(济南市长清第一中学东校区　李学生
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　　 一、光 的 物 理 本 质

　　摘要: 本文首先分析了光子只具有电磁质量，而没有引力质量，分析了场强叠加原理，从根本上解决了狭义相对论中的奇点问题，使Coulomb,s law和狭义相对论的假设的基础更加牢固。
　　关键词：引力质量、电磁质量、光子、电子、场强叠加原理。

　　（一）光子问题
　　凡是有 electric charge的地方，四周就存在着electric field，即任何 electric charge都在自己周围的空间激发electric field。带电体在电磁场中运动时若能级发生变化，则会辐射electromagnetic field以保持电磁质量不变，存在Maxwell理论中的脱离物体的 携带能量的electric field，所以electromagnetic field具有电磁质量，displacement current与传导电流本质上都是电磁质量的传播。Newton本人已经准备接受他的图象中躲藏在光的神秘行为后面的深刻问题。在物理学中因为看出了互不相关的现象之间有相互一致之点而加以类推，结果竟得到很重要的进展。（1）
　　Coulomb,s law与光子静止引力质量mr是否为零有密切的关系。mr是有限的非零值还是等于0，有本质的区别，并且会给物理学带来一系列原则问题。 现代物理理论均以mr=0为前提。如果mr≠0，则电动力学的规范不变性被破坏，使电动力学的一些基本性质失去了依据；电荷将不守恒；光子的偏振态有2变为3；黑体辐射公式要修改；会出现真空色散，即不同频率的光波在真空中的传播速度不同，光速不变性原理遭到了质疑。
　　如果mr≠0，则电磁力为非长程力，Coulomb,s law应有偏差，即f∝r-2±δ，δ≠0；反之，如果mr=0，则δ=0。因此mr与Coulomb,s law偏离平方的修正数有关。1930年，Proca指出，如果mr≠0，则真空中的Maxwell方程组应修改为
　　▽.E=4πρ—（mrc/h)2φ
　　▽.B=0
　　▽×E= —c-1（σB/σt）
　　▽×B= c-1（σE/σt） +4π/cJ—（mrc/h）2A
式中A和φ分别是电磁场的矢势和标势，c是真空中的光速, h是普朗克常量。②式称为Proca方程，采用的是高斯单位制。Proca方程的解的形式为φ~r-1e-ur ③
　　式中的μ为 μ=mrc/h ④
　　当mr≠0时， μ≠0，可见Proca方程的解比通常的Maxwell方程的解多了一个指数因子e-ur。当mr=0时， μ=0，Proca方程回复到Maxwell方程。有E∝—▽φ、E∝γ—2—δ及③④式，可以找出δ与μ的关系，即找出δ与mr的关系。再利用1971年William等人的实验结果δ＜3×10—16，可得出mr＜2×10—47g。这就是利用δ的下限得出mr下限的方法。它使我们再次认识到精确验证电力平方反比律，即确定δ下限的重要性。描写电磁相互作用的局域规范理论称为阿贝尔规范场理论。
　　现代物理实验用天体物理的磁压法得出的mr的最强限制为mr＜10-60克，既不能否定也不能肯定光子有引力静止质量。弱相互作用存在于除光子外所有基本粒子之间的一种短程作用。光子不参与引力相互作用，而参与电磁相互作用，存在于一切带电粒子或具有磁矩粒子间的电磁相互作用过程中，说明光子的引力静止质量为0，能量由电磁质量携带，这样便避免了狭义相对论中光子的奇点问题，光子能量 hν=m电磁C2，光子的电磁动量为m电磁c。现代物理学认为光子不带电荷是错误的，只是其电荷的电量非常小，现代物理学的实验观察不到，笔者认为当光的强度达到一定程度时，在实验中一定能够观察到。引力质量运动的速度极限是光速，原因在于达到光速时引力质量为无穷大，不可能再加速。各种观察和试验表明，光子的稳定时间至少在1033年（因为电磁质量没有时间轴，所以稳定时间为无穷大），这也说明了上面观点的正确性。