张建军:相对论粒子运动质量不变的实验证明(上)

相对论粒子运动质量不变的实验证明（上）

张建军  http://blog.sina.com.cn/s/mailto:[email protected]

摘  要：电子的运动速度（动能）变化时，总是伴随光子的收发（吞吐），因此电子本身并不具备“动能”，所谓的“动能”，实质上，是“吸附”在电子身上（周围）的光子的能量。根据近朱者赤，近墨者黑（同声相应，同气相求）的道理，可以用贝托齐逻辑实验来证明，相对论粒子运动质量不变的道理。

关键词：电子  光子  动能  势能  同化

说明：北京相对论研究联谊会理论物理研讨会（上海）会议即将于2006年8月20日在上海召开。我虽不能躬与盛会，但我的心在上海，在北京。因为一直忙于永动机的事情，这次非常重要的理论物理研讨会（专家型会议——人数少，论文精，质量高等），我一直没有为大会写作新的论文。

吴会长对于我来说有知遇之恩，他有着非常宽容的胸怀，一直在支持我的永动机探索，联谊会的许多专家老师也抱着积极的态度支持我，关心我，象张英平，白景芝，朱永强等等多位专家老师给予了我许多帮助。这次大会我未能积极写论文，心里一直很内疚，不是滋味。事实上，我一直想，等我的永动机实验有了结果，我再回过头来专心对付相对论，我不想分神而已。但由于种种原因，永动机实验无端搁浅，现在也没有找到厂家给生产实验用的电子管。看来，永动机不打持久战不行了。

因此，一方面为了感谢联谊会的老师们，一方面呢，也是把永动机的事儿暂时放一放。赶在大会召开前几天，我写了这篇论文，以此来表达对这次大会的祝贺。

这篇论文的观点其实是我原来的论文《光速c和c*与波粒信三象性》中的观点，彼文写作的角度是侧重光速的问题，本文则详细讨论相对论粒子运动质量等问题。这些想法早在彼文写作时就形成了，这一点通过对贝托齐逻辑实验的结果判定可以看出来她的一贯性。尽管如此，本文的分析比原来的更详细，具有一定的新意，所以重新写的意义还是有的。而且，没有新意不写新论文一直是我对自己的基本要求。

谨以此文献给上海（2006年）理论物理研讨会！

1、电子的运动和动能

（本段是对《光速c和c*与波粒信三象性》一文中电子动能部分的回顾）

电子的运动和动能可以让我们真实了解“动能”不是因“运动”而具有的“能量”，是因为俘获光子而具有的能量。因为电子吸收的“光子能量”有多大，电子的“动能”就有多大，所以，所谓的电子的动能，实质是光子的能量。电子本身并不具备任何动能，不管运动电子的动能为1eV还是1010eV甚至更大。是光子的能量。

电子获得能量（动能，光子能量）的方式可以分为两种情况，一是能量守恒，即碰撞交换和吸收，二是能量创造，即电场加速。

电子失去能量还是这两种方法，能量守恒——碰撞交换和放出，能量消灭——电场减速。

电子运动时能量是在变化的，也就是始终改变着运动状态。假如电子可以保持运动状态不变，那么电子要么静止，要么匀速直线运动。理论上可以假设，但实际上并不存在，因为电子的运动状态始终改变着。

电子可以和其他电子相互碰撞，然后动能动量和运动方向都发生变化，两个电子的光子发生交换（部分交换），也就是动能的变化。电子也可以和光子相互碰撞，一般情况是光子分裂为两个不同能量的光子，其中一个为电子所吸收，另一个和电子在碰撞后相互弹开。当然，也可能是电子不但不吸收光子，反倒放出她自身携带的部分能量——光子。这一点大家都是熟悉的，碰撞时和经典运动碰撞符合相同的原则，即能量守恒，动能守恒，动量守恒。等等。

《永动机的能量》一文指出，电子在电场中加速时，电子的速度动能增加，说明电子吸收了光子，但电场中并没有少了光子，说明这些光子是凭空创造出来的，电子在电场中减速时，电子的速度动能在减小，说明电子放出了光子，但电场中并没有多余的光子出现，这说明光子消灭了。

