Dynamic evolution of outer radiation belt electrons driven by superluminous R-X mode waves

We present initial results on the temporal evolution of the phase space density (PSD) of the outer radiation belt energetic electrons driven by the superluminous R-X mode waves. We calculate diffusion rates in pitch angle and momentum assuming the standard Gaussian distributions in both wave frequency and wave normal angle at the location L=6.5. We solve a 2D momentum-pitch-angle Fokker-Planck equation using those diffusion rates as inputs. Numerical results show that R-X mode can produce significant acceleration of relativistic electrons around geostationary orbit,supporting previous findings that superluminous waves potentially contribute to dramatic variation in the outer radiation belt electron dynamics.

Superluminal light attenuated by strong dispersion of complex refractive index

The propagation of narrow packets of electromagnetic waves（EMWs） in frequency dispersive medium with the consideration of the complex refractive index is studied. It is shown that counting in the dispersion of the complex refractive index within the context of the conventional expression of the group velocity of narrow wave packets of EMWs propagating in a dispersive medium results in the appearance of additional constraints on the group velocity, which dictates that the physically acceptable group velocity can only be realized in the case of a negligible imaginary part of the group index. In this paper, the conditions that allow one to realize the physically acceptable group velocity are formulated and analyzed numerically for the relevant model of the refractive index of a system of two-level atoms in the optical frequency range. It is shown that in the frequency band where superluminal light propagation is expected, there is a strong dispersion of the refractive index that is accompanied with strong absorption, resulting in a strongly attenuated superluminal light.

Relativity and impossibility of superluminal motion

I prove that not only particle motion but also wave propagation cannot be faster than light according to relativity.

论电磁学中的负波速和超前波

波动是物质运动的特殊形式,波动力学具有独特的内容、方法和意义,其概念和内涵都和经典力学有重大区别。例如,波速度(无论相速或群速)都是标量,“负波速”并不表示运动方向反了过来,而是一种从表面上看与因果性不相符的特殊现象。无论如何,最近几十年的研究已证明,负波速不仅在理论上可行,在实验中也多次证明其存在。而且,负波速是超光速的一种特殊形态。……本文指出,具有负波速的波动是超前波。它对应电磁场与电磁波基本方程的超前解;过去的做法是抛弃超前解,这是不合适的!关于超前波,虽然早就有这一概念,但从未有人明确指出这个波是真实存在的。本文认为已有的许多负群速实验正是超前波存在的证明。有人用“违反因果律”作为理由,说超前波不可能存在。但是,中国科学家已经对因果性作了更深刻、更全面的解释,这对波动力学和量子光学都是重要的贡献。众所周知,在量子力学中经典的因果律已丧失其合理性和至高无上的地位。2022年的Nobel物理学奖被授予Alain Aspect等3人是很不平常的,因为Aspect的关于Bell不等式的实验完成于1982年,今天来看它仍然是一个证明Einstein的EPR论文错了、而量子力学正确的关键性实验。2022年对Aspect的授奖表明,主流物理学界已不得不承认量子纠缠确实存在,而狭义相对论中的“光速极限论”是一种错误的理论。本文深刻地阐明了负波速与超光速的关系。2013年本文作者提出“电磁波负性运动”这一概念,指出它不仅包含三方面的内容——负波速、负折射、负GH位移;甚至扩展到负物理参数(ε<0、μ<0)的研究。这是过去的电磁理论中前所未有的概括和总结,对未来的科学发展有重要意义。本文指出,电磁波负性运动是自然界固有的一种反映对称性的物理现象。另外,对天线的近区场,文章作了深刻分析和阐述,指出天线近场区就有负速度和超前波现象,这应引起重视。本文创造性地把消失场理论和消失波理论引入到天线近场的分析中,这在过去无人做过。此外,论文对Einstein的负速度理论作了批评;对Sommerfeld-Brillouin的经典波速理论作批判性的继承,指出其不足之处。最后,本文对时间旅行有新的见解,指出其在经典理论中的不可实现性,以及在量子理论中的价值和意义。

