物理学中的荒诞假设之6光速不变且与参考系无关.docx

物理学中的荒诞假设之6

光速不变且与参考系无关

摘要光速不变且与参考系无关，是相对论最基本的假设，其理论基础是麦克斯韦方程组，其实验基础是迈克尔逊—莫雷实验。可惜的是：麦克斯韦方程组是错误的，其根源是他的两个基本假设（位移电流和涡旋电场）不成立，电场和磁场不可能互变，而且迈克尔逊—莫雷实验的前提条件也不成立，因此，光速不变且与参考系无关的假设也不成立。

关键词：以太，电磁场，电磁波，麦克斯韦方程组，萨格奈克效应

引言

光速不变且与参考系无关是相对论最基本的假设，缺少了光速不变且与参考系无关这块基石的支撑，相对论就难以成立。由于技术的限制，这一假设一直难于实践检验，因此围绕光速是否可变及是否与参考系相关的争论一直持续至今，光速真的不变且与参考系无关吗？这就是本文所要讨论的内容。

麦克斯韦的错误

光速不变且与参考系无关的理论基础是由麦克斯韦方程组推导出来的，但是，麦克斯韦方程组一定是正确的吗？

麦克斯韦方程组的来源及错误

麦克斯韦方程组的微分形式可表示为：，其中，高斯定律的物理意义是：电场的梯度与电荷的多少成正比，或者说，没有电荷就没有电场；高斯磁定律的物理意义是：磁力线是封闭的。

但是，麦克斯韦方程组中的法拉弟电磁感应定律并不是它的原意，而是麦克斯韦修改过的。通过实验证明的法拉弟电磁感应定律可描述为：ε=-dΦ/dt，其物理意义是：在闭合导体中，感生电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而麦克斯韦方程组中的法拉弟电磁感应定律的物理意义是：电场的旋度与磁场的变化率成正比，或者说，变化的磁场可以产生电场。很明显，麦克斯韦的修改使法拉弟感应定律的物理意义发生了根本的变化。首先，法拉弟定律成立的条件是必须有导体的存在，没有导体就没有感生电动势，更不会存在感生电流，其次，感生电场是由导体中电子的密度变化产生的，或者说，是磁场的变化→产生洛仑磁力→电子的运动→电子密度的变化→感生电动势→感生电场，而修改后的方程的物理过程是磁场的变化→感生电场→电子的运动→感生电动势。这种修改牵涉到一个根本的问题：变化的磁场能不能产生电场的问题，这个问题非常重要，关系到电磁波是什么的问题。实际上，变化的磁场根本不可能产生电场，因为在没有导体的真空中，无论你如何挥舞磁铁，也不可能有电场的存在。

同样，麦克斯韦方程组中的安培环路定律也不是它的原意，也是麦克斯韦修改过的。通过实验证明的安培环路定律可描述为：?×B=μ0J，其物理意义是：一根无限长的导线，其周围磁场的旋度与导线中的电流成正比，但是，如果导线的长度是有限的或导线是弯曲的，则公式不成立，在任何情况下都成立的只有毕—萨定律。在麦克斯韦方程组中，麦克斯韦不但把有条件成立的安培环路定律推广为无条件成立，更有甚者，还无中生有地假设位移电流的存在，在方程中强行加入?E/?t项，其目的就是为了假设变化的电场能够产生磁场，而实际上，没有电荷就没有电场，高斯定律已经说得很清楚，而且没有电荷的运动是不可能存在磁场的，毕—萨定律是在任何条件下都成立的。

波动方程的错误

波动方程错误根源，是麦克斯韦的两个错误假设（位移电流和涡旋电场）造成的，本来，电场是由电荷产生的，磁场是由电荷的运动产生的，位移电流不能产生磁场，涡旋电场是由导体中电荷的密度变化产生的，或者说，涡旋电场的根源是导体中电荷密度的变化。

从麦克斯韦方程推导出的一维波动方程可表示为：，，其通解为，，最关键的是：E和B是同相位，而且它们之间必须有固定的关系：E0=cB0，否则波动方程的解就不是麦克斯韦方程组的解。

一般教科书中描述电磁波中电矢量与磁矢量的方法如图1所示，从图中可以明显看出：电矢量和磁矢量是无旋的，与麦克斯韦方程组中的描述极不相同，其差别可总结为：

波动方程中的E和B与高斯定律和高斯磁定律中的完全不同，在高斯（磁）定律中没有时间因素，或者说，波动方程的通解不满足高斯（磁）定律，而且具有完全不同的物理意义；

波动方程的通解也不满足方程组中的法拉弟和安培环路定律（当E0=cB0时除外），而且其物理意义则完全不同，在方程组中E和B都是涡旋的，而波动方程中的E和B是波动的，而且在方程组中不可能出现E0=cB0。

在波动方程中，E和B的相位完全相同，二者同时从大到小或同时从小到大，根本不存在谁产生谁的问题，二者是共生共灭，“变化的电场产磁场或变化的磁场产生电场”的假设根本站不住脚。

图1.电磁波中E和B的示意图（图片来源于网络）

麦克斯韦错误的根源

现代物理认为：麦克斯韦方程组是电磁学的基本理论框架，这一方程组不仅统一了电和磁的现象，还预言了电磁波的存在，这一预言后来被赫兹通过实验证实，将电、磁、光三者统一起来，麦克斯韦的这一贡献被誉为物理学的第二次大统一，与牛顿统一天体运动规律的历史性贡献相媲美。

但是，电磁场与电磁波实际上没有任何关系，电磁场与