个当速度υ等于或超过光速c时导致无限大或虚数的 。人们用数学游戏构建了上百种“弦理论”,但是谁也无法用科学实验证实孰是孰非。这难道就是神圣的科学研究吗?这和拿纳税人的钱聚众赌博有何区别?尽管拨款的长官们也未必相信,这类“科学”研究除了打水漂外会有什么有益的正面结果,可是谁也不愿冒天下之大不韪去反一下潮流,免得被人哂笑自己无知。
毕竟,爱因斯坦是幸运的。20世纪之初的学术环境是如此宽松,学术期刊的编委和审稿人的思想都比较开明。连一篇参考文献都没有引用的《论动体的电动力学》居然能被发表。这在今天是不可想象的。爱因斯坦也是伟大的。在功成名就的晚年,他在对自己的工作不断质疑,并坦言自己的质疑,反映出科学家应具备的品格和对人类负责的精神。可是,那些对爱因斯坦口头上崇敬的科学家却对爱因斯坦所言和广大民间科学工作者们的质疑采取视而不见、听而不闻的态度。正如列宁所说:“当几何公理触犯了人们的利益,人们也一定会起来把它打倒”。今天,我也向全国民间科学家们宣告:“你们的论文再对、再好,国外的Nature、Science及国内的物理学报的编委和审稿人们决不可能为发表你们那些质疑爱因斯坦相对论的稿件而得罪那些“名家”,以免砸他们自己的饭碗”。使人不能理解的是,扔掉泥饭碗,换个金饭碗,有何不好?
尊重权威,但既不迷信,也不盲从。权威也不应自己迷信自己。要知道,人类所知所晓,对比蕴藏在宇宙间的真理,不过是沧海一粟。个人的所知所晓,对比全人类的所知所晓,也仍然是沧海一粟,无论你是谁。所以,在发扬学术民主,提倡百家争鸣,鼓励自由探索的同时,引导科学家去服务国家、服务人民,才能迎来中华民族的第二个科学的春天。
二、简述季灏先生的三组虽简单却是划时代的物理实验
为了使科学共同体能对季灏先生的三组实验证伪或证实,文献中已公布了实验细节和结果分析,以便他人进行重复实验予以核实。现简述如下:
1.测量电子速度的实验证伪爱因斯坦的质速公式和动能公式
电子被工作能量为 的直线加速器的均匀电场加速后,得到速度υ和动能 。按照爱因斯坦的质速公式 和动能公式 = ,可得 =m0c2 ,其中 和 分别是电子的动质量和静质量。实验和计算结果如下:
加速器的功能
0.025MeV 0.035MeV 0.045MeV 0.055MeV 0.065MeV
实测电子速度υ 0.313c 0.369c 0.412c 0.449c 0.480c
电子得到动能
0.0270MeV 0.0388MeV 0.0498MeV 0.0609MeV 0.0715MeV
加速器效率
108% 111% 111% 111% 110%
令人惊讶的是,加速器效率竟大于100%!显然,爱因斯坦的两个公式有误。按照他的公式,电子速度增加导致它的动质量和动能急剧增加,以致于竟超过了加速器提供的能量。
无独有偶,华棣先生倾10年之功,从相对性原理出发,不添加任何假设,否定了爱因斯坦立足于洛仑兹变换的相对论,建立了立足于伽利略变换的新相对论,推导出新的质速公式 = 和动能公式 = 0c2 。按照这两个公式可得:
电子得到动能
0.0244MeV 0.0337MeV 0.0417MeV 0.0491MeV 0.0558MeV
加速器效率
97.8% 96.2% 92.6% 89.4% 85.9%