论电磁学中的负波速和超前波

波动是物质运动的特殊形式,波动力学具有独特的内容、方法和意义,其概念和内涵都和经典力学有重大区别。例如,波速度(无论相速或群速)都是标量,“负波速”并不表示运动方向反了过来,而是一种从表面上看与因果性不相符的特殊现象。无论如何,最近几十年的研究已证明,负波速不仅在理论上可行,在实验中也多次证明其存在。而且,负波速是超光速的一种特殊形态。……本文指出,具有负波速的波动是超前波。它对应电磁场与电磁波基本方程的超前解;过去的做法是抛弃超前解,这是不合适的!关于超前波,虽然早就有这一概念,但从未有人明确指出这个波是真实存在的。本文认为已有的许多负群速实验正是超前波存在的证明。有人用“违反因果律”作为理由,说超前波不可能存在。但是,中国科学家已经对因果性作了更深刻、更全面的解释,这对波动力学和量子光学都是重要的贡献。众所周知,在量子力学中经典的因果律已丧失其合理性和至高无上的地位。2022年的Nobel物理学奖被授予Alain Aspect等3人是很不平常的,因为Aspect的关于Bell不等式的实验完成于1982年,今天来看它仍然是一个证明Einstein的EPR论文错了、而量子力学正确的关键性实验。2022年对Aspect的授奖表明,主流物理学界已不得不承认量子纠缠确实存在,而狭义相对论中的“光速极限论”是一种错误的理论。本文深刻地阐明了负波速与超光速的关系。2013年本文作者提出“电磁波负性运动”这一概念,指出它不仅包含三方面的内容——负波速、负折射、负GH位移;甚至扩展到负物理参数(ε<0、μ<0)的研究。这是过去的电磁理论中前所未有的概括和总结,对未来的科学发展有重要意义。本文指出,电磁波负性运动是自然界固有的一种反映对称性的物理现象。另外,对天线的近区场,文章作了深刻分析和阐述,指出天线近场区就有负速度和超前波现象,这应引起重视。本文创造性地把消失场理论和消失波理论引入到天线近场的分析中,这在过去无人做过。此外,论文对Einstein的负速度理论作了批评;对Sommerfeld-Brillouin的经典波速理论作批判性的继承,指出其不足之处。最后,本文对时间旅行有新的见解,指出其在经典理论中的不可实现性,以及在量子理论中的价值和意义。

飞秒激光成丝过程中的太赫兹波超光速传输现象研究

通过使用太赫兹(Terahertz,THz)时域光谱系统,探测从不同长度飞秒激光光丝辐射出的THz脉冲,观察到THz波在飞秒激光成丝过程中超光速传输的实验现象。进一步的分析表明:THz波在等离子体光丝区域的折射率小于其在空气中的折射率,这是使得THz波能够在成丝过程中超光速传输的主要原因。由此可以推测:THz脉冲极有可能是在等离子体光丝中进行导引传输的。最后,通过数值模拟获得了光丝区域内的THz本征模式,从而验证了上述推测。

量子纠缠的数学解析

研究揭示了在极坐标系中波函数的变化规律,证明了粒子接近光速时质量变成相互联系的不同形式,阐述了质量不会因速度的增加趋于无穷大,且通过超光速的等效性,证明了量子纠缠中超光速的存在,以及相距遥远粒子之间的联系.

自由空间中天线近区场的类消失态超光速现象

近年来不断有报道说,自由空间中在近场条件下电磁波可以超光速行进。实验中也观测到自由空间中的负波速现象。本文用类消失态原理和超前波理论对此作出解释。通过比较和鉴别,研究了消失场与天线近场的特性。因此我们得到了一种统一的认识和理解,它涵盖了近场超光速性、消失态电磁现象、Maxwell方程超前解、负波速。

近年来国外的超光速实验

近10年来,多国科学家进行了微波及光脉冲的超光速传播实验,其中不少实验是利用所谓量子隧穿效应而实现超光速的,而意大利科学家则在微波和开放自由空间条件下在短距离上完成了超光速实验。2001年8月,J.Webb等人报告了对精细结构常数a的变化的研究结果,该研究是根据对类星体的观测,所分析的光是宇宙早期时天体发出的光;分析发现那时的a较小(故c较大)等等。笔者对超光速实验作了较详尽报道。还讨论了关于超光速相速实验方面的一些新情况。

论Bessel波束超光速现象

Bessel波束具有奇异的特性,例如在传播中不发生衍射,而且实验测量证明其群速比光速c要大。对其超光速运动可以用球面波前在对称轴上的干涉作简单解释。2006年有研究人员指出,不仅通常的实宗量Bessel波,虚宗量修正Bessel波也有群速超光速现象。

超光速物理学研究的若干问题

1905年Einstein说“超光速没有存在的可能”，他的理念其实只是假设或猜测。自从1962~1967年以来，超光速研究在多国(如美国、德国、意大利、中国)广泛开展。本文论述1963~2013年间超光速研究的成就和问题，其理论和实验是用经典物理或量子物理方法实施的。基于波粒二象性，科学家按照两条路线(粒子、电磁波)而展开研究。新学科“超光速物理学”的建立已成事实，其研究成果所展现的生动和丰富令人惊讶。

