更新后的检验
9月份发布“中微子超光速”消息的机构是欧核中心（CERN）与大型中微子振荡实验（OPERA）项目组
实验发现
位于日内瓦边境的CERN发射出的中微子束
“翻山越岭”来到732公里外的意大利
在实验误差不超过10纳秒的情况下
中微子的行进速度竟比光快了58纳秒
这一有可能颠覆当前物理学研究根基的结果震撼了整个学界
也招致了世界上绝大部分物理学家的集体质疑
在当初的各种疑问当中
科学家特别指出
整个实验开始时中微子被质子束产生所需的时间
都比完成实验行进距离后所耗费的时间要久得多
有鉴于此
欧核中心在10月份更换了设备
使中微子的生成时间缩短到了3纳秒
以此来更好地与到达意大利格兰萨索的中微子做比较
第二次重复性实验的结果表明
中微子依旧比光提前到达了62纳秒
这在与第一次实验结论完全吻合的同时
也否定了关于中微子脉冲的持续性与实验结果有关的猜测

11月17日
该研究团队再次发布报告称
已通过二次检验
获得了与第一次实验相同的结果
且以此排除了实验过程存在错误的可能性
该实验发言人、合作参与研究的瑞士伯尔尼大学安东尼奥·埃里蒂塔图博士表示
本次结果要“稍好点”
其他研究人员亦认为
本次在实验精确性、统计分析等多方面得到改进
且虽说都是OPERA的人
但却是由不同的小组来完成重复实验

图中左边为欧核中心
右边为格兰萨索
据《纽约时报》在线版、《华盛顿邮报》在线版等多家媒体11月20日消息称
来自OPERA的研究人员当地时间17日发布了新产生的实验数据
再次确认了此前轰动一时的“中微子超光速”实验结果
且这是针对前一次的部分质疑进行了设备修正后再次实验得出的结论
不过
鉴于该实验的“原始”制造方和再次验证都是同机构中人
各地科学家们普遍希望能有独立实验予以复制分析
否则对理论的怀疑都是后话
因为对实验自身的怀疑尚还不能平息

这一结果给科学界带来了巨大困惑
因为这与爱因斯坦狭义相对论中光速是宇宙速度的极限
没有任何物质的速度可以超越光速的理论相悖

10月份
欧洲核子研究中心优化了实验方案并开始复核中微子超光速实验
最终“新的测量方法没有改变最初的结论”
但欧洲核子研究中心也表示
在中微子速度超越光速这一结论被驳倒或者被证实前
还需要进行更多的实验观察和独立测试

物理学家解释
北京时间10月18日消息
超光速中微子存在意味着爱因斯坦的推测是错误的
至少自从科研人员在意大利通过OPERA试验提出中微子比我们认为的早到60纳秒后
这就一直是一些非常受欢迎的新闻媒体喜欢谈论的话题
对这一异常结果非常感兴趣的科学家从此开始寻找更准确的答案
该消息宣布3周后
arxiv网站的预印版上粘贴出80多种解释
虽然一些人提出新物理学的可能性
例如中微子在额外维中穿行
或者特定能量的中微子的运行速度比光更快
但是很多人为这项试验提出创新性更少的解释

有关超光速的解释
最早出现的一个反对理由来自一项天体物理学研究
1987年
一颗强大的超新星产生的大量光和中微子涌向地球
虽然中微子探测器观察到这种微粒比光早到大约3小时
但是很有可能是这种超轻粒子先开始向地球方向飞来
中微子很难与物质产生互动
它相对比较容易从爆炸的恒星核里逃逸出来
而光子会被多种元素吸收并重新发射出来
它从恒星核里逃逸出来需要更长时间
如果OPERA试验得出的结果与观测结果一样
科学家认为中微子应该比光早到超过4年时间

其他科学家已经把这一超光速结果应用到采用标准物理模型的任务中
这种模型用来描述所有亚原子粒子以及它们之间的互动
据标准物理模型显示
能量足够高的中微子应该能够通过被称作科恩-格拉肖喷射（Cohen-Glashow emission）的过程产生虚拟电子对
正如诺贝尔奖得主格拉肖和他的同事们在一篇论文里的解释
这些喷射物将会逐渐耗尽超光速中微子产生的能量
导致它们的运行速度放慢下来

理论物理学家马特-施特拉斯勒也在他的博客上说
标准物理模型的特性表明
要让中微子的运行速度比光快
电子也要这样
但是如果电子中微子以OPERA试验提出的速度运行
那么电子至少也应该比光速快十亿分之一
很多试验已经确定电子的理论极限
这很好地排除了上述假设
OPERA科研组利用GPS卫星精确测量探测器与欧洲粒子物理研究所的粒子束之间的730公里的距离
该研究所正是产生中微子的地方
然而根据狭义相对论
如果两名观察员向彼此靠近
将会得出略微不同的结论

