十大天体物理学发现

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不过有些人不敢正视现实，挖空心思去寻找不大能大于光速的理由，所以这时搬来了“狭义相对论”的动量公式，“狭义相对论”的公式中是不允许v大于c的。计算出的速度当然不会大于光速。可这样一来，实测结果还需引用长度收缩或时间膨胀效应才能与计算符合。

　　对于μ介子的测量，张元仲说，μ介子的固有寿命是τ=2.2×10-6秒，即能从10-20公里的高空大气层到达海平面，如果这些飞行μ介子以光速c运动，它们在衰变前走过的平均路程也只有c=660米，所以这与大部分μ介子能够到达海平面这一事实是相矛盾。要么认为运动μ介子的衰变寿命比固有寿命增长了二十几倍，要么猜想μ介子是以超光速运动的。用“狭义相对论”来解释这种现象，可以用“长度收缩效应”，也可以等价地用“时间膨胀效应”。为什么不认为μ介子的速度是超过光速呢？“原因是基本粒子的各种实验还没有确定有超光速的粒子存在”。很可笑，张元仲举的例子中就有超光速运动的π介子和μ介子，就是不敢承认。为什么就不敢首先承认呢?!
            

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　4.早期的超光速研究
　　在1905年以前，科学界对“速度”从未认为存在极限。1905年狭义相对论（SR）问世，其中却有一条“光速极限法则”。我们知道，A.Einstein是一位家喻户晓的人物，纵观他的一生和他的工作，称他为“伟大的物理学家”是没有问题的。他的光子学说，以及他的其他科学贡献，确实可以彪炳千秋。但是，对他的相对论人们提出了越来越多的质疑。例如，早在1962~1971年间，H.Bondi、P.G.Bergmann和N.Rosen就指出，相对性原理和宇宙学原理之间存在着深刻的矛盾。然而，正是相对性原理和光速不变原理一起，构成了SR的基础。而且，Einstein的光速不变原理实际上是假设“单程光速不变”，这个假设至今也没有得到实验上的证明，甚至被认为是不可能证明的假定。中国科学家陆启铿、邹振隆、郭汉英早在1980年就曾指出，对于现实宇宙的大尺度行为SR已无意义，故对相对论的理论基础必须重新考察。
　　SR理论断言“超光速运动不可能”，其实是站不住脚的。这个断言主要来自两个推论，一是“运动物体在运动方向上的尺度随速度增加而减小”，二是“运动物体的质量随速度增加而加大”；其实，这两个推论都没有直接的、判据性的实验证明。因此，多年来超光速研究也就在我们这个星球上不断地开展。它虽然还处在婴儿时期，对科学和技术的发展已产生了良性刺激。
　　最早的报告来自对微观粒子的观测。长期以来，人们认为介子（mesons）的运动速度小于光速。1955年，O.Chamberlain等的文章（Phys.Rev.,Vol.100,947）说，对π介子的测量表明，它在3.8×10-8s时间内飞行了40ft(约12.2m)距离，故其速度为320842105.2m/s，即v=1.0702c。故认为π介子的飞行速度是超光速的；但以后没有对此再研究下去。

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20世纪60年代以来的超光速研究，即早期开展的工作，是寻找“快子”及观测类星体。“快子”一词的英文是“快速”，是美国哥伦比亚大学教授G.费恩贝格于1967年提出来的；它是根据（希腊文中意为“快速”）而创造的词。快子以超光速运动，其速度v> c。1960年之后，一些物理学家认定：爱因斯坦的“速度极限”不能用在“已经以超光速运动的粒子”身上，这种粒子就是快子。为了不与SR理论相矛盾，费恩贝格假定快子的静止质量为虚数（）。然而，人们一直无法说明“虚数质量”的意义，实验上也找不到证据。后来，即在1986年~2000年间，对中微子的测量表明可能其<0，故一些物理学家认为中微子是快子，以超光速运行。但迄今为止尚不清楚中微子的运动速度究竟是怎样的；而且，对其可能为负数也有其他不同的解释。

　　快子有一些古怪的特性。例如，它损失能量时将加速，故能量为零时的速度是无限大。实际上，只有无限大能量才能使快子减速到c。无限大能量是不可能达到的，故快子不能以c（以及小于c）的速度运动。快子仿佛存在于相对于亚光速粒子来讲是镜象的世界。当它穿过真空空间，会产生称为Cerenkov辐射的光锥。……尽管快子尚未找到，然而最早是为了避开狭义相对论（SR）困难而提出的快子，却出现在各种物理理论中。例如，有人认为宇宙线中可能有快子；也有人认为它存在于暗物质里；在弦论中快子也有重要意义。

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与此同时，科学家们把目光投向宇宙深空。20世纪70年代，在射电天文观测中通过甚长基线干涉仪（VLBI）技术发现了数十个河外射电源有超光速膨胀现象。在遥远的宇宙深空，类星体（quasrs）是具有活动星系核的一类星系，是很密的物质。对3c273类星体的观测，1971、1977年M.H.Cohen报告了3c、4.2c的分离速度；1979年G.A.Seielsted报告了5.2c，而1981年T.J.Pearson报告了9.6c。……问题是对这种“天体运动中的超光速”应当怎么看？有人从SR出发认为这只是“表观超光速”，即一种视现象。然而，长期积累的观测数据表明这类膨胀在加速，并且似乎与Einstein引力理论中的类空运动呈现的规律非常相似。就是说，虽然SR否定超光速运动的可能，但广义相对论（GR）的宇宙论的类空测地线规律又与宇宙星体超光速运动的规律相符！天文与天体物理学家曹盛林曾对3c273的观测数据作拟合研究，发现其结果否定了所谓“视超光速”SR喷流模型，而支持GR类空测地线描写的“真实超光速膨胀”模型。故他认为类星体的有关超光速数据不是“表观超光速”，而是实在的超光速运动。

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　5.中期的超光速研究               
　　超光速研究的中期大约从1992年开始，特点是发现光子、微波、光脉冲和电脉冲的传输速度可以超光速。一个著名的实验是在1993年发表的：美国Berkeley加州大学的A.M.Steinberg,Kwait和R.Chiao（乔瑞雨）测量了光子穿过厚1.1μm的位（势）垒时的时延，并在一种称为“双光子赛跑”的实验安排中证明光子的隧穿速度为(1.7±0.2)c。这个实验装置的高水平令人惊叹！

　　众所周知，电磁波是非实体物质。对自由空间中的波、无线电波脉冲、微波脉冲、光脉冲的传输速度的实验研究，是在1992年及以后的10年中展开的。德国科隆大学的G.Nimtz等用微波脉冲通过截止波导，获得了4.7c（1992年）和4.34c（1997年）的数据。A.Ranfagni等用双角锥喇叭在微波实验，1996年获得了自由空间的波速为2c。2000年，D.Mugnai等用改进的喇叭天线法得到一个结果是1.053c。在无线电波频率上的脉冲传输也获得了超光速——2002年A.Hach和L.Poirier用模拟光子晶体的同轴结构获得了群速vg=(2~3.5)c。用类似方法，J.N.Munday和W.M.Robertson获得vg=4c（2002年）；黄志洵和逯贵祯获得vg=(1.5~2.4)c（2003年）。