由于光子的衰变是根据Heisenberg的测不准原理得到，因此测不准原理具有一定的局限性。由于光只具有电磁质量，与绝对时空——引力质量没有相互作用，因此不能把电磁扰动看成ether介质的扰动，光波没有纵波，也不存在ether的切变模量极其大。物体在空间运动自如，得不出ether的密度极其小。由于光只具有电磁质量，因此光是electromagnetic field的一种，光学是电磁学的一个分支，Maxwell的观点是正确的。引力红移的本质在于是引力场强的地方时钟运动慢，在引力场中观察光子的频率减小，与光子是否具有引力质量无关。在阿贝尔规范场理论中，电磁场称为规范场，它的量子，即光子，成为规范粒子。带电粒子间的相互作用是通过交换规范粒子来实现的。Maxwell方程描写了在物质场（通过电流）的作用下电磁场的运动规律，而局域规范不变的狄拉克方程描写了在电磁场作用下物质场的运动规律。两个方程在局域 规范变换下都保持不变。利用阿贝尔局域规范不变性，可以唯一地确定满足各种运动方程的带电粒子与电磁场的相互作用形式。它的正确性已得到实验的检验。注意到规范粒子的质量项m2AμAμ不满足局域规范不变性，因此在严格规范不变的局域规范场理论中，规范粒子一定是零引力质量，只具有电磁质量。根据新南威尔士大学天文学家约翰.韦伯收集到的有关数据，一个距地球120亿光年的类星体发出的光，在到达地球的过程中从星云中吸收了错误类型的光子，但是根据现代物理的理论，它是不可能吸收这种类型的光子的。悉尼麦加里大学的理论物理学家戴维斯认为，造成这种现象的原因可能有两个方面：电子的电荷发生了变化或者光速不恒定，笔者认为电子在到达地球的过程中由于辐射了光子，中间电荷发生了变化，因此从星云中吸收了错误类型的光子，进一步说明了光子具有电磁质量。根据现代的光学理论，在入射点处，即使是全反射，在折射律的介质中椰油电磁场的存在，不过是以exp(-2izβ/λ)的形式衰减。
　　由于时空是弯曲的，光子是自由粒子，其运动轨迹是测地线——物体总是沿着四维空间——时间的直线走，与光子有无引力质量无关，因此光线弯曲是自然的，光线在天体附近的弯曲是由于引力质量引起空间的弯曲，进一步验证了广义相对论的正确。费马原理应当是这一现象的表现形式，根据最小作用原理，此时的总阻力最小为0。Cassini飞船在其飞向土星的旅程中，它的轨道被太阳所偏转的状态已被测控的无线电波所测定，这又一次证实了Einstein广义相对论中关于时空结构的论断。现在意大利位于三地（Pavia,Rome,Bologna)的三所大学以Berotti为首的科学家们，细致地核对了由Cassini飞船发回的无线电数据，并发现光波轨道的偏转完全符合广义相对论的规范理论。同时他们宣称，他们的测量仪器已达到非常灵敏的程度，可为其他引力模型提供精确的测试。（2）
　　由于光子不具有引力质量，因此光子时空属性，它在绝对时空中静止，在相对时空中以光速运动。e-+e+→γ + γ ,偶尔也会转化为三个光子，一对几乎静止的正负电子，其总能量为2mC2。由于动量守恒的要求，两个光子必定以相同的能量朝相反的方向辐射出来。因此每个光子的能量为mC2=0.51Mev,其实它仅为电子的引力能量转化为电磁能量，正负 electric charge中和电磁质量空间量子形式消失，它们激发的electric field的空间结构相互抵消。根据bootstrap关系，所有的基本粒子都是至少由两个基本粒子复合而成的，而且它们之间的关系是可逆的，其中没有哪一种粒子比其他粒子更优越。就是说，任何一种基本粒子都能够充当构成多种其他基本粒子的要素。 当π0介子衰变为两个光子时，由于光子的引力静止质量为0， 因此π0介子内部蕴藏的全部引力能量被释放出来而转变为光子的电磁质量的空间量子 形式。在适当条件下，它们还可以从激发时空中获得，例如正负电子对的产生。Newton讲：“物体变为光和光变为物体是符合自然进程的，自然界似乎以转化为乐”。
