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挑战爱因斯坦 --- 一个颠覆性的公式和实验

2018/07/02   维加斯新闻报
时空极客

       近日徐匡迪院士有一个讲话，谈到世界上技术方面的颠覆性发展。其实，在基础科学方面，也有颠覆性的发现。

       张操教授在科学网近期的博文中讨论了直流电能的传输问题：直流电能的传输---大学教科书的误导。http://blog.sciencenet.cn/blog-271800-1090634.html

       对于直流电能的传输问题，或许是科学史上的一个软肋，也可以说是现代科学中的一个奇葩。这个问题表面上简单，然而实际上涉及到麦克斯韦方程组的适用范围问题，这在科学上是个大是大非的问题。纠正大学教科书的错误，挑战相对论，这是一项颠覆性发展。

       这个课题涉及到电磁学中的一个核心问题：路论是场论的简化吗？

       有些教科书和论文说：路论是场论的简化，并且给出了部分推导。然而他们的推导忽视了电路的整体性。

       张操教授强调低频电路的RL电路中采用的方程式：

       U(t) = I(t)R + L dI(t)/dt （1）

       方程式(1)左边是电源的电动势，它由非静电力产生，这个量不属于麦克斯韦组。这个方程式的右边第1项是欧姆定律，也不属于麦克斯韦组。只有L dI/dt 与法拉第定律相关。

       方程式(1)是一个整体性的标量方程。电流I在整个电路是一样的，而对于粗细不一样的导线以及电路上的电阻，电流密度j在整个电路是不一样的。如果把电流I电流写成电流密度j的面积分，在方程式(1)中没有意义。对于电源的电动势U，写成电源内部电场E的线积分也没有意义。

       对于直流电能以及低频交流电能的传输问题，最近几年，张操的团队阅读了大量文献，自己做了实验，发表了论文[1-4]，重温了电学以及电磁学的发展史[5 ]。

       方程式(1)的推论表明，直流电源或者低频交流电源产生的电动势在通电电路的金属导线内部把电能传输给负载电阻的过程，与麦克斯韦方程组无关，与电磁波无关，也与坡印亭电磁能流无关。

       爱因斯坦的狭义相对论是根据麦克斯韦方程在坐标变换下的不变性推理出来的。既然低频交流电路的RL电路中采用的方程式(1)与麦克斯韦方程组无关，那么它的推论也与狭义相对论无关。

       在张操的团队的实验中，设计了一长一短的二个不规则形状的RL并联电路。一个短的RL回路靠近电源，电阻R1上的电压作为参考值，用来与长的RL回路中电阻R2上的电压比较。他们定义交变电场的速度是长度差除以时间延迟差：v = dx/dt, 时间差dt 由示波器的显示给出；dx是二个单导线回路的长度差。这个定义是由于电路的整体性，即非局域性而采用的工作定义。虽然它与电磁波作为“行波”的定域传播的定义不同，然而二者的速度是可以通过实验进行比较的。例如电源距离负载电阻3米，实验中交流信号的时延是0.5ns, 而光线走3米需要10 ns. 那么，电速比光速快20倍。

       方程式(1)体现了电路的整体特性。其中，电流I(t)以及时间变量t都是标量。它表明，对于某一时刻，在电路中不同地点，电流I(t)是相同的。它体现了同时性的绝对性！

       张操的团队认为，狭义相对论不适用于电路。在宇宙中，纵向电场的速度是不受相对论的真空光速极限限制的。他们的实验表明，低频交流电在金属导线中可能以超光速传输信号和电能，这是一种宏观的非定域效应。

       总之，以方程式(1)为理论基础的低频交流电可以超光速传输信号和电能的实验，挑战了相对论，这是一项颠覆性的发展。

       参考文献

       1. 张操，廖康佳，樊京，导线中交流电场时间延迟的测定，ModernPhysics 现代物理, Vol.5, 29-36，2015, http://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx? paperID=14804

       2. 张操, 廖康佳, 交变电场速度测量的物理原理，《现代物理》，Vol. 5 No. 2 ，35-39 (March 2015)

http://www.hanspub.org/journal/PaperInformation.aspx?paperID=14949

        3. 张操，廖康佳，申红磊，胡昌伟，“交流电超光速的实验研究”，《前沿科学》2017,Vol.43, No. 1, 67-72

        4. 张操，“关于麦克斯韦方程与经典电路理论的关系”。 《前沿科学》，2017，Vol. 43, No.3，24-32

        5. On麦克斯韦方程发展史    链接地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-271800-1089111.html