對超光速粒子的研究是對物理學發展的壹次偉大探索和研究。早在20世紀70年代,中國科學院數學所所長秦元勛就提出洛倫茲變換要以超光速改變符號,將(1-m2) 1/2變為(m2-1) 1/2,m = v/c,北師大曹教授根據90年代超新星數據擬合的曲線也與上述結果壹致。這就是空氣動力學的本質。也是洛倫茲自己堅持的假設,即只把上面的系數變換加到密度不變的波動方程的運動方向上。當時誰也沒有想到,洛倫茲自己變換得到的方程竟然是壹個小擾動聲學方程。
目前新認識的關於暗能量的研究,都是用類似N-S方程的方程來計算的。與空氣動力學不同,它采用密度不變的物態方程,所以計算後要加壹個變換,理論物理上叫相對論變換;或者通過度規不變性假設附加壹個方程。這個附加方程叫做度規不變性。
空氣動力學方法不需要附加這個變換,因為它唯壹的區別是采用了密度變化的狀態方程,所以不需要額外的假設和方程就可以得到同樣的結果。當然,空氣動力學也可以用上世紀末以前的標度變換來計算。當時學生要學習這樣壹個近似算法,就是先根據密度不變的方程算出壹個“靜態結果”,然後加上密度變化所需的變換。其實這些步驟都和變換公式的主體部分壹樣,都是在X方向縮短了(1-m2)1/2;兩者的區別在於,暗能量的計算叫做相對論,在空氣動力學中叫做相似變換(格羅沃變換,普朗特變換)。他們在太空中得到相同的結果。
而且相對論的處理相當於增加了壹個額外的假設,沒有說達到光速質量是無限的,超過光速就會有復數,於是就有了回到過去,穿越時空的假設,這些都是相對論的死穴。
實際上,這些困難在連續介質力學的發展中也遇到過。根據小擾動近似理論,聲速點是無限的,用亞音速方程計算超音速時也有復數,稱為復特征線法,在氣動設計手冊中已有介紹。因此,Xi安的許多專家也積極參加。在這種情況下,西北工業大學受國防科工委委托,於2003年舉辦了相對論與近代物理創新國際會議。當時有人說光速比音速高近百萬倍,兩者物理性質會有質的不同!但是光和聲音的無量綱方程是完全壹樣的,也就是說定律是壹樣的。關鍵時刻,西工大的會議得到了中國電子學會電磁波速度專家組的支持,專家組組長黃誌勛也寫了壹篇文章在會上宣讀。
緊接著,2004年底,宋健院士召開了“光壘與航天科學研討會”。在那次會議上,清華大學的宋健院士和白教授提出了修改國外報道中提到的相對論的方案。把相對論中的V/C改成V/C0,就可以達到超光速,C0是壹個比光速C略大的數,與會學者問是怎麽來的,解釋很清楚。這是錢學森的卡錢公式,是連續介質力學的近似表述。然後是理論背景,麥克斯韋方程組是如何從連續統方程推導出來的,這門學科的理論是如何應用在實驗中的,加速器是如何通過減少能量來加速超越光速的。中國科學技術大學加速器學術委員會主任裴元吉也同意,在加速器電子加速到0.99999倍光速時,嘗試減少能量而不是增加能量,看看會不會出現超光速電子。宋健院士非常激動,在席間說:“我壹直在找這樣的理論,這個解釋比我清楚。妳覺得能行嗎?”陳佳洱院士也答應回去考慮壹下。香山會議後,壹些同誌成立了北京基礎科學研究會,每兩年討論壹次。宋健院士召集其他幾位院士成立了壹個前沿科學雜誌,專門支持未知的探索。