　　在各种粒子的相互作用中，动量守恒定律依然成立，Compton效应与此理论并不矛盾。在光电效应中由于电子的电磁质量具有量子性，所以只有吸收一定频率的光子电子才能逸出。若频率小于该频率，也不能吸收多个光子使电子逸出，因为电子吸收一个光子后电磁能不在其量子态，这一现象用现代物理学理论无法解释。电子吸收光子后电磁质量增加，能级增大。如果频率进一步增大，多余的电磁能将转化为引力能，使电子具有一定的动能。
　　光子与电子的特性比较：
　　属性 电子 光子
　　宇称 费米子 玻色子
　　自旋 1/2 1
　　静止质量 m0 0
　　电量 e 0（注3）
　　速度 ＜c/n c/n
　　泡利不相容原理 服从 不服从
　　波函数 标量波 向量波
　　色散函数 抛物线性 线性
　　描述方程 薛定谔方程 麦克斯韦方程
　　敏感系数 电势场大小 介电常数（ε）和磁导率（μ）
　　自由电子 晶体中的电子 自由光子 晶体中的光子
　　波函数 平面波 布洛赫波 平面波（E分量和H分量） 布洛赫波
　　能量本征值 h2k2/(2m0) 能带结构En(k) 光子能量hω=hkc/ε0.5 能带结构En(k)
　　有效质量 m0 m* μr或εr（注1） μr或εr（注1）
　　速度 hk/m0 hk/m* c/n 群速度
　　相互作用 库仑力 镜面库仑 无（注2） 无（注2）
　　注1：根据上面的观点，有效引力质量为0，存在有效电磁质量；
　　注2：根据上面的观点，存在库仑力，但是非常小。
　　注3：根据上面的观点，电量不等于0，但是非常小。
　　光子与电子的一个重要区别：光子的数目在传播中不守恒。在吸收介质中光子的数目会减少，而在增益介质（反转介质）中则增加。如果囚禁在反转介质中的光子获得的增益大雨损耗，就可能产生激光。原子核外的电子在核外运动没有确定的轨道的原因之一就是电子吸收光子的频率大于某一能级的电磁能时，其中部分电磁能转化为引力能，动能增加导致运动半径增加，另外时空也是能量存在的方式，电子与时空量子以及其它原子、电子的作用也有关。因此宏观物体的运动与微观粒子的运动遵循同样的规律，微观粒子遵循统计规律是因为作用力复杂难以运用宏观物体的运动规律描述，“薛定谔猫佯谬”不存在。Heisenberg认为：“我相信自然规律的简单性具有一种客观的特征。如果自然界引向极其简单而美丽的数学形式，引向前人所未见过的形式，我们就不得不认为这些形式是真的，认为它们是显示自然界的真正特征。” 在 Einstein那里，大自然的和谐、统一这种美感，已经上升为一种坚定的信念，这给他带来了无穷无尽的探索的力量和智慧。

　　（二）场 强 叠 加 原 理 的 解 释
　　靴袢理论认为：在两个强子的相互作用中，没有任何粒子表现为单独负责传递这种作用。参加强相互作用的粒子既可以作初、末态粒子，又可以作为负责引起相互作用的被交换粒子。这一事实对描述这类反应的散射振幅提供了自恰性约束，并且强子是互为组成部分的。这种相互嵌合的粒子体系是通过“自恰性原理”而组成动力学系统的。事实上物质世界是不能归结为最基本的实体的，所谓“基本粒子”只是一组向外散射着的 关系，每一个粒子的行为是由所有其他粒子的行为决定的。因此，其性质可由其他粒子的性质推导出来。物质世界没有“部分”，只有性质。现代物理学已经把强相互作用与电磁作用统一起来，根据上面的观点电磁作用与强相互作用是互为反作用力，所以电磁作用也满足靴袢理论。力其实就是信息的最原始的表现形式。这样不难理解， electric charge跃迁的能级不同，辐射的光子频率不同。
　　因为electric field是物质存在的一种形态，它有特定的运动规律和物质属性，它和其它带电物质以一定形式发生相互作用，electric field由光子组成，所以 光子具有电磁质量，它的能量可以用hν表示，频率与波长为定值，相当于带有 electric charge。由于 electric charge的电磁质量有正负之分，因此光子的电磁质量也有正负之分，即正负 electric charge辐射的光子应该不同，光子的频率也应当存在正负，这样就可以解释光子发射的原因，自然界不存在静止的光子。量子场论 需要把场论分解成正频和负频两部分。前者沿时间前进方向传播，而后者向后传播。由于正 electric charge与负 electric charge都是能量存在的方式，因此正 electric charge激发或者辐射的光子为负光子，负 electric charge激发或者辐射的光子为正光子，electric field可以脱离 electric charge而独立存在， electric charge的电磁质量与electric field的能量应当相互影响。
