力场对光和物体的拖曳作用（二）

力场对光和物体的拖曳作用（二）

摘要：菲佐实验说明水对光（不是以太）有拖曳作用，根据作用力与反作用力定律，那地球力场对光就有反拖曳作用，从而使水只能部分拖曳光。光在被拖曳过程中，拖曳力场和反拖曳力场对光的作用力达到平衡。 阻碍物体运动的力可分为惯性阻力和摩擦阻力两大类，在加速器中的粒子虽然一直受到动力却不能一直加速下去，说明粒子还受到了摩擦阻力。

关键词： 力场 拖曳作用 Sagnac效应 迈克尔逊-莫雷实验

一．力场对光的拖曳作用

玻璃和水等物质对光都有拖曳作用，拖曳系数跟物质的折射率有关。当光在水中运动时，光周围有水的力场和地球力场，水力场和地球力场相对静止时，就不存在拖曳作用，当两个力场相对运动时，由于运动是相对的，也可以说地球力场对光有拖曳作用——地球力场可分为电、磁场和引力场。

菲佐实验、Sagnac实验、美籍华人王汝涌修改的sagnac实验、复旦大学朱永强的粉碎电磁波实验都证明地球力场对光有拖曳作用。这些实验有一个共同的特点：有物质带动光相对地球力场运动。

产生Sagnac效应的原因有两个：1.如果光路中有物质——如光在光纤中传播，由于光纤部分拖曳光相对地球力场运动，可以用菲佐实验原理解释；2.如果光路是真空的，由于光相对惯性空间是直线传播，而实验装置相对惯性空间有角速度，利用科里奥利力可以解释。

在迈克尔逊-莫雷实验中，地球力场拖曳光相对地球背景力场运动，地球背景力场主要是太阳和宇宙中各种天体的引力场，而地球附近，地球力场远远大于地球背景力场，因此在这个实验中，地球力场对光的拖曳作用近似于完全拖曳，而不是像菲佐实验中的部分拖曳。

通俗一点讲：在菲佐实验中，地球力场和水力场对光的拖曳作用势均力敌，表现为部分拖曳；在迈克尔逊-莫雷和洛奇的实验中，地球力场对光的拖曳作用占压倒性优势，表现为完全拖曳。

地球力场虽然对光有拖曳作用，但运动的光子是有质量和动量的，光相对惯性空间有直线运动的趋势，在光行差现象中，地球力场基本不改变光相对惯性空间的运动方向，这和地球自转引起的Sagnac效应是相同的（可以用科里奥利力解释）。

二．力场对天体的拖曳作用

牛顿在推导万有引力公式时，垂直于矢径方向本来有两个力——也就是说天体运动有动力和阻力，但在人类有限的时间内，天体因动力和阻力产生的平均轨道速度变化是无法观测出来的，因此牛顿就高度近似地认为天体是惯性运动——不存在动力与阻力。

从八大行星的运动中可以得出一个规律：在恒稳状态下，天体绕主星运动的公转周期大于主星的自转周期。行星除了受到宇宙力场的拖曳阻力外，它在运动中还会迎面碰到很多有动量的物质粒子，这些粒子对行星的运动有阻力；太阳的自转周期是20多天——远小于行星的公转周期，太阳的自转力场就会快速地扫过行星，对行星有拖曳作用，产生动力。不过太阳对行星的拖曳作用非常小，即使对逆行的哈雷彗星也无明显影响，天体主要还是在作惯性运动。火卫一的公转周期小于火星的自转周期，它的平均轨道半径正在以可观测的速度缩短。哈雷彗星和火卫一应当都是不稳定的。

三．对质速、质能关系的解释

粒子被加速到接近光速时，速度微小的增加，惯性动能就会相对增加很大。根据公式E=mvv/2, 能量E增加很大，速度v却增加很小，那很容易就会认为质量m增加了。

有人这样解释：用只有光速的作用力去加速一个粒子，被加速的粒子不可能超越光速，粒子在接近光速时所受到的动力会变小。本文在这种解释的基础上，加上电磁场对光的拖曳作用，重新解释了被加速粒子惯性动能变化很大的现象。

阻碍物体运动的力大致可以分为惯性阻力和摩擦阻力，物体在加速时受到的阻力一般为惯性阻力，而摩擦阻力在任何运动状态下都可能存在。根据牛顿力学，如果加速器中的粒子一直受到一种动力而没有受到摩擦阻力，它就会一直加速下去，即使粒子的质量增加也会加速。质量增加，惯性阻力增加，加速度仍然存在，因为加速是惯性阻力产生的源泉。在牛顿力学中，用质量增加引起的惯性阻力增加来解释受力的高速粒子不再加速是错误的，只有引入摩擦阻力才能作出合理解释。

在这里，摩擦阻力就是力场对运动粒子的拖曳阻力。物体相对力场运动的速度越快，所受到的拖曳阻力越大，在远低于光速的情况下，拖曳阻力可以忽略不计。

还可以用下面的事实来解释高速粒子的能量增加：在真空、空气、水中分别有两个质量相等的物体以相同的速度发生碰撞——碰撞时物体靠惯性力运动（无动力），那水中碰撞产生的后果最严重。在这里，我们要想到水中的物体和加速器中的粒子有着相同的受力情况——受力是不连续的，是“量子”化的，它们有很多时间都是靠惯性力运动，比如汽车的活塞有时也没有做功。在这个现象中，水对物体有拖曳阻力，相同速度下，物体在水中运动所需要的动力最大，碰撞时释放出来的动能也最大（即使碰撞前速度比真空中稍微小一点）。这种现象和高速粒子碰撞的原理是相同的。

电磁场可以给予粒子动力，同样也可以给予粒子拖曳阻力。

四．拖曳作用对相对性原理的影响

伽利略的相对性原理是在一种特殊的情况下总结出来的，以“伽利略的大船”为例，由于空气的影响，在船舱外是不能得出相对性原理的——不能得出这个原理的地方也不能应用这个原理。以前大家知道空气对物体的运动有影响，随着科学的进步，现在大家知道力场对物体的运动也有影响，所以也知道相对性原理的局限性。

洛伦茨变换是以相对性原理为基础的，虽然考虑了物体运动不能超光速这个暂时的实验事实，但也摆脱不了相对性原理的局限——因为在低速下，洛伦茨变换和伽利略变换在数值上几乎相等；在高速下，它也必须符合相对性原理。可以这么说：在相对性原理不适应的条件下，洛伦茨变换也不适应。而现实中有很多运动不适应相对性原理——在低速下有空气阻力的运动，在高速下有力场拖曳的运动。

参考文献

【1】 朱永强 王煜 粉碎电磁波的性质和应用（J） 物理学报 2000

【2】 赵政鑫 环境磁场对四频差动激光陀螺精度影响的研究（D）国防科学技术大学 2006

【3】 王汝涌 修改的sagnac实验——测量在匀速直线运动光纤中两个相反方向传播的光束的传播时间差 美国圣克劳德州立大学