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【原创】论电磁场具有惯性

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自20世纪以来,随着相对论和量子论的问世,现代物理学越来越有了科幻色彩。科学技术虽然日新月异,但是,人们却对很多科学最基本的概念的理解和认识却变得越来越模糊和混乱了。
相对论的光速不变原理根本就是违反常识的,为什么那么多人,那么多科学家、思想家能接受它呢?它真的是正确的吗?
这是有社会历史原因的,西方人喜欢把科学思想转到人生和社会的应用上来,所以他们的科学理论往往有社会、政治、哲学等多方面意义,会赢得各领域思想家的支持和拥护,显得更加权威。
牛顿的理论一出来便受到众多思想家的青睐,成了他们心中的世界的样板,因为牛顿理论展示了一个:井然有序、合乎情理、不偏不倚、平稳运转、没有冲突、没有对抗、没有斗争的宇宙。他们试图用来改造人类社会,他们希望人类社会也能履行自然规律的法则。但是,随着达尔文进化论、弗洛伊德的心理学理论、物理学的量子论相对论、数学的悖论和哲学的不可知论的提出,西方思想家又开始意识到世界并不是想的那样可以完全的被人的理性理解、描述和驾驭的,另外人本身也不是那么具有理性,行事受到下意识的冲动或欲望或本能的驱使,而且人类的文化差别之大,不同民族或阶级的人难指望能有一致观点。而且也意识到对抗、斗争和矛盾的合理性。
像相对论这样的理论既迎合了当时的社会思潮,又似乎解释了当时物理学的难题“以太难题”而且还能自圆其说的理论,自然就成了百口莫辩的权威。
然而激情过后,留下的就是时间的沉思了。时间的思想最为深刻,时间的眼睛最为明亮。
过了爱做梦的年纪,本文本人并不是想求名振世界。只想表达一下自己观点:从另一个角度用另一种方法或许可以找到解决问题的新方法!
1864年英国科学家麦克斯韦总结了前人研究电磁现象,建立了完整的电磁波理论,并预言了电磁波的存在,1887年德国物理学家赫兹证明了电磁波的存在。在开始由于不清楚电磁波的本质,人们自然性的用机械波的模型来认识电磁波,认为电磁的传播也需要介质,并为其假设了一种介质取名为“以太”。在19世界未期,以太的探索可以说是很多实验物理学家趋之若鹜的事了。但是讽刺的是,他们却得到了自相矛盾的结果:
%光行差现象、斐索实验等实验和现象表明以太不会被运动的物体带动。
%而迈克尔逊-莫雷实验却又表明以太完全被运动的地球带着一起运动。

(斐索实验)
(迈克尔逊实验)
这个时候荷兰的一个物理学家络伦兹为了协调两者之间的矛盾提出了络伦兹变换。值得提出的是,就像普朗克得出黑体辐射公式一样,络伦兹提出络伦兹变换也是毫无根据的,是经验拼凑的。[3]
由此可见,以太的存在如此令人不安和棘手。于是戏剧性的爱因坦斯坦出现了,他索性抛弃了以太这个概念,却引入了一个“光速不变假设”,于是很自然的推出了络伦兹变换。因此,这个闹心的以太难题似乎就这样传奇性的解决了。
难道,这就是真相?或许爱因斯坦自己也没有意识到,物理学在他的带领下,从此走错了方向……
我们静下心来重新思考一下以太问题,爱因斯坦根据克尔逊-莫雷实验得到了“光速不变原理”,并拿出了伽利略的“相对性原理”做筹码,利用三角学原理打造了狭义相对论。其实狭义相对论和以太论在本质上是没有什么区别的,只是换了个解释角度而已,以至于狭义相对论的变换公式(络伦兹变换)都是从以太论者络伦兹那里拿来的。
爱因斯坦之所以会提出光速不变原理,就是因为他没有意识到光(电磁波)也是具有惯性的。或许他根本就没有想过不需外在介质的电磁波的传播模型是怎样的!
克尔逊-莫雷实验、斐索流水实验等等,其实并不是证明了光速不变,而恰恰是证明了光具有惯性!因为在克尔逊-莫雷实验中,不同传播方向的两束光都是由同一个源发出的,与源一起都处于同一个惯性系里,当然两个方向同速度相同。斐索的实验更加证明了光的传播有自己的惯性系,所以才不会被水流所拖曳。
当然放弃以太的功劳是属于爱因斯坦的,以太从最初哲学家的天文猜想开始到电磁波的假想介质,从始致终都是思想家大脑里面的东西。然而爱因斯坦虽然放弃了以太,却不顾电磁场的惯性,冒然引入了“光速不变假设”,这或许就是他最大的失误了!
我们知道电磁波的本质是变化和运动的电磁场,电磁场作为一种特殊的物质,它当然也是具有惯性的。光的传播只是在自己的传播惯性系里速度不变,光速像任何波速一样,并不是速度的极限。
看!同样的问题,不用光速不变,不用刻意去改变默化理解和使用的时间和空间的概念,一样可以解决!
其实光有惯性的模型是很简单也很容易想见的:假设真空中一个匀速运动的点光源,根据光惯性原理,那么光源发出的光将会形成一个始终以该源为球心,以光速不断膨胀的光球。但是根据光速不变原理却是一幅类似像蜻蜓点水形成的水波一样的波型,这更加反映了光速不变原理是没有走出以太机械波模型桎棝的。



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【电磁波是一种特殊的波动】
电磁波虽然是一种波,有自己的波动方程。由于电场可以激发磁场、被激发的磁场又可以激发出新的电场,两种场在真空中相互激发就形成了电磁波,这相当于在电磁波的传播过程中电波作为磁波的“介质(依存物)”、磁波又作为电波的“介质”,所以电磁波在传播过程中是不需要任何外在介质并且可以在真空中传播的一种波动,由于电磁场是一种物质,所以电磁波在传播过程中还必须保持自己的惯性,在自己的传播惯性系中以光速传播。电磁波的这种“自煤惯性波”模型与普通的机械波就完全不同了。
电磁波的播模型有点像一条爬行的蛇形成的“蛇波”,蛇波的形成也是以蛇自身为煤介的。在波传播的过程中,“煤介”也随波一起传播前进,并保持在自己的传播惯性系中传播!

这一点与机械波完全不同,机械波的介质是不会随机械波一起传播前进的,所以波自身就无惯性可言了,如下图的绳波就是。

下面对比下匀速直线运动的声源发出的声波和匀速直线运动的光源发出的光波模型图:

其实匀速直线运动的光源产生的光波图相当于在在匀速直线运动的密闭车箱内的声源产生的声波图,因为这时候声波的介质(车箱内的空气)是随着声源一起运动的:

但是根据爱因斯坦的光速不变原理,观察者得出匀速直线运动的光源发出的光波图却跟匀速直线运动的声源发出的声波图一样(图2-3中的左图)。(因为根据光速不变原理,观察者会认为光源在任何时刻发出的光各向都是光速,所以光源各时刻发出的光都是以光源在观察系中的发光点为球心的膨大球壳,光源发出的光会形成一系列不同球心的球壳,它们不会随光源一起做惯性运动、不会叠加光源的惯性速度。而且同一个光源不同的观察者还会得到不同的光波图!)
这更加反映了爱因斯坦忽视了光波的惯性,并且从这也可以看出“光速不变原理”其实还是没有摆脱光的“以太机械波模型”的桎棝的。
其实不仅是(光)电磁波具有惯性,德布罗意波(如果存在的话)等“自煤波“都具有惯性!


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