　　根据QED理论，电磁力解释为光子的交换。两个 electric charge位于距离为r的A、B两点，由静止开始作加速运动，两个 electric charge分别辐射以保持电磁质量不变，由于做加速运动，产生引力场，空间曲率变大，引力质量增加，引力能量增加。根据能量最低原理可知，异种 electric charge互相吸引，同种 electric charge互相排斥。正 electric charge在负 electric charge形成的electric field中加速运动，能级增加，辐射electromagnetic field；反之依然。减速运动时，能级降低，应该吸收electromagnetic field以保持电磁质量不变。正光子与负光子互为反粒子，所以同种 electric charge形成的electric field 加强，异种 electric charge形成的electricfield减弱，把 electric charge的相互作用归结光子的相互作用，这也符合靴袢理论。笔者认为能量最低原理可能是自然界的一个基本规律，例如普氏耗散结构的建立，使人们对自然界产生了一种新的认识，这就是当一个系统处于平衡态附近时，其发展过程主要表现为趋向平衡并伴随着熵增加（即无序度的增加——能量最低状态）和结构的破坏。可是当系统在远离平衡的条件下，如果系统是开放的且又与外界有能量、物质的交换，其发展过程可以经过突变而产生新结构并达到新的有序状态——能量最低状态。
　　光子是组成electric field的基本粒子，具有电磁质量，相当于带有 electric charge，但是quantity of electricity极小，例如γ光子的电磁质量仅相当于电子的电磁质量的2.04×1022分之一，因此在electric field中观察不到光子的电磁质量，与现代物理学的实验并不矛盾，但是高频率的光子在强electric field中运动光线应当弯曲，这一现象可以运用实验验证。宇宙线是由高空射来的带电高能粒子流，其能量的数量级为103——105MeV ，说明当能量达到一定的数量级时(因为此时高能粒子多），它的带电性才显现出来。electric field可以脱离 electric charge而独立存在，那么一个 electric charge产生的electric field应当对它本身有影响，这可能是带电体的运动速度小于1的原因，例如虽然光子与电子相似，但是光子速度为定值，电子速度可变。

　　参考文献：
　　 1、《物理学的进化》Einstein和英费尔德 著 周肇威译 上海科学技术出版社 1962年
　　2、《物理》第32卷12期89页 2003年 北京

二、光速不变性原理的解释

　　摘要: 本文根据光的物理本质——电磁质量，分析了光子不具有时间量子属性，解释了光速不变性原理，分析了几个所谓的“超光速现象”并非真正的超光速，使狭义相对论的假设的基础更加牢固。
　　关键词：时间量子、相对空间、光子、光速不变性原理、“超光速”现象。

　　（一）光速不变性原理的解释
　　1905年，Einstein在德国《物理学纪事》杂志上发表《论动体的电动力学》论文，提出了狭义相对论。狭义相对论是以两个前提假设为基础提出来的。 “以下的讨论将以相对性原理和光速不变原理为依据。这两条原理我们定义如下：①物理体系的状态基以变化的定律，同这些状态的变化是以两个彼此作相对匀速运动的坐标系中的哪一个为参考，是无关的。②任一条光线在“静止的”坐标系中都以确定的速度V运动，不管这条光线是由静止的还是由运动着的物体发射出来的。（3）电磁波在真空中的传播速度等于电量的电磁单位与静电单位的比值。