近年來,越來越多的人了解它。由連續統方程導出的電磁場方程可以作為計算電磁場的壹種方法。被東北大學作為申請教育部重點基金的理論依據進行數值計算並取得成果。暗能量探索作為類似理論的隱藏物質,過去不被認可,現在已經被列入自然科學基金,其中以九院和北京院最為活躍。然而,這些新認識到的方法有壹個* * *相同的特點。雖然使用了流體力學的方程,但物態方程仍然是密度不變的“物態方程”。所以在計算分析的最後壹部分,他們要加上“密度變化的影響”,也就是加上壹個像空氣動力學壹樣的變換,而這個變換像空氣動力學壹樣有不同的寫法。洛倫茲的原始變換和空氣動力學的完全壹樣。愛因斯坦變換在夏皮羅的書中也有提及,也可以作為氣動計算中近似性較差的方法。為了防止人們看到這裏的門道而貶低相對論,理論家們把這個變換膨脹,變成了壹個附加方程,叫做時空度規不變性方程,時間空間叫做閔可夫斯基時空。
歐洲中微子實驗的新聞其實觸動很大。隨錢學森回國的羅教授立即寫信給在美國的同事和海內外學生,要求他們註意這壹動向。
2011117 10月,科技日報主辦超光速科學學術研討會,中心議題為“歐洲科學家的超光速實驗與中國科學家的責任”。原科技部副部長程津培院士、中國工程院院士張中華出席會議。程津培表示,歐洲OPERA實驗是為了探索單向光速能否超過C,這是壹個重大的挑戰性課題,與理論上的原始創新有關。科學問題有爭論是正常的,允許對相對論提出建設性意見。目前中國科學界的原創思維非常不足,應該提供壹個寬容的環境,讓不同的意見得以表達。希望以後能有壹批年輕的專家坐在前排,起帶頭作用。另外,希望坐在這裏的同誌們做好普及工作,要盡量讓大家知道,了解,至少記者能了解。
張中華院士說,宋健院士給他打電話,告訴他將支持這項研究。他接著說:“做科研,要有精神,要甘於孤獨,即使不被主流認可也要堅持下去。這才是科學追求的真諦。......盡管挑戰傳統理論非常困難,但我們應該勇敢地去做。”會上,九個人做了學術報告。阿拉巴馬大學的曹彰教授、國防科技大學激光教研室原主任譚樹生教授、航空航天部導航研究所首席科學顧問金霖研究員都談到了光速可變和超光速理論。中國傳媒大學博士生導師黃誌勛教授和中國科學技術大學加速器學術委員會原主任裴元吉教授共同作了題為《電子加速器超光速實驗方案》的報告。提出連續介質力學的數學結構可以解釋相對論現象。超光速下的數學方程是雙曲的,所以需要在超光速下降低能量來加速。以前所有的加速器設計都是盲目增加能量,這種方法無法用於超光速研究。建議將電子加速到光速後的能量降低(如反轉、量子壘等。)為了尋找速度大於c的奇異電子,中國科學技術大學國家同步輻射實驗室教授裴元吉也講過如何設計壹個相速為1.05c的加速管(長1.2m);產生束長度為ps級的電子束;然後調整移相器,測量不同相位的波束能量。通過前期實驗尋找疑點和原因。
會後,大家繼續討論。北航理學院蔣教授提出了壹個在俄國完成的實驗,用脈沖加速電子撞擊壹個靶,然後在靶後2公裏處發現62倍光速。此外,經過討論,我們還可以分析同步輻射電子在轉動時損失能量的特性,從而探討超光速區的鞍點特性和不連續性特性。這些類似於空氣動力學模型的數學定律。
會議於6月5438+065438+10月10在科技日報頭版報道。會後,程津培院士致電黃誌勛,要求積極跟進。如果有什麽問題,他問科技部基礎司彭司長,他也參加了會議。在壹周前舉行的錢學森百年誕辰宴會上,宋健院士指出:“答案是沒有‘淮海戰役’。有大仗才能有領頭司令,要敢搞大科學工程。只有大科學項目贏了,領軍人物才必然出現。”可悲的是現在跟蹤多了,原創基本不被認可。
許多人希望推動這項研究,這不僅有助於物理學的發展,也將對交叉學科的建設產生有利影響。理論和工程上還有很多難點。我們鼓勵青年學生參與這壹探索,通過多學科合作,在超光速問題的研究中有所作為。參考資料:
/相對論屬於近似/家。