试论Tesla标量波

Nikola Tesla是现代科技文明的创始人之一;他的标量波不但可用于能量和信息传输,而且非常有趣。如所周知无线电波和光波都是横波,但Tesla标量波更像电磁势在传播方向上的扩张和收缩。在电磁理论研究中,实验均证明了矢势和标势的物理实在性,这是对Tesla标量波理念的支持。我们已知像Aharonov-Bohm效应和量子纠缠态这类非力效应的情况,Tesla标量波也是这种效应。本文提出了Tesla波可能有超光速性的原因:首先是Aharonov-Bohm效应具有量子力学非局域性;其次是类消失态的近场效应;因此Tesla纵波以超光速传播是可能的。但还应做更多的实验。

论量子超光速性

A.Einstein对量子力学(QM)的反对态度从1926年开始显露,1935年与B.Podolsky、N.Rosen联合发表论文时达到顶点,而EPR论文后来是从反面促进了科学的发展。该文以狭义相对论(SR)为思想基础,而SR和EPR都否定超光速的可能性。但QM允许超光速存在,并与研究超光速的前提即QM非局域性一致。1985年John Bell说,Bell不等式是分析EPR推论的产物,该推论说在EPR文章条件下不应存在超距作用;但那些条件导致QM预示的奇特相关性。Aspect实验的结果是在预料之中的,因为QM从未错过,现在知道即使在苛刻的条件下它也不会错;可以肯定实验证明了Einstein的观念站不住脚。Bell认为在进退两难的处境下可以回到Lorentz和Poincarè,他们的以太是一种特惠参考系,在其中事物可以比光快。Bell指出正是EPR给出了超光速的预期。……1992年以来有多个超光速实验成功的报道,有的以量子隧穿为基础,有的利用经典物理现象(如消失波、反常色散)。而在2008年,D.Salart等用处于纠缠态的相距18km的2个光子完成的实验证明其相互作用的速度比光速大一万倍以上,为104c～107c;可以说此实验对有关EPR的长期争论作了结论。过去25年来,量子超光速性是笔者的主要研究课题之一。1985年我们提出了量子势垒的等效电路模型;1991年我们最早指出截止波导中消失波模有负相速(vp<0)和负群速(vg<0)现象,笔者的专著《截止波导理论导论》获全国优秀科技著作奖。2003年我们用同轴光子晶体进行实验并观测到阻带中的超光速群速,为(1.5～2.4)c。2005年我们提出广义信息速度(General Information Velocity,GIV)和在2010年提出量子超光速性(Quantum Super-luminality,QS)两个概念,并建议改造现有的高能粒子加速器以寻找和发现超光速奇异电子。本文则较深刻地讨论了QS的若干问题,涉及微观粒子的速度定义、EPR思维与超光速研究的关系、量子纠缠态作用速度、量子隧穿的超光速性、负波速、Casimir效应的超光速性。文中指出Sommerfeld-Brillouin波速理论的意义和不足,用实验例说明量子光学(QO)方法与经典物理概念结合运用是重要的。自2000年以来的负群速实验常以某金属(如铯、钾、铷)的原子蒸汽状态作为受试对象,充分利用激光的高科技特性和手段,从而使之成为具有典型QO特征的现代物理实验,因而极不同于经典性质的物理实验。负群速不仅是超光速的特殊形态,而且普遍具有下述特征:输入脉冲进入媒质前,出口处即呈现输出脉冲峰,因而与经典因果性不同。虽然关于QS的知识和发现是丰富的和生动的,并且极有启发性,但它并不正面和直接地回答"物质、能量、信息能否以超光速传送"的问题。设计巧妙而有说服力的实验仍是科学家们的基本任务。

太赫兹技术与在太赫兹波段的超光速研究

首先综述了太赫兹电磁辐射的性质和特点、太赫兹电磁辐射的产生和探测、以及太赫兹技术的应用。文章重点介绍了太赫兹波段的超光速研究进展,这里以介绍英国Strathclyde大学KlaasWynne等人的若干实验结果为主。

电磁波经典波速理论及存在问题

对电磁波波速的定义作深入的讨论,并指出:群速具有基础性和重要性。近年来,实验技术上的改进更保证了群速定义有效和有价值,应当引起重视。论述了Sommerfeld Brillouin经典波速理论的意义及存在的问题。介绍了某些"群速超光速"和"负群速"实验。

量子远程通讯与超光速问题

论述量子远程通讯的最新成就很可能意味着自然界存在超光速的信息联系，狭义相对论又面临新的考验；若考虑虚数“ｉ”的作用，狭义相对论可与物质的超光速运动相容，而且不违反因果律；即使自然界存在超光速的物质运动也不可能动摇狭义相对论；建议设计实验测量德布罗意波的相速度并深入研究波粒二象性．