　　Einstein的狭义相对论作为出发点的基本前提是：静止状态与恒速运动状态并不能由这个系统或那个系统的观测者用任何电磁学或者力学的实验进行区分。狭义相对论的内容可以归结为一句话：一切自然定律必定受到这样的限制，使它们对于Lorentz transformation都是协变的。光的速度与光源运动无关，不能认为运动的物体带动周围的ether。Galileo相对性原理和经典 transformation可以应用于力学现象，但是不能用于光电现象的原因在于它们是奠定在绝对时空观的基础上研究引力质量问题的，光子与中微子没有相互作用，ether不影响光速，光子与引力场没有相互作用。狭义相对论的假设是正确的。近百年来，人们对麦克耳逊——Moley实验、Maxwell方程以及群论上的公理证明对光速不变性原理进行质疑，但是都没有取得实际的实验结果，说明了光速不变性原理的正确，也说明光只具有电磁质量。
　　由于光子只具有电磁质量，它在度量空间（相对空间）里运动电磁质量不变，频率与波长不变，所以光速为定值。由于光子的引力质量为0，电磁力把其加速到相对时空中速度的最大值，因此根据Newton运动定律，光速为相对时空中物体运动速度的最大值，真空中光速为定值，因此引力场与electromagnetic field的速度相同。
　　大多数的科学家们都明确地认为，引力作用应该与电磁力作用相似，不是一种瞬态作用，而是有一定的作用的，但是用实验的方法确定引力的速度比较困难。2002年9月8日，土星巡弋在类星体JO842+1835的附近，虽然土星没有一般恒星的质量大，但它仍有相当大的引力。按照广义相对论的推测，在天空中类星体的位置在土星引力的作用下，将在若干天内完成一个小小的回路。美国Missour大学的S.Kopeiken教授和国家射电天文观测台的E.Fomolont教授观察到了这个回路，这两位科学家使用了具有非常长的基线阵列射电望远镜，因为这种抛物型探测器的配置可以提供10μs的角度分辨率，实验观察到的回路与按瞬态传播的引力所产生的回路间存在着一个微小的位移，位移的产生是由于引力具有一定的速度所致，他们计算出引力的速度是光速的1.06倍（其误差约为20%）。当他们将这个观测结果在2003年1月，在位于美国西雅图召开的“美国天文学年会”上报告后，就受到了来自美国华盛顿大学的C.Will教授与日本Hirosaki大学的Hideki Asada教授的质疑，他们认为射电望远镜实验只能很粗略地测量光速，而不可能提供引力速度的数据，因此这良种不同意见的争论要等待新实验的验证。（4）笔者认为，上面测量引力速度的方法应当是有效的，引力的速度应当严格地等于光速，实验数据在误差范围内也说明了这一点。
　　光子在周围物体形成的绝对空间里静止，在相对空间里速度为定值1，是其它物体运动速度大小的度量标准，所以相对时空中物体运动速度存在着最大值。由于光子只具有电磁质量，而电磁质量没有时间轴，因此光子返回时的固有时间与出发时相同，时间与空间在这里达到了统一，可以定义其速度为1。时间量子只是物质的一种属性，时间量子的流逝速度为定值。实物粒子具有标准时空，可用时间量子度量，场就是时空量子（相对时空），是绝对时空的度量标准，不能用时间量子度量， 这是它们之间的区别，是对称性的相对性所决定的 。
　　奥地利物理学家哈斯认为，光速是粒子机械运动速度的极限，但是机械波的传播速度可以超过光速，其描述公式为Vu=C2,式中c为光速，V为机械速度，u为与机械速度相伴产生的波动速度。其实，这是群速度。在量子力学中，由于进入原子因的波包前端早已触发了原子的跃迁，群速度超过光速就不足为奇了。
　　（二）关于超光速的争论(2)
人们所感兴趣的超光速，一般是指超光速传递能量或者信息。根据狭义相对论，这种意义下的超光速旅行和超光速通讯一般是不可能的。目前关于超光速的争论，大多数情况是某些东西的速度的确可以超过光速，但是不能用它们传递能量或者信息。但现有的理论并未完全排除真正意义上的超光速的可能性。