加速器效率不仅没有达到或超过100%,反而还随着电子速度的增加而降低。一方面,按照质速公式 = ,电子的动质量不但不增加,反而随其速度而稍稍下降(即使达到光速,动质量仅减小为静质量的 ),所以电子的动能没有达到那么高。另一方面,电磁作用力的传递速度是光速,电子不可能被加速到光速,随着电子速度趋近光速,电磁场的有效作用力下降使加速器效率下降,加速器提供的能量被浪费。这就像风吹帆船一样,船速永远不可能达到风速,随着船速趋近风速,风的有效作用力下降,风速与船速之差越小,风能的效率越低,大量的风能被浪费。
2.量热法实验挑战爱因斯坦的质速公式和动能公式
实验装置如下图所示:
本实验用上海应用物理研究所的飞秒直线加速器输出的电子束流轰击铅靶。铅靶是一个圆台体,质量为70[克],铅靶温升1℃需要的能量9[焦耳]。加速器工作能量分别为6Mev、8Mev、10Mev、12Mev、15Mev,电子束流每次轰击铅靶的时间为3×10-6[秒],铅靶收到的电子总数为2.36×1013[个]。电子的每1Mev的能量是3.78[焦耳]。实验使用热电偶测温仪自动测量并记录温度,分辨率为0.1℃,误差为±0.1℃。 为了提高精度,在加速器的每个能级上做多次轰击实验,以取得置信度较高的统计值,使温升测量值达到两位小数。
若加速器输出的能量E全部被电子收到,成为电子的动能 (即E= ),则利用从爱因斯坦的质速公式和动能公式得出的 =m¬0c2 可计算铅靶温升的理论值。
铅靶温度升高的实测值以及按照爱因斯坦相对论计算的理论值如下表所示:
加速器功能
6 8 10 12 15
温升的实测值[℃] ~1.00 ~1.03 ~1.03 ~1.05 ~1.06
温升的理论值[℃] 2.52 3.36 4.20 5.04 6.35
在加速器的各种能量下,理论值都远大于实测值,而且理论值随加速器功能成正比地增加,但实测值的增加却极其微小。这再次证明:一方面,电子的动质量和动能没有按照爱因斯坦的公式急剧增加,而是按照华棣先生的质速公式,动质量稍有减小,但动能稍有增加而已;另一方面,随着电子速度的增加,加速器效率下降,它的功能没有全部传递给电子,成为电子的动能,而是大量地被浪费了。
3.高速电子在均匀磁场中偏转的实验
本实验用上海应用物理研究所的飞秒直线加速器输出的电子束流,经过10cm厚的铅铁组合准直器,垂直射入由钕铁硼永磁铁产生的均匀磁场。使用永磁铁是为了避免电磁铁的电磁场干扰。为了保证磁场的均匀,永磁铁两磁极之间的距离只有2.5cm。本实验的磁场强度分别为0.1210T和0.0810T,加速器工作能量分别为4Mev、6Mev、9Mev、12Mev、16Mev、20Mev。实验装置如图2所示:
对于加速器的各种能量 ,电子受洛伦兹力偏转而作圆周运动的实测半径如下表所示:
加速器能量
4 6 9 12 16 20
磁场强度B=0.1210T 实测半径值R[cm] ~18 ~18 ~18 ~18 ~18 ~18
磁场强度B=0.0810T 实测半径值R[cm] ~27 ~27 ~27 ~27 ~27 ~27
表3 各种能量下的实测半径值
对于六种不同的加速器能量,屏幕上显示的斑点位置变化很小:六个小斑点聚集成一个约0.5cm宽的大斑点;也就是说,实测半径值分别为18±0.25cm和27±0.25cm,下限对应于加速器最小能量4Mev,上限对应于加速器最大能量20Mev。
传统理论认为,静磁场作用于运动电子上的洛伦兹力不依赖于电子速度υ。若恒定的均匀静磁场强度为B,则动质量为 的电子作半径为R= 的圆周运动。按照爱因斯坦的质速公式 = ,上式成为R= 。
若电子确实收到加速器的全部能量(即 =E),则根据从爱因斯坦的质速公式和动能公式得出的 = c2 可先计算的电子得到的速度υ,再计算电子圆周运动的半径R= 。理论计算值列于下表:
4 6 9 12 16 20
υ 0.9919c 0.9969c 0.9986c 0.9992c 0.9995c 0.9997c
B=0.1210T R[cm] 11.00 17.85 26.59 35.20 44.53 57.49
B=0.0810T R[cm] 16.43 26.66 39.72 52.58 66.52 85.88
理论计算得出的半径R随着加速器能量 的增加而几乎成正比地急剧变大,完全不符合实验结果。显然,传统的加速器理论和爱因斯坦力学都是可疑的:一方面,近光速区域的加速器效率急剧下降,电子的实际速度远小于按 = 计算出来的理论速度;另一方面,按照爱因斯坦力学,电子的动质量随其速度趋近于光速而急剧增大,由于洛仑兹难以偏转大质量的近光速电子,因而导致偏转半径急剧增大,这不符合实验结果。
按照华棣先生的质速公式 = ,在洛仑兹偏转力作用下的电子圆周运动半径是R= ,其中的K是修正系数。洛仑兹偏转力来自电子运动产生的动磁场与永磁铁的静磁场之间的相互作用。其总效果是洛仑兹偏转力随电子速度的增加而减小,因此需要引入一个修正系数K。实验结果表明,对于不同的磁场强度B和加速器功能 ,修正系数K≈18.5是同一个常数,说明修正的物理模型正确,计算结果符合实验结果,如下表所示:
4 6 9 12 16 20
υ 0.9299c 0.9503c 0.9652c 0.9730c 0.9793c 0.9832c
0.1210
R[cm] 17.74 17.95 18.09 18.17 18.24 18.28
0.0810
R[cm] 26.51 26.81 27.03 27.14 27.25 27.31
从季灏先生的上述三个实验可得出一个结论:爱因斯坦立足于他的违反相对性原理的洛仑兹变换而建立的相对论是错误的,华棣先生立足于完全符合相对性原理的伽利略变换而建立的相对论是正确的。
季灏先生年近古稀,曾任上海市原崇明一中的物理教师。在授课之余,质疑爱因斯坦相对论已三十年。用三十年的几近毕生精力去做一件很可能徒劳无功的“傻事”,若没有“咬住青山不松口”的决心和恒心,是很难坚持到底的。为什么100年来无人作这样几个简单的实验呢?这只能用迷信和盲从来解释。
季先生不是普林斯顿、哈佛、清华、北大的高材生,也不是学富五车、师从名门的学者,却能作如此重要的科学实验,得出如此重要的实验结果,说明了:第一,中国不是没有一流人才、一流成果,而是科技资源被垄断,一流人才冒不出来,冒出来也进不了掌握科技资源的人物的视线,进了视线也不会信以为真(重大发现都是小概率事件);第二,自古以来,能有大成者,大多是成者自成,师傅领进门,修行靠自己,谁是爱因斯坦的导师,谁是马克思的导师,未见经传。季灏挑战爱因斯坦相对论获得成功,前提是题目选对了,再者是敢字当头,立于其中。正如马克思所说的那样:“在科学的入口处和在地狱的入口处,来不得半点犹豫……”。不经历常人难以忍受的苦难,决不可能获得苦难后的辉煌。近三十年的古刹青灯,这要多大的勇气去承受孤寂!正如《孟子•告子下》中说的那样:“天之将大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空乏其身,行拂乱其所为,所以动心忍性,是益其所不能,……然后知生于忧患,而死于安乐也”。天下事,无论中外,皆人同此心,心同此理。
三.爱因斯坦的洛仑兹变换真的能满足Maxwell电磁场方程组的协变吗?