由于卫星是在围绕地球运行
中微子源和探测器的位置会不断发生变化
据该论文说
卫星运动会导致64纳秒的误差
几乎与OPERA科研组的观察结果接近
最终
物理学界还需要花费大量时间
并获得大量学术知识
才能为该科研组得出的结果提供真正的解释
在此之前
激烈的争论可能会一直持续下去

质疑者的声音
在OPERA实验结果发表后
除了科学家口头表达的看法外
几天内就出现了几十篇论文
探讨实验的结果
不少知名科学家包括诺贝尔奖获得者
都斩钉截铁地说
肯定是OPERA实验错了

从概率上来说
最大的可能性是这个实验本身有漏洞
只不过现在还没有被发现
有人指出了实验的几个测量环节有可能会出问题
诺贝尔奖获得者格拉肖发表论文
说明如果真的超了光速
中微子的能量会在地下飞行过程中损失
实验结果会自相矛盾
因此
当务之急是重复实验结果
诺贝尔奖获得者鲁比亚在参加北京诺贝尔奖论坛时表示
另外两个意大利中微子实验BOREXINO和ICARUS可以用来验证
美国MINOS实验也表示
他们会马上分析数据
给出一个初步结果
然后再改进测量设备
验证OPERA实验的结果

第二种可能是中微子具有特殊性质
这样相对论也是对的
这个实验结果也是对的
比如说
欧洲核子研究中心发出的中微子有可能振荡到一种惰性中微子
而惰性中微子可以在多维空间中“抄近路”
然后再振荡回普通中微子
这样看起来中微子就跑得比光快了
也有人认为中微子的质量不是固定的
与暗能量有关联
会随环境变化
这样在飞行过程中看起来比光速快
诸如此类的理论很多
不过这些理论本身就需要大量实验来证实

第三种可能就是相对论错了
光速是可以超过的
包含两次实验的具体内容的论文已经公布到互联网上供公众查阅
并已提交给《高能物理学》杂志
相对于9月份实验之后部分OPERA成员不愿在报告草案上署名并希望有更多时间进行检验的状况
埃里蒂塔图向新闻界表示
人们会在第二次实验报告上看到全体研究成员的签名

论文公布后
反对派的物理学家们指出
尽管回答了一些关于实验的质疑
但OPERA的报告依然回避了以下信息：日内瓦与格兰萨索的时间如何保持同步？两地之间的距离如何得到精确测量？夏威夷马诺大学的中微子物理学家约翰·莱纳德表示
尽管研究者的构想与努力独具创新
但该实验在时差测算中依然存在深层次的系统错误
与许多其他物理学家一样
莱纳德承认绝对可信的理论实际上并不存在
但他们看到了此事件的另外一面——关于中微子的研究正因为那种它所可能带来的深入、广泛的影响而愈具吸引力
而回到物理学理论上
即便该实验结论最终得到证实
那也“将是非常有趣的事”

欧核中心的理论物理学家阿尔瓦罗·卢居拉认为
中微子实验的结果只能有两种解释：其一
实验者尽管偶然但确实完成了一项革命性的伟大发现；其二
也是他自己选择相信的
是这两次实验都存在着相同的却没有被认识到的错误

2011/11/2文汇报以整个版面报道了“超光速震撼 ”.
目前
其他大部分物理学家对于这种颠覆规律的结论依旧持怀疑和保留态度

而《纽约时报》的报道在全文开篇就指出：尽管已有一小撮儿科学家开始敢于质疑爱因斯坦的经典理论
但OPERA的那些“魍魉粒子”目前仍缺乏解释

中微子速度
据著名期刊美国《科学》杂志网站报道
接近CERN实验者的消息来源透露
去年9月意大利实验室所作的中微子速度超光速结果终于有了解释：
GPS信号接收器和PC之间的光缆没接好导致的系统误差造成了这一假象

此前已经有更多的研究人员站出来称
这一与相对论矛盾的实验结果是由于某种还未发现的系统误差所导致
并且相对论在“发现”之后至今的近一百年间已经为多个实验所证实
这次正是如此：
研究人员发现检查连接用来校正中微子飞行时间的GPS信号接收器和PC的光缆后
此前中微子比光速快60ns的实验结果就可得到解释
具体进展还需等待进一步证实以及发表正式文章之后

