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张操教授和他的交流电传播速度实验

已有 2790 次阅读 2018-12-31 19:55 |个人分类:物理|系统分类:人物纪事| 张操, 相对论, 超光速, 交流电传播速度, 导线

惊悉张操教授近日仙去,学术界又失去一位终身追求科学真理、自然真相的朋友。张教授早年毕业于复旦大学核物理专业,长期从事物理学研究和教学,退休后仍然孜孜不倦地进行物理学实验和理论研究我和张操教授第一次见面是2006年在京郊雁栖湖黄志洵教授召集的第一届自然科学基础论坛上。黄志洵教授、林金教授、沈乃澂教授、董晋曦教授作论坛主旨报告。黄志洵教授也邀请我作论坛的主旨报告。会间与张教授交流了对现代物理尤其是相对论的看法。张教授惠赠专著《修正的相对论和引力理》。此后,一直与张教授保持联系。2011年杨福家校长邀请张教授来参加学校的毕业典礼,与张教授再次相见,获赠大作《物理时空理论探讨》。张教授在科学网的博客上经常发表他对于物理学的思考和新见解,我们在科学网互相评论过对方的文章。


对现代物理学尤其是相对论有异见的物理学者也许可分为实验派和逻辑派,张教授大约应该属于实验派。实验派认为有关相对论的争议只有通过实验才能解决。我对实验解决关于相对论的争议不抱乐观态度。原因有三,一是对相对论的有效检验挑战现有测量技术的极限,实验资料几乎总是需要筛选转换后才能使用,例如Hafele-Keating时钟环球飞行实验的数据经过多重转换后符合预期结果;二是争议两方(实际上双方还各有n个亚方)没有对什么实验能构成对相对论的有效检验达成共识,例如,虽然物理界主流认为Hafele-Keating时钟环球飞行实验证实狭义相对论的“时间膨胀”,但是我认为Hafele-Keating时钟环球飞行实验原理是基于洛伦兹理论而不是狭义相对论;三是所有检验者都在地球上(非惯性系),任何不利于狭义相对论的结果都会被广义相对论允许光速变化来解释。


张教授在前几年开始了测量交流电在导线内传播速度的实验,发现当频率小于3.0MHz时,交流电的传播速度能达到20倍光速以上。张教授的实验设置比较简单,用示波器记录、比较交流电在不同长度的相同导线上的传播时间差,交流电的传播速度=两导线长度差/两导线时间差。这一思路与生理学上测量神经传导速度的实验原理有些类似。示波器、放大器、电脉冲发生器(刺激器)等电子仪器曾是我常用的实验器材。

张教授的实验结果十分稳定,有几个实验室重复了他的实验发现,得到同样结果。张教授实验的具体结果没有争议,有争议的是如何解释张教授的实验结果。张教授的实验结果及其超光速解释在科学网引起了热烈讨论。多数论者认为张教授的交流电超光速是交流电传播中出现的实验假象,实际上不存在交流电导线内传播超光速;少数论者支持张教授的观点。不赞同张教授解释的黄秀清老师在博文《超光速,又一个“乌龙球”?》中认为张教授的实验结果源自长短两条导线的交流电传播速度不同,是龟兔赛跑时间差造成的超光速。他认为,“假设乌龟在短路线L1上爬行、兔子在长路线L2上奔跑,给定一组可实现的数据:dx=L2-L1=6公里、dt=t2-t1=0.0000001秒,代入V=dx/dt=200c,200倍超光速轻松实现!”看过黄秀清老师的博文后,我本来想写一篇博文评论一下龟兔赛跑和两导线测速的关系,因为当时忙而没动笔,所以就一直没写。


当时想说的是,黄秀清老师的评论揭示了一个很重要的事实,即科学理论和实验结论往往有其难以验证的基本假设。决定张教授的交流电超光速解释正确与否的关键是导线的交流电传播速度与其长度的关系。张教授认为相同导线的交流电传播速度相同,与其长度无关。这一观点虽然很合理,但并没有实验证明过这一点。如果这一假设正确,则张教授的实验证明交流电传播超光速;如果这一假设不正确,则交流电超光速的分析不成立。困难的是,虽然相同导线的交流电传播速度相同、与其长度无关是最合理的假设,但是张教授可能无法用实验证明这一点。黄秀清老师也没有证明相同导线的交流电传播速度与其长度有关。同理,现代宇宙学理论依赖于光波在宇宙空间传播中能量不衰减,光波速度恒定。但是从来没有任何实验证明,人类可能永远也无法证明,光波在宇宙空间(的真空中)传播时能量不衰减。如果光波在宇宙空间传播中能量衰减导致频率红移,则大爆炸宇宙理论无法成立,现代物理学中十分热闹的暗能量和暗物质研究也会成为无稽之谈。


虽然张操教授的交流电超光速实验没有得到学术界主流的认可和重视,但是他的科学探索精神永远值得我们学习。





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3 杨正瓴 樊京 xqhuang

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