爱因斯坦把Maxwell电磁场方程组经过他的洛仑兹变换后的数学形式不变,作为他的狭义相对论正确的一个重要依据。然而,这个重要依据经不起重新推导和复核考验。只要人们不用矢量形式,而把Maxwell方程组写成X、Y、Z三个方向的分量形式,就可发现在两个参照系沿X方向作匀速相对运动时,爱因斯坦的洛仑兹变换不能使Y和Z方向的四个方程协变。何况,他的洛仑兹变换更不能使Maxwell方程组的两个散度为零的方程协变。这不是“佯谬”,而是使无数物理学家因轻信和盲从而坠入的“真谬”。笔者并非在此胡言乱语。所有的详细推导过程可见华棣先生最近在国内外发表的论文。如果华棣先生错了,望持反对意见者不吝指正。有位哈佛大学的物理学教授看了华棣先生的论文后,不得不承认华棣先生的数学功底上佳,但对于华棣的论文的对或错则不置可否。不过,俄罗斯的《自然科学的根本问题》大会已邀请华棣先生和笔者出席。
心目中的爱翁不可动摇的权威完全不符合爱翁对他自己学术成就的评价。爱因斯坦说过:“只要有一条理由,我们就应随时放弃任何科学原理,无论它看上去多么神圣”,“为什么要一百个【反对相对论的科学家】,如果我是错的,一个就够了”,“在真理和认识方面,任何以权威自居的人必将在上帝的嬉笑中垮台”。原中国科学院院长周光召在2003年说过:“到现在为止仍有迹象表明,20世纪最光辉的基本理论,像相对论和量子力学或者是量子场论,都不是最终的理论。无论是关于基本粒子还是天体物理,很多新现象使现有的理论无法解释。……毫无疑问,基本理论还需要发展,而且有可能发展”。
回想起统治了2300年自然史的亚里斯多德,其间怎么就没有人作一个自由落体的斜塔实验呢?可见,权威的统治已到了令人盲目的地步。在我国的高校。如果有人大不敬地挑战爱因斯坦的相对论,就可能遭到解聘的厄运。这种完全失去理性的行为,年久日深已异化为其背后一定代表一群当权者的利益。这难道还需要确切的证实吗?中华民族要后来居上,首要的是,科学家应回归理性,祛除轻信和盲从。
四. 这个质能公式能精确无误地满足相对性原理吗?
1945年我在上海从Life杂志上看到原子弹在广岛上空爆炸的蘑菇云和爱因斯坦的照片。毫无疑问,在迫使日本投降的这一殊荣中,爱因斯坦应占有一席。是他写信给罗斯福总统,加速了美国原子弹的研制。功不可没的还有费米、奥本海默、格罗夫斯将军等。
然而,说爱因斯坦用他的狭义相对论推导出来的 这个公式精确无误,则是历史的误解。爱因斯坦1905年的一篇数学符号紊乱的短文,经过我们的数学整理,最后得出的质能公式应是:E'= = 。
只有当υ=0,才有E'= 。当υ很大,因而不能略去 的高次项时,质量转换出来的能量却减少了。这意味着,一枚运动的核弹威力小于同样一枚静止的核弹!合理的应该是:运动的核弹可以产生更多的能量,因为除了裂变物质的质量本身转化为能量外,该裂变物质的动能也应给产生的能量增添一份额外的能量。
有趣的是,根据华棣先生建立的伽利略相对论力学,相应的质能公式是:
E'= 。
当υ=0时,也有E'= 。当υ很大,因而不能略去 的高次项时,E'> ,的确,核弹的速度愈大,它的威力也愈大。
伽利略变换是牛顿力学的一个基础。但是,牛顿力学没有动质量的概念。它认为,相对于观察者运动的动体的质量不随相对运动的速度而变。也就是说,牛顿力学只有“绝对”,没有“相对”。华棣先生建立的伽利略相对论力学推导出动质量小于静质量。笔者曾做过的一系列的称重实验表明,一旦物体增加了动能或内能,它的质量的称重都会变小。这和华棣推导出的结果,在一定程度上不谋而合。
五. 是无知产生无畏,还是无私产生无畏?