得到主流科学界的承认当然没那么容易
同时再次说明布线的重要性
该整理机房了……
中微子超光速试验最新进展—“没有超光速效应”　据著名期刊美国《科学》2012年3月23日报道
实验人员在Gran Sasso
使用ICARUS接收器重新测量来自GERN的中微子的速度
发现中微子速度刚好是光速
并没有出现超光速效应
GERN的Carlo Rubbia（ICARUS队的发言人）说到:"没有超光速效应
我还能说什么？"
OPERA的发言人表示：
“来自ICARUS的实验结果和我们的近期实验结果相一致”

2012年6月8日
正在日本京都召开的国际中微子物理和天体物理学国际会议上
研究人员们向国际科学界报告了这项研究的最新进展情况
物理学家们宣布
之前那项对爱因斯坦相对论的基础——光速极限理论提出挑战的实验已经被确认存在错误
世界上多个独立的研究小组进行的后续验证实验都已经证明
和所有其它事物一样
中微子同样遵循爱因斯坦指出的宇宙速度极限法则
同时
欧洲核子研究中心的科学家们已经做出了澄清：之前的实验结果是错误的
实验设备的线缆接口出现问题导致了误差的发生

9.7.2百度以太

以太是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质
是物理学史上一种假想的物质观念
其内涵随物理学发展而演变
“以太”一词是英文Ether或Aether的音译
古希腊人以其泛指青天或上层大气
在亚里士多德看来
物质元素除了水、火、气、土之外
还有一种居于天空上层的以太
在科学史上
它起初带有一种神秘色彩
后来人们逐渐增加其内涵
使它成为某些历史时期物理学家赖以思考的假想物质

中文名 以太
外文名 Luminiferous aether、aether 或 ether
别    称 乙太 光乙太
提出者 亚里士多德
提出时间 17世纪
应用学科 物理 天文


9.7.2.1历史
以太是一个历史上的名词
它的涵义也随着历史的发展而发展

在古希腊
以太指的是青天或上层大气
在宇宙学中
有时又用以太来表示占据天体空间的物质
17世纪的R.笛卡尔是一个对科学思想的发展有重大影响的哲学家
他最先将以太引入科学
并赋予它某种力学性质
在笛卡儿看来
物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递
不存在任何超距作用
因此
空间不可能是空无所有的
它被以太这种媒介物质所充满
以太虽然不能为人的感官所感觉
但却能传递力的作用
如磁力和月球对潮汐的作用力

后来
以太又在很大程度上作为光波的荷载物同光的波动学说相联系
光的波动说是由R.胡克首先提出的
并为C.惠更斯所进一步发展
在相当长的时期内（直到20世纪初）
人们对波的理解只局限于某种媒介物质的力学振动
这种媒介物质就称为波的荷载物
如空气就是声波的荷载物
由于光可以在真空中传播
因此惠更斯提出
荷载光波的媒介物质（以太）应该充满包括真空在内的全部空间
并能渗透到通常的物质之中
除了作为光波的荷载物以外
惠更斯也用以太来说明引力的现象

17世纪时
法国哲学家R.笛卡尔建立了以太旋涡说
他以此解释太阳系内各行星的运动
笛卡尔的以太观念
既有助于推翻亚里士多德体系
又为后来物理学发展提供了一幅可供想象的空间媒介物
荷兰C.惠更斯和英国R.胡克提倡光的波动说
他们都假定空间具有无所不在的以太
以此作为波动媒介
这时期的以太便称为“发光以太”或“光以太”
牛顿虽然在光学上提倡射流说（微粒说）
但他也借助以太的稀疏和压缩来解释光反射和折射
甚至假想以太是造成引力作用的可能原因
整个17世纪是发光以太的重要历史时期

牛顿虽然不同意胡克的光波动学说
但他也像笛卡尔一样反对超距作用并承认以太的存在
在他看来
以太不一定是单一的物质
因而能传递各种作用
如产生电、磁和引力等不同的现象
牛顿也认为以太可以传播振动
但以太的振动不是光
因为光的波动学说（当时人们还不知道横波
光波被认为是和声波一样的纵波）不能解释今天称为的光的偏振现象
也不能解释光的直线传播现象

18世纪是以太论没落的时期
由于法国笛卡尔主义者拒绝引力的平方反比定律
而使牛顿的追随者起来反对笛卡尔哲学体系
连同他倡导的以太论也在被反对之列
随着引力的平方反比定律
在天体力学方面的成功以及探寻以太未获实际结果
使得超距作用观点得以流行
光的波动说也被放弃了
微粒说得到广泛的承认
到18世纪后期
证实了电荷之间（以及磁极之间）的作用力同样是与距离平方成反比
于是电磁以太的概念亦被抛弃
超距作用的观点在电学中也占了主导地位