　　１、“超光速”的定义
　　一切物体都是由粒子构成的，如果我们能够 描述粒子在任何时刻的位置，我们就描述了物体的全部“历史”。想象一个由空 间的三维加上时间的一维共同构成的四维空间。由于一个粒子在任何时刻只能处 于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这 就是“世界线”。一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合。
　　不光粒子的历史可以构成世界线，一些人为定义的“东西”的历史也可以构 成世界线，比如说影子和光斑。影子可以用其边界上的点来定义。这些点并不是 真正的粒子，但它们的位置可以移动，因此它们的“历史”也构成世界线。
　　四维时空中的一个点表示的是一个“事件”，即三个空间坐标加上一个时间 坐标。任何两个“事件”之间可以定义时空距离，它是两个事件之间的空间距离 的平方减去其时间间隔与光速的乘积的平方再开根号。狭义相对论证明了这种时 空距离与坐标系无关，因此是有物理意义的。
　　时空距离可分三类： 类时距离：空间间隔小于时间间隔与光速的乘积； 类光距离：空间间隔等于时间间隔与光速的乘积； 类空距离：空间间隔大于时间间隔与光速的乘积。一条光滑曲线，“局部”地看，非常类似一条直线。类似的，四维时空在局部是平直的，世界线在局部是类似直线的， 也就是说，可以用匀速运动来描述，这个速度就是粒子的瞬时速度。光子的世界线上，局部地看，相邻事件之间的距离都是类光的。在这个意义 上，我们可以把光子的世界线说成是类光的。
　　 任何以低于光速的速度运动的粒子的世界线，局部的看，相邻事件之间的距离都是类时的。在这个意义上，我们可以把这种世界线说成是类时的。而以超光速运动的粒子或人为定义的“点”，它的世界线是类空的。这里说世界线是类空的，是指局部地看，相邻事件的时空距离是类空的。
　　 因为有可能存在弯曲的时空，有可能存在这样的世界线：局部地看，相邻事 件的距离都是类时的，粒子并没有超光速运动；但是存在相距很远的两个事件， 其时空距离是类空的。这种情况算不算超光速呢？
　　 这个问题的意义在于说明既可以定义局部的“超光速”，也可以定义全局的 “超光速”。即使局部的超光速不可能，也不排除全局超光速的可能性。全局超 光速也是值得讨论的。
　　 总而言之，“超光速”可以通过类空的世界线来定义，这种定义的好处是排 除了两个物体之间相对于第三观察者以“超光速”运动的情况。
　　２、“超光速”的实例分析　
　　1。切伦科夫效应 媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速,此时会发生辐射，称为切仑科夫效应,但这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。
　　2。第三观察者 如果A相对于C以0.6c的速度向东运动，B相对于C以0.6c的速度向西运动。对 于C来说，A和B之间的距离以1.2c的速度增大。这种“速度”--两个运动物体之间相对于第三观察者的速度--可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动速 度并没有超过光速。在这个例子中，在A的坐标系中B的速度是0.88c。在B的坐标 系中A的速度也是0.88c。 　　
　　3。影子和光斑 在灯下晃动你的手，你会发现影子的速度比手的速度要快。影子与手晃动的 速度之比等于它们到灯的距离之比。如果你朝月球晃动手电筒，你很容易就能让 落在月球上的光斑的移动速度超过光速。遗憾的是，不能以这种方式超光速地传 递信息。 　　
　　4。刚体 敲一根棍子的一头，振动会不会立刻传到另一头？这岂不是提供了一种超光速通讯方式？很遗憾，理想的刚体是不存在的，振动在棍子中的传播是以声速进 行的，而声速归根结底是电磁作用的结果，因此不可能超过光速。　　