上世纪六十年代,吾作为中科院力学研究所的一员,曾接待过不少“发明永动机”的来访者。敢于从事这种研究工作的人,提供的当然只是方案,不可能有证明其可行的产品。每当看到他们兴匆而来,败兴而归,既执著又迷茫而痛苦的眼神,我不禁要埋怨上苍,既欲求之,何不予之?可惜,这种无畏精神来源于无知。
上世纪八十年代改革开放,尤其是记者徐迟先生在《人民日报》发表了“数学皇冠上的明珠——哥德巴赫猜想”一文,表明中央政策已弃急功近利而支持基础研究。尤其是邓小平一再强调“科技是第一生产力”以来,质疑爱因斯坦相对论的人群愈来愈多,形成一支不可忽视的大军,其中每个人付出的努力虽然多不能玉器有成,然无一不含智慧的闪光,时代真是进步了。可惜,为质疑爱因斯坦的相对论而打笔黑官司,仍然是“即使有理,也是无理”。
今天,上海市的一位教物理的中学校长,季灏先生,用科学实验挑战爱因斯坦的质速公式和动能公式,以三十年不懈努力,终于走完了他的发现之旅,石破天惊,拨开了相对论的百年迷雾。
西欧那台世界上能量最大的对撞机声称:用3.5亿电子伏特的能量把质子加速到0.99999995c,耗费如此巨大的能量是因为,按照爱因斯坦的相对论,近光速质子的动质量巨大,必须耗巨大的能量才能使之加速。其实,季灏做的实验和华棣建立的伽利略相对论无可辩驳地证明了,质子的动质量不仅没有剧增,反而稍有减少;由于在被加速粒子接近光速时加速器效率剧降,它所耗的大部分能量被浪费了。100年来加速器的设计用的是爱因斯坦相对论的错误公式。耗费大量资金再提高加速器能量,只能使荷电粒子速度再增加一点点。况且,按照爱因斯坦的速度加法公式,对撞速度增加极少,难道就能撞出希格斯粒子来?说穿了,高能物理实验之所以要用对撞机,是因为按照伽利略相对论的速度加法定律可以使对撞速度接近两倍光速。死抱住爱因斯坦的相对论,下意识地利用伽利略相对论,真是自欺欺人。
也许,笔者在此所言仍被视为异端邪说。但是,人人皆可重复季灏所做的实验。有人说,谎言重复100遍会变成真理。那末,实验得出的真理再重复实验100次,总不至于流为谎言吧。我们深信,将有许多科学工作者会重复我们的实验。些些微风将形成风暴,勿谓言之勿预也。这就是胡锦涛总书记在两院院士会议后强调的——广大的科技工作者要走中国特色自主创新道路。
六. “相对论百年迷雾”这场悲喜剧终于落幕了
事实已经表明,在中国数百万科技大军中,至少有一半是由民间科技队伍所组成。这支队伍没有国家经费的支持,绝大多数成员没有在国内外名牌大学经过五年以上的科班训练。但是他们大多数都以巨大的热情,十年、二十年的坚持地努力从事物理学基础问题的研究。他们质疑和挑战爱因斯坦相对论,都属事出有因。可是,仅仅依靠逻辑的力量是拨不开爱因斯坦相对论的百年迷雾的。今天,季灏先生第一次用不可辩驳的实验数据说,爱因斯坦的质速公式和动能公式错了,华棣先生和笔者也第一次从理论上用新发现的质速公式和动能公式解释了季灏先生的试验结果,从而第一次说明了民间科技队伍的存在是天然合理的。我今天郑重地向全世界科学家宣告,季灏先生并非一位学富五车、博古通今的学者,他所以能做成这样杰出的实验成果,只因为他看准了方向,选对了课题,以愚公移山的精神,完成了他的发现之旅。因此,断言中国目前还没有一流人才,中国目前还难有自主创新,并以此为自己没有创新能力开脱,显得格外苍白。笔者在五十二年前就信服钱学森师训:“凡是外国人做得了的,没有一件事是中国人做不了的”,“世界上任何发明创造都是可及的,不是不可及的”。五十二年的从研生涯使我懂得了一个道理,那就是“师傅领进门,修行靠自己”。成者自成,青出于蓝而胜于蓝,从来都是如此,否则科学还能不断进步吗?就当今中国科技而言,尊重理:一个平民科学家兴起的时代已经降临。对于中国这样特殊的国家而言,科技能否腾飞,全看政权的意志。奥运金牌大国是政权意志的化身。能否得诺贝尔奖必然也是政权意志的化身。如果我们广大的院士先生都认为中国一时三刻无人能得诺奖,而中央政权对此轻信,那么我们肯定是得不了诺奖的。自己都不认为自己有杰出人才,有杰出贡献,非要等待外国人捧中国人的场,岂非天方夜谭?李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲、崔琦、朱棣文、高鲲,若非海外华人,有可能荣获诺奖吗?