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 张树润 （zhangwt72@163.com） 2008.04.18 09:14:47
论光波的速度在任何情况下都不变
摘要：本文论证光波在引力场和光传播介质中的速度不变，光波的速度在任何情况下都不变，C≈30万公里/秒。
关键词：相速度 群速度 光波速不变 德布罗意波 光的折射
On velocity of light wave is invariability in any situation
Zhang Shu-run (→ zhangwt72@163.com)
Abstract: This
paper
on velocity of light wave is invariability in the gravitation field and medium of spread
of
light, velocity of light wave is invariability in any situation, C≈3˙105 km/s.
（一）光的相速度和群速度
德布罗意的相速度公式也适合光粒子，
上式中C’是相速度，V为光粒子运动速度，光粒子受引力场或媒体的作用，光粒子的运动速度是变化的。光粒子的速度可取0到C，我们取V = C时，光粒子的相速度C’=C，这时光粒子的相速度是最小相速度。光粒子的相速度除C以外的相速度，不表徵光的信号速度，也不表徵光能量的移动速度，根据光的群速度必须是光的最小相速度原理，光的群速度必然等于C≈30万公里/秒。实验证明：过去用各种仪器测定光速都等于C，被测定的光波都是群速度，这足以证明光波的群速度必然等于C。[1]
（二）光的波动和粒子图像
在自然界中，最基本的规律是简单、和谐的，就像牛顿的力等于质量乘加速度一样的简洁、优美。本文以四维时间理论为基础画出光的波动和粒子图像，它把光的性质简化了。图1就是简单的三角函数： ，它既是洛伦兹变换，也是能量变化的最基本规律。数学是物理学的语言。
图-1
图-1中OV为能量E，则 图中的数学关系：
   图中α角变化区域是由0到 ，光的速度变化区域由0到C。
1、当 时,光子的速度等于0，光粒子表现为单纯粒子性，没有波动性。其静止质量
 ，这时， ，光子不辐射光波，
2、当 时，光子的极限速度为C，光粒子表 现为单纯波动性，光粒子的静止质量等于零，无粒子性。
3、当
 时，光粒子速度为
 ，这时光子具有二象性。光粒子静止质量：
 （0a），光粒子辐射速度为C的能量
 （0b），波形为：
波速为C。
4、图1是光的光粒子和辐射光波的关系，如果不涉及光粒子，只讲光波，就是只讲
 的变化，频率为ν的光波能量
 在引力场中下降，有引力场能加上去，光波的频率变为
 。 频率为
的光波能量在引力场中远离而去，光波的频率变为
 ，这叫引力红移。这是个波速为C的能量加减的问题。还有，一定要把引力红移和远处恒星的退行区分开来，后者是多普勒频移。图1不直接反映多普勒频移和引力红移，只能说明光波的速度是C。
5、德布罗意波速。
具有静止质量的粒子（如电子、质子）的运动速度为V时，具有波动性，波形：
波速为粒子运动速度V。
应该强调的是：光的粒子和它辐射的波是一个客体两件事，德布罗意波和粒子为一体。[2]
科学巨匠爱因斯坦以高超的智慧提出：在真空中光速不变，奠定了相对论的基矗由于历史条件所限，在真空中光速不变讲得不太确切，所以引起后人的质疑。具有静止质量的光粒子在引力场和光传播媒体中吸收或释放能量改变了速度，光粒子在引力场和光传播媒体中的速度是变化的。确切地讲光速不变应该说成光波的速度在任何情况下都不变。
（三）光的粒子和波的实例
1、光的折射
复色光从真空进入折射率等于n的介质中，受到介质的作用，光速变为c/n，光粒子这时具有静止质量。光粒子辐射的光波的速度还是C，光粒子速度减慢和辐射的光波是两回事。辐射的光波的波形在改变：
这时产生色散，光波的速度还是C，也就是我们观察光折射现象的信号速度。
2、莱塞实验[3]
对于频率为ν0速度为C的单色光，射入静止的介质中，（介质的折射率为n）受到介质的作用，光粒子在介质中的速度为 ，