　　5。相速度 光在媒质中的相速度在某些频段可以超过真空中的光速。相速度是指连续的 (假定信号已传播了足够长的时间，达到了稳定状态)的正弦波在媒质中传播一段 距离后的相位滞后所对应的“传播速度”。很显然，单纯的正弦波是无法传递信 息的。要传递信息，需要把变化较慢的波包调制在正弦波上，这种波包的传播速 度叫做群速度，群速度是小于光速的。(译者注：索末菲和布里渊关于脉冲在媒 质中的传播的研究证明了有起始时间的信号[在某时刻之前为零的信号]在媒质中 的传播速度不可能超过光速。) 　　
　　6。EPR悖论 1935年Einstein,Podolski和Rosen发表了一个思想实验试图表明量子力学的不完全性。他们认为在测量两个分离的处于entangled state的粒子时有明显的超距作用。Ebhard证明了不可能利用这种效应传递任何信息，因此超光速通信不存在。但是关于EPR悖论仍有争议。
　　7。虚粒子 在量子场论中力是通过虚粒子来传递的。由于海森堡不确定性这些虚粒子可以以超光速传播，但是虚粒子只是数学符号，超光速旅行或通信仍不存在。 　　
　　8。量子隧道　量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应，在经典物理中这种情况 不可能发生。计算一下粒子穿过隧道的时间，会发现粒子的速度超过光速。(Ref: T. E. Hartman, J. Appl. Phys. 33, 3427 (1962))一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的实验：他们声称以 4.7c的速度穿过11.4cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。当然，这引起了很大的争议。大多数物理学家认为，由于海森堡不确定性，不可能利用这种量子效应超光速地传递信息。如果这种效应是真的，就有可能在一个高速运动的坐标系中利用类似装置把信息传递到过去。Terence Tao认为上述实验不具备说服力。信号以光速通过11.4cm的距离用不了0.4纳秒，但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。因此需要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。
　　9。卡西米(Casimir)效应 当两块不带电荷的导体板距离非常接近时，它们之间会有非常微弱但仍可测量的力，这就是卡西米效应。卡西米效应是由真空能(vacuum energy)引起的。 Scharnhorst的计算表明，在两块金属板之间横向运动的光子的速度必须略大于光速(对于一纳米的间隙，这个速度比光速大10-24。在特定的宇宙学条件下(比如在宇宙弦[cosmicstring]的附近[假如它们存在的话])，这种效应会显著得多。 但进一步的理论研究表明不可能利用这种效应进行超光速通信。
　　10。宇宙膨胀 哈勃定理说：距离为D的星系以HD的速度分离。H是与星系无关的常数，称为哈勃常数。距离足够远的星系可能以超过光速的速度彼此分离，但这是相对于第三观察者的分离速度。
　　11。月亮以超光速的速度绕着我旋转！ 当月亮在地平线上的时候，假定我们以每秒半周的速度转圈儿，因为月亮离我们385，000公里，月亮相对于我们的旋转速度是每秒121万公里，大约是光速的四倍多！这听起来相当荒谬，因为实际上是我们自己在旋转，却说是月亮绕着我们转。但是根据广义相对论，包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的， 这难道不是月亮以超光速在运动吗？