电子速度改变时，必然伴随光子的吞吐。如光电效应，电子的逸出就是吸收了光子。在加速器中，如北京正负电子对撞机，电子转弯是会有光子的出射，叫做同步辐射或同步光。所以有必要分清电子和光子的贡献。

运动电子并不存在“电子动能”，所谓的“电子动能”，实质上是电子吸附的光子的能量。

2、伽里略拖拽限制了电子的极限运动速度

（本段是对《永动机的能量》一文中电子动能部分的更深入阐述）

（本段关于光速c的论述，详见《光速c和c*与波粒信三象性》）

亚里士多德说重的物体下落得快，伽里略的反驳是石块拖拽理论。大石块下落得快，小石块下落得慢，两者绑在一起成为更大的石块，应该下落的更快。但由于小石块下落得慢，对大石块的下落就会拖后腿，结果速度应该位于单独下落的大石块和小石块两者之间的区域。

在自由落体中，伽里略也不会拖，二不会拽。

但在匀速直线运动的情况下，二者是可以相互拖拽的。教科书上总是举一些没边的例子，不过拿过来凑个趣也好。

假如一列运动速度快的火车，追上了运动慢的火车，这时两列火车并列前进，两个火车上的人开始对掷包裹。由于包裹的质量相同，两人是一对一掷，所以两列火车的质量是不变的，但两列火车速度却变化了，速度快的火车速度变得慢了，速度慢的火车速度变得快了。因为动能守恒，而对掷的包裹就是在交换动能。

尽管这些例子与我们要讨论的问题毫无关系，但，现在你可以明白电子的运动和速度的极限了。

一个电子加速运动时，不断吸收光子。由于光子吸附在电子身上，所以相互拖拽，二者的速度，只能位于电子速度和光子速度之间。电子的运动不是自己向前进的，是光子拖着她向前移动的。如果你是一个坏蛋，你可能理解为光子是劫犯，光子绑架了电子，拖着电子向前走。电子自身的速度始终是零，因为电子不会运动，是被电场力拖拽的。

光子的速度是确定的，总是c。所以不管电子吸收多少光子，由于电子的速度始终为零，所以光子拖拽她时就要牺牲她自己的速度，一直向光速c无限接近而不可能达到光速，可望不可及。

这里说的光子的确定速度c，与爱因斯坦的相对性光速不变原理是完全不搭边的。因为光速c是针对一个确定的参照系，对于不同运动速度的参照系v0，v1，v2，v3，v4，…上的观察者，观察到的光速为c±v0，c±v1，c±v2，c±v3，c±v4，…，如果观察者的运动方向与光源照射的方向不是正好相同或相反，速度还要用经典速度矢量平行四边形方法计算。

这就是说，不管电子吸收一个光子还是100个10000个1000000个光子，不管光子的能量是1eV还是100eV，10000eV，1000000eV，而光子的速度和能量无关，光子的速度始终为c。所以，无论电子吸收任意多的光子，速度只能无限趋近于c而不可能是超越c。拖拽理论是很乖巧的。

这个问题小孩子是很容易明白的，比如你给小孩子一个苹果，然后再给他一个梨，一筐梨，一堆梨，一山梨，一海梨，她会认真的告诉你，她现在有一个苹果一个梨，一个苹果一筐梨，一个苹果一堆梨，一个苹果一山梨，一个苹果一海梨。苹果就是电子，梨子就是光子。好玩吧。

可惜搞物理的人，似乎没有一个人懂得小孩子的乐趣，比如吧，一个电子在电场中加速后获得10000eV的能量，如电视机显象管中的电子枪，物理学家只看到一个10000eV的电子，而建军告诉你，是一个0eV的电子，加上10000eV的一群光子团；或一个电子在电场中加速获得10000000eV的能量，如范德格拉夫静电起电机，物理学家只看到一个10000000eV的电子，建军再次提醒您，那是一个0eV的电子和10000000eV的一群光子。物理学家不必介意，因为自然界不存在0eV的电子，比如量子论指出，即使到了绝对零度，粒子的动能也不是零，比如电子可以有几个电子伏的零点能量。但建军再次警告你，那不是一个几个电子伏的电子，而是一个0eV的电子和一个几个电子伏能量的光子。粒子动能不能为零，我们可以理解为一种真空特性，在这种情况下，宏观物体的整体温度可以无限接近零度（当然是理论上，人的技术能力始终是有限的），但一个微观的粒子，动能却决不会降到零。

