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超光速以后会怎样？

已有 8260 次阅读 2019-1-26 23:31 |个人分类:超光速|系统分类:科普集锦

超光速以后会出现光激波，现在这个实验已经在光纤晶体里面用激光做出来了，29基地的乐嘉陵院士讲他看过这个实验，我想其结果就和飞机超过音速相类似。

这项研究是一项对物理发展作用很大的探索研究。早在七十年代中科院

数学所长秦元勋就提出超光速时洛伦兹变换要变号，要把（1－M2）^(1/2 )变成（M2 －1）^(1/2)，这里M＝V/C。

更早一点，有极力把爱因斯坦的理论推荐给科学界的索末菲尔德，他说当超过光速以后，物质的能量不是增加而是减小，和达到光速前的能量变化规律刚好是相反的。

他们的研究都揭示了一个量变到质变的规律，就如同我们用刀去砍一个锥面的时候，基本平着砍，砍出来的是一个椭圆，

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这个椭圆基本可以用（x/a）^2=c^2-（y/b）^2去形容它，后来刀再偏一点和母线平行，这就量变到质变了！实际得到的是一条抛物线，你还要一定用椭圆去形容，那么长轴就出现了无穷大。本来一个并不难理解的抛物型方程，一定要用类似 $sqrt {1-{y}^{2}}$ 的式子去描述，那么就是个奇点。

同样的砍刀更偏，会砍出双曲线，你一定用椭圆方程去描述，就必然引入复数，虚数。

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这就是说，本来在实数空间里面很好理解的关系，你把理解的范围缩小了，局限于椭圆型方程，局限于某些值不许超过，那么就必然引出无穷大的奇点，以及复数空间永远和实数空间永不能够相遇，并且需要通过虫洞之类的假设才可以穿越的解释来。

几何代数方程是这样，偏微分方程也是这样，到光速的时候，波信号传播的方式由椭圆形过渡到抛物型然后转变为椭圆形，如果还坚守着原来的形式，就只好用无穷大，复数一类概念来解释了。

90
年代北师大曹盛林教授在意大利天文台按照超新星资料拟合的曲线也吻合上面的规律。这其实是介质运动的一个性质。也正是当年迈克尔荪莫雷实验做出来以后，洛伦兹本人坚持的那个假设，
即仅在密度不变的波动方程的运动方向加一个如上的系数变换。当时谁也没有想到，洛伦兹本人的这个变换得到的方程竟然是一个小扰动的声学方程。而这个声学方程在信号速度大于波速以后，速度方向的导数项是要变号的，但是很多学者忌讳提到这一点。图片.png

现在刚被认可的暗能量研究,都是用

N-S 方程类似的方程来计算的。
这和空气动力学是类似的，唯一不同在于状态方程采取了密度不可变化的形式，因此和空气动力学算法一样，这样算完后要附加一个变换，把可压缩性加进去。
力学家把它叫做压缩性修正变换，理论物理学称之为相对论变换；或者可以搞得更深奥一点，把他说成是为了满足度规不变性的假设所要附加一个方程。这附加方程叫度规不变性。

    空气动力学方法唯一不同在于采用密度变化的状态方程，所以它可以不需要附加假设和方程得到同样结果。当然空气动力学以前也有一种近似算法，
就是先按照密度不变的方程算一个“静止的结果” ，然后再加上密度改变所需要的变换。其实这些步骤都和变换的式子的主部都是和隐物质一样的，都是 X 方

向缩短（1－M2）1/2；这在空气动力学里面叫做相似变换（哥劳沃变换，普朗特变换）。
这样同样达到了度规不变性的效果。问题在于，力学家的办法是在状态方程上面引入可压缩性，，而那些搞隐物质的物理学家的办法是用了一个简单的状态方程，给某项指数加个零，实际上状态方程就起不了可压缩性的作用了，然后用相对论和度规不变性的假设或者公里为准则，在最后的结果上要加一个简单的变换，就是尺缩变换！来达到同样的效果。其实本来是一回事情。后者的办法于是在理论上就复杂了，它不但需要一个附加假设，而且需要把时间和空间都放到一个度规空间来考虑最小值问题，这个窟窿就捅得大了，至于后面闵可夫斯基空间以及度规不变性理论，其实都是这个变换换汤不换药的另一种数学描述，在庞大的数学张量描述后面掩盖的是到现在对一个很简单的问题，边界条件，以及得到结果的解释，还存在许多扯不清的悖论。