问题在于，在广义相对论中，不同地点的速度是不可以直接比较的。月亮的速度只能与其局部惯性系中的其他物体相比较。实际上，速度的概念在广义相对 论中没多大用处，定义什么是“超光速”在广义相对论中很困难。在广义相对论中，甚至“光速不变”都需要解释。爱因斯坦自己在《相对论：狭义与广义理论》 第76页说“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候，如何确定速度并不是那么清楚的。尽管如此，现代物理学认为广义相对论中光速仍然是不变的。当距离和时间单位通过光速联系起来的时候，光速不变作为一条不言自明的公理而得到定义。在前面所说的例子中，月亮的速度仍然小于光速，因为在任何时刻，它都位于从它当前位置发出的未来光锥之内。
　　12。量子场论 到目前为止，除引力外的所有物理现象都符合粒子物理的标准模型。标准模 型是一个相对论量子场论，它可以描述包括电磁相互作用、弱相互作用、强相互 作用在内的三种基本相互作用以及所有已观测到的粒子。根据这个理论，任何对 应于两个在有类空距离的事件处所作物理观测的算子是对易的(any pair of operators corresponding to physical observables at space-time events which are separated by a space like interval commute)。
　　 原则上讲，这意味着任何作用不可能以超过光速的速度传播。 但是，没有人能证明标准模型是自洽的(self-consistent)。 很有可能它实际上确实不是自洽的。无论如何，它不能保证将来不会发现它 无法描述的粒子或相互作用。也没有人把它推广到包括广义相对论和引力。很多 研究量子引力的人怀疑关于因果性和局域性的如此简单的表述能否作这样的推广。 总而言之，在将来更完善的理论中，无法保证光速仍然是速度的上限。 　　
　　13。虫洞 　关于全局超光速旅行的一个著名建议是利用虫洞。虫洞是弯曲时空中连接两个地点的捷径，从A地穿过虫洞到达B地所需要的时间比光线从A地沿正常路径传 播到B地所需要的时间还要短。虫洞是经典广义相对论的推论，但创造一个虫洞 需要改变时空的拓扑结构。这在量子引力论中是可能的。
　　开一个虫洞需要负能量区域，Misner和Thorn建议在大尺度上利用Casimir效 应产生负能量区域。Visser建议使用宇宙弦。这些建议都近乎不切实际的瞎想。 具有负能量的怪异物质可能根本就无法以他们所要求的形式存在。
　　 Thorn发现如果能创造出虫洞，就能利用它在时空中构造闭合的类时世界线， 从而实现时间旅行。有人认为对量子力学的多重性(multiverse)解释可以用来消 除因果性悖论，即，如果你回到过去，历史就会以与原来不同的方式发生。Hawking认为虫洞是不稳定的，因而是无用的。但虫洞对于思想实验仍是一 个富有成果的区域，可以用来澄清在已知的和建议的物理定律之下，什么是可能的，什么是不可能的。
　　14。曲相推进(warp drive) 曲相推进是指以特定的方式让时空弯曲，从而使物体超光速运动。Miguel Alcubierre因为提出了一种能实现曲相推进的时空几何结构而知名。时空的弯曲 使得物体能以超光速旅行而同时保持在一条类时世界线上。跟虫洞一样，曲相推进也需要具有负能量密度的怪异物质。即使这种物质存在，也不清楚具体应如何布置这些物质来实现曲相推进。
　
　　参考文献：
　　 1、《世界上严肃的科学家冷眼看待相对论》 庄一龙
　　2、本文编译自Relativity FAQ (http://www.corepower.com/ Philip Gibbsneo6编译
　　3、德国《物理学纪事》1905年第4系列第17卷第895－921页，参见蔡怀新等编译《爱因斯坦论著选编》，上海人民出版社，1973年。
　　4、《物理》 第32卷第5期 301页

光电统一理论认为：光子即电子，电子即光子，见：电子对的产生与湮没！

上面这位老兄对物理学一知半解.
用了一堆英+汉来写好象表明其能看英文物理专著
象"声速归根结底是电磁作用的结果"的话简直是白痴,;连机械振动与电磁振荡都分不清,还谈什么物理
这样的文章如让物理学家看会笑掉大牙!
就像你读懂经典物理学,没有微积分与数理方程知识,读懂相对论,而没有黎曼几何的知识,哪个认为你是个理论物理学的天才

同意ls

简直是胡编乱奏的一片文章