对于相对论讨论的运动粒子质量变大，完全不存在。我们完全可以通过实验和简单的逻辑证明，运动粒子的质量没有变化。

3、贝托齐逻辑实验

（本段是对《光速c和c*与波粒信三象性》一文的回顾，兼有新阐述）

教科书上有贝托齐实验，借以证明运动粒子质量变大。我们这里仍然借用该实验装置，但由于我们加入了逻辑，所以结果才更有说服力。所以把贝托齐实验改称为“贝托齐逻辑实验”。

物理学家应该明白苹果和梨的比喻是虚的。否则她们立即得出一个错误的结论：由于具有能量的电子是“电子+光子”的状态，而光子是有能量动量的，通过质能关系式E=mc2可以换算出相当于的光子的质量，这样，运动电子的质量就是“电子+光子”的质量，仍然可以看作是电子的质量变大了。

这是不通的。简单看一下逻辑就知道了，由于电子的动能为0eV，而运动电子的所有能量全部是光子的能量。动能公式为E=1/2mv2，我们在这里按E=1/2mγv2理解，mγ指电子的质量（可以理解为mγ为电子的运动因子质量，或简称运动质量，也就是教科书上所称的相对论性质量，即mγ的值不固定，随v的变化而变化），而光子的质能关系式为E=mc2，即E光子质能=m光子c2，你如何平衡E电子动能=1/2mγv2= 1/2(me+m光子)v2 = E光子质能=m光子c2，当电子无限接近于光速时，v→c，可视为v=c，而me的电子质量比m光子的光子质量小得多，电子质量可以忽略，即v=c，me=0。那么公式为E电子动能= 1/2(me+m光子)v2=1/2m光子c2 = E光子质能=m光子c2，1/2=1，你能接受吗？

还是先来看看实验（可参阅《光速c和c*与波粒信三象性》一文），再分析可能的事实，寻找可能的逻辑吧！

贝托齐实验中，测量的是阳极受热，然后根据能量守恒推算出电子的运动质量。科学家们发现电子的运动质量按运动因子（也就是教科书上称呼的相对论因子）而变大，就如同时空的胀缩一样！

但实验只测量了一项内容。

现在建军告诉你去测量另一项内容，电子携带着电荷的电量。这一项测量必须与阳极受热一起测量，同时测量，才有对比的前提，对比的意义，对比的逻辑。

同时测量电子束流周围的磁场和阳极引线导线中电流的磁场，你将会发现，电子束流周围的磁场是阳极引线导线中电流磁场的许多倍，倍数正好是运动因子。与质量的放大倍数一样大。

傻妮子，刚才你不是用能量守恒律推算出电子的质量吗，当然也能够根据电流的磁效应（电磁感应），可以推算出电子的电荷也变大了，按相对论因子，和同时发生的电子质量变大的倍数一样大，因为因子一样大啊。

这样，你就发现，物理学家的逻辑失效了。

按照物理学家的认为方法，因为电子不能通过反复的加速超越光速，她们认为，要么电子的质量变大，要么电子的电荷变小，要么电子的质量变大同时电子的电荷变小，这样，电子的速度就不可能突破光速c。也就是说，电子加速后，荷质比e/me必然变小，如果荷质比e/me不变，那么电子在电场的持续加速下就可以突破光速c。

既然电子速度的限制是受荷质比e/me的影响，而不是由电子的质量me决定，那么，物理学家为什么只是测定电子质量，而不测量电子的电荷e的变化呢？物理学家应该意识到荷质比e/me的数值才是判决性的，可惜的是，他们虽然意识到了这一点，在实验中却不肯动手，你说怎么回事，我找不到答案。

秘密并不复杂，他们心虚，也缺乏基本的逻辑推理，起码的基础都没有

2006/08/14  p.11119-11124）