论量子超光速性

A.Einstein对量子力学(QM)的反对态度从1926年开始显露,1935年与B.Podolsky、N.Rosen联合发表论文时达到顶点,而EPR论文后来是从反面促进了科学的发展。该文以狭义相对论(SR)为思想基础,而SR和EPR都否定超光速的可能性。但QM允许超光速存在,并与研究超光速的前提即QM非局域性一致。1985年John Bell说,Bell不等式是分析EPR推论的产物,该推论说在EPR文章条件下不应存在超距作用;但那些条件导致QM预示的奇特相关性。Aspect实验的结果是在预料之中的,因为QM从未错过,现在知道即使在苛刻的条件下它也不会错;可以肯定实验证明了Einstein的观念站不住脚。Bell认为在进退两难的处境下可以回到Lorentz和Poincarè,他们的以太是一种特惠参考系,在其中事物可以比光快。Bell指出正是EPR给出了超光速的预期。……1992年以来有多个超光速实验成功的报道,有的以量子隧穿为基础,有的利用经典物理现象(如消失波、反常色散)。而在2008年,D.Salart等用处于纠缠态的相距18km的2个光子完成的实验证明其相互作用的速度比光速大一万倍以上,为104c～107c;可以说此实验对有关EPR的长期争论作了结论。过去25年来,量子超光速性是笔者的主要研究课题之一。1985年我们提出了量子势垒的等效电路模型;1991年我们最早指出截止波导中消失波模有负相速(vp<0)和负群速(vg<0)现象,笔者的专著《截止波导理论导论》获全国优秀科技著作奖。2003年我们用同轴光子晶体进行实验并观测到阻带中的超光速群速,为(1.5～2.4)c。2005年我们提出广义信息速度(General Information Velocity,GIV)和在2010年提出量子超光速性(Quantum Super-luminality,QS)两个概念,并建议改造现有的高能粒子加速器以寻找和发现超光速奇异电子。本文则较深刻地讨论了QS的若干问题,涉及微观粒子的速度定义、EPR思维与超光速研究的关系、量子纠缠态作用速度、量子隧穿的超光速性、负波速、Casimir效应的超光速性。文中指出Sommerfeld-Brillouin波速理论的意义和不足,用实验例说明量子光学(QO)方法与经典物理概念结合运用是重要的。自2000年以来的负群速实验常以某金属(如铯、钾、铷)的原子蒸汽状态作为受试对象,充分利用激光的高科技特性和手段,从而使之成为具有典型QO特征的现代物理实验,因而极不同于经典性质的物理实验。负群速不仅是超光速的特殊形态,而且普遍具有下述特征:输入脉冲进入媒质前,出口处即呈现输出脉冲峰,因而与经典因果性不同。虽然关于QS的知识和发现是丰富的和生动的,并且极有启发性,但它并不正面和直接地回答"物质、能量、信息能否以超光速传送"的问题。设计巧妙而有说服力的实验仍是科学家们的基本任务。

Unified understanding of neutrino oscillation and negative mass-square of neutrino

The author indicates that even a conclusive confirmation of neutrino oscillation does not necessarily imply the existence of massive neutrinos. The negative value of neutrino mass-square may be an alternative key with realistic physical meaning. Reexamining special relativity (SR) we find that there actually exists a formal phase velocity of "de Brogue’s wave" in temporal Lorentz transformation attributed to the intrinsical essence of Minkowski’s space. The properties of spacelike interval between two events have already included constrains to describe superluminal motion and SR is compatible with the faster-than-light motion originally in algebraic domain. Pay attention to that the operator representation, has just verified for subluminal particles, not for superlurninal particles, adhering to de Brogue’s coexistence idea between waves and particles, it is possible to deduce a formal two-component Weyl equation to describe any species of free neutrinos with imaginary rest mass, which is equivalent to making use of the Dirac equation for a free spin-1/2 particle with zero rest mass in form.

Spacetime as an Emergent Phenomenon: A Possible Way to Explain Entanglement and the Tunnel Effect

Entanglement and the tunnel effect phenomena have been repeatedly observed and are generically accepted under orthodox quantum mechanics formalism. However, they remain rather inexplicable in the context of spacetime usual conceptualization. In the present work, we suggest an alternative quantum mechanics formalism, refining the pilot-wave theory initially proposed by de Broglie. We suggest that spacetime is an emergent phenomenon from a prior subquantum medium and that entanglement and the tunnel effect can be explained in terms of a nonlinear relation between space and time that is imposed by subquantum waves.

关于量子超光速通信的一个理论设想

本文深入分析了拟议中的量子超光速通信理论,提出了实现量子超光速通信的原理与技术方案。此外,本文还讨论了适用于量子超光速通信的新的时空变换,并提出了两种检测特惠Lorentz参照系的实验方法。