     让人最难接受的是那个简单的变换带来的达到光速质量无穷大，超过光速会有复数出现，于是跟随产生回到过去，穿越时空的假设。到现在还被物理学界的某些人作为一条不可逾越的法规。禁止任何想离经叛道的愚蠢人讨论。

其实这些困难，在连续介质力学发展中也遇到过，音速点按照小扰动近似理论也是无穷大，拿亚音速的方程算超音速也有复数产生，称之为复特征线方法，气
动设计手册上都介绍过他的算法。尽管按照复数处理的方法也是有的，但是力学家们没有一个人想到要建立时空来描述这一个物理现象。当然力学方面这些理论的发展从时间上远远落后于电磁理论的发展。

     这里要说一点历史，在力学缓慢发展出来这些新理论以后，不是没有注意它的特点，这两套数学描述之间太相似了，爱因斯坦其实也很关心流体力学，为些问题很认真的向搞空气动力学大师冯·卡门求教，向他询问，冯卡门也很推崇爰因斯坦，这个时候一个叫胡佩泉的中国学者正好在冯·卡门身边。而冯，卡门回答爱斯坦的问题的时候，他刚刚和钱学森在近似计真变换方法上有所突破，他们这个时候，力学家们正在追求V/C

更大的情况下的近似计算公式，这个公式就叫做冯·卡门－钱学森公式，从这个公式问世开始，力学家就不需要那个简单的尺缩公式和由此带来的超过波速时候出现的复数表达式了，尽管和超过光速出现虚数表达样，复数波动的特征线也用来计算流体的，但是确实没有起多大用，超波速的性质和理论不断的在深化之中。

     通俗一点说，理想流体可压缩流动的算法里面本来就含有尺缩变换，而现在的宇宙学理论家把真空或者隐物质的状态方程改成密度不可变的。所以他们的计算结果要考虑密度修正，算完以后还必须补上尺缩变换，这就是洛伦兹提出的“假设”，空气动力学家和工程师们不叫尺缩而叫做压缩变换，本质是一样的。猫叫个咪而已。

但是彭加勒和爱因斯坦还多补了一点时间上的变换，从近似解的观点上也是可行的，但是他们把它叫做相对论了，更深奥一点，把它叫做度规不变性，成为一种时空理论。
   仅管电动力学的表达式近百年了，但是还是有人用电动力学耒求解超音速流体的激波，用推迟势的办法把激波方程波前进方向的导数的非线性因子搞到源项，这实际己揭示了两套方程的一致性，翻过来，本世纪初有个美国博士在吴介之的指导下从不可压NS方程推导了Maxwell方程。
     所以有很多理论基础上讨论已经给回到伽利略空间的可压缩性真空物质性作了铺垫，但是要拿相对论信服的依据。卢院士，上海大学刘高联院士就很关心这方面，已经去世了！这方面特别要提到周培源教授，他在文革中盲目批判爱因斯坦的狂热中，能够挺身而出反对这种批判众人周知，但是很少人知道他坚持用平直空间来说明宇宙力学原理，而不同意用曲面时空，可惜的是他的众多弟子没有一个人敢于把他在这方面开创的理论延拓下去，这太可惜了！其实钱学森，庄丰干，罗时均这些我国流体力学很多鼻祖都持怀疑相论和支持在这方面探索的观点.这些对力学工作者都不难，可以说是很顺手的。但是"主流"有不少人用两种事物速度量级不一样耒搪塞，有些武断发言的人甚至没有推导过这些方程，也不知道这些数学描述无量纲化后一样的含义，也就是既然无量纲的形式一样，那么隐含的数学规律也应当一样，这句话对某些以速度的绝对数量级不一样的理由来搪塞的人似乎很难理解。
     飞机导弹的设计用尺缩变换少说也有八十年了，现在还在用，但是从数学方法上把它和相对论等同起耒的声音很弱小，中国科学技术界有相当大一批不被主流认可的学者，如中国航天的一些老总们等，只好自己组织起耒，在严格的数理证明和实验认证两个方面进行求索，我们恳求数学家，加速器的设计者关注，联合起来，把双曲型方程的一些规律用到现在的实验里面去。