折射角为α，图2中为OE向。
图-2
当透明介质沿X向以速度V运动时，介质速度V在OE上的投影
 ，这时光粒子在运动的介质中的速度为
 ，光线为OD，这时的折射角增大到θ，光的频率
 升到 。无论光粒子在介质中的速度如何变化，光粒子辐射出的光波速度不变。波形在变化 ：
如果把介质做成圆盘，则把圆周速度换算成线速度，实验结果和上述一样。如果在圆盘下边安装一台电子伏仪，光电子能量直线地随着光频率的增大而增长，也就是随着圆盘的旋转速度的增大而增长。圆盘静止时
 圆盘旋转时 ，
 电子伏。您的实验和计算方法是否正确，用普朗克常数来验证。由
 电子伏 ，可得到最可靠最准确的普朗克常数 尔格•秒。
3、光通过太阳表面的弯曲[4]
光在引力场中的速度
 ，这时光具有粒子性，具有静止质量。由于光粒子速度的变化引起光路线的弯曲，光子释放光波速度还是C。波形改变：
如果光粒子落入黑洞中，光粒子的速度为零，这时
，就是光粒子不辐射光波了，所以我们看不到光了。这时光具有静止质量 。我们观测宇宙中星球的运动现象，无论在什么情况下，无线电波信号速度都是C。
（四）引力红移
通过场能的加和减引起光的引力红移，可以间接地看到引力场，引力场是一种以光速C传播的引力波。
下面我以四维时间理论为基础论证光的引力红移：
图-3
对图-3的解释：Vg-D的实际长度是Vg处光子的速度V，速度V的方向是D-Vg的方向。Vg-G是动能，C-b是势能。图中OVg等于
 ， cb = GVg，GVg是动能  ，因为动能和势能在数值上相等，所以cb就是势能mgH，g为重力加速度，H为高度。则有：
 。 
 ，这也是广义相对论的基础， 用广义相对论来写：
对此我们分析一下，cb投影在时间ίxm坐标上，势能mgH是速度等于C的引力波。H高度越高，故光的频率下降，这叫引力红移。
这些物理量我们都可以非常容易地观测到。投影在时间ίxm坐标上的能量都是速度等于C的能量波，如光波、电磁波、引力波。
如果：
 时，这个星体为黑洞。下面我通俗地解释一下；
在图-3中，O-C都是势能，光子的辐射为零，这个恒星是黑洞。
势能为 对应的动能是  如果 则有：
（五）万有引力是物质运动演化的根本源泉
由于物质高密度聚集在一起，是极度的高温状态，物质开始聚变、裂变，大爆炸。这可能就是从黑洞到宇宙大爆炸的过程，内应力释放完毕后，宇宙停止膨胀。由于万有引力的作用，又开始凝聚。光子进入黑洞中，很可能变成正负电子对，如；光子静止或对撞，这时 γ→e++e - , 正负电子对e++e – 在一定条件下又湮灭成光子，全部能量变成电磁波，
光子运行轨道和光电转化。光子运行轨道近似用 表示。
当光子运行速度等于C时，Y等于0，光子沿X向直线传播。
当光子运行速度等于0时，Y = X，光子沿圆形轨道运，进入微观空间，这时光子的静止能量为m0c2，它以电子状态存在。
结论；
在宏观和微观世界里，光波的速度在任何情况下都是不变的。过去讲光速不变不确切，光子在引力场中的速度是变化的，用数学推导出超光速和用实验证明超光速都是错误的。光波在任何情况下的速度都等于C。基本粒子自旋速度也是C。（本文论证光波在任何情况下的速度都等于C，不涉及没有发现的所谓超光速的“快子”）
作者自我介绍：
张树润 男 生于1938年11月，现为上海卢鹤绂格物研究所的研究员，北京相对论研究联谊会的会员，北京相对论研究联谊会教授级审稿人。
《论光波的速度在任何情况下都不变》在（中术发字2006第02号）中获得一等奖，获奖成果编号：NO：FC-16-3936。
我的Email：zhangwt72@163.com
参考资料
[1]论超光速和光速的减慢
季灏
[2]论证10维空间（四）- 德布罗意波
张树润
[3]狭义相对论实验基础
张元仲
[4] 论证10维空间（五）
张树润
[5] 灿烂的简易理论物理 –中国当代思想宝库 第二卷 张树润
[6]证七维空间 -
潜科学杂志 论 1982/3总第9期 张树润
2007年2月修稿
 
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