18世纪
波动说被放弃
微粒说占据上风
同时
万有引力被认为是超距作用的
整个18世纪
人们以为空间是空虚的
以太观念处于沉寂时期

19世纪
科学家逐步发现光是一种波
而生活中的波大多需要传播介质
（如声波的传递需要借助于空气、水波的传播借助于水等）
受经典力学思想影响
于是他们便假想宇宙到处都存在着一种称之为以太的物质
而正是这种物质在光的传播中起到了介质的作用

19世纪
以太论获得复兴和发展
首先是从光学开始的
这主要是T.杨和A.菲涅耳工作的结果
杨用光波的干涉解释了牛顿环
并在实验的启示下于1817年提出光波为横波的新观点
（当时对弹性体中的横波还没有进行过研究）
解决了波动说长期不能解释光的偏振现象的困难

以太首先是个哲学概念
而物理学家总是期望将之变成物理学概念
当一切寻找以太粒子的努力失败后
人们抛弃了以太说
但是事实上
抛弃的仅是发现以太粒子的希望
以太这个哲学概念更加根深蒂固
大多数人认可了微观结构存在的可能性

19世纪的物理学家
认为它是一种曾被假想的电磁波的传播媒质
但后来的实验和理论表明
如果不假定“以太”的存在
很多物理现象可以有更为简单的解释
也就是说
没有任何观测证据表明“以太”存在
因此“以太”理论被科学界抛弃

9.7.2.2、以太说的进展
19世纪
以太观念真正展现威力
1825年前后
英国T.杨和法国A.菲涅耳提出光的波动说理论
以波动说成功地解释了干涉、衍射、双折射、偏振、甚至光的直线传播现象
菲涅耳提出的理论方法（现常称为惠更斯-菲涅耳原理）能正确地计算出衍射图样
并且能解释光的直线传播现象
菲涅耳进一步解释了光的双折射
获得很大成功
1823年他根据托马斯•杨的光波为横波的学说和他自己1818年提出的透明物质中以太密度与其折射率二次方成正比的假定
在一定的边界条件下
推出关于反射光和折射光振幅的著名公式
它很好地说明了D.布儒斯特数年前从实验上测得的结果
一个重要理论工作是导出光在相对于以太参考系运动的透明物体中的速度公式
1818年他为了解释关于星光的折射行为
在杨的想法基础上提出：
透明物质中以太的密度与该物质的折射率二次方成正比
他还假定当一个物体相对以太参考系运动时
其内部的以太只是超过真空的那一部分被物体带动（以太部分曳引假说）
鉴于光的波动说需要传播光的媒介
因此
19世纪大多数物理学家相信以太的存在
1817年
菲涅耳进一步假定
以太静止在自由空间和不透明物体中；同时推导出
在透明物体内
以太以小于透明体运动速度的一定比率
（此比率与透明体物质的折射率相关并被称为菲涅耳系数）而运动
菲涅耳的推论被法国物理学家A.斐索在1815年的实验所证实
菲索在这实验中测量了光在水流中的速度
得出水中的以太只是部分被拖曳而慢速前进
其拖曳系数与菲涅耳的推导一致
但在空气中
以太被大多数物理学家看作是静止的

在杨和菲涅耳的工作之后
光的波动说就在物理学中确立了它的地位

随着光的波动说的顺利
以太及其力学性质的假定也给物理学带来诸多负担
首先
若光波为横波
另外
弹性媒质中除横波外一般还应有纵波
但实验却表明没有纵光波
光学对以太性质所提出的要求似乎很难同通常的弹性力学相符合
为了适应光学的需要
人们要对以太假设一些非常的属性
因为杨和菲涅耳假定光是横波
这就必然要求有一种弹性固体的以太
但是
它的存在又如何对天体的运动毫无阻碍呢？
英国G.斯托克斯和开尔文又提出
以太就像鞋匠的擦线蜡
它既可能发生振动（如激烈打击之下）
又塑性地允许重物穿过它缓慢运动
不同颜色的光有不同的频率
当它们穿过透明体时折射率也不同
于是
菲涅耳和菲索的拖曳系数也不同
这样
有多少种频率的光在透明体内就会有多少种不同的以太

纵使如此
以太的观念毕竟助波动说获得了成功
其后
以太在电磁学中也获得了地位
这主要是由于M.法拉第和J.麦克斯韦的贡献

1831年
M.法拉第关于电磁感应实验的成功
促使他建立了电磁力线的概念
并以此概念解释电、磁及其彼此感应的作用
后来
他又提出了电场、磁场和力线场的概念
放弃以太观念
但其间他也曾怀疑光以太是否为力线的荷载物

在法拉第心目中
作用是逐步传过去的看法有着十分牢固的地位
他用力线来描述磁作用和电作用
在他看来
力线是现实的存在
空间被力线充满着
而光和热可能就是力线的横振动
他曾提出用力线来代替以太
并认为物质原子可能就是聚集在某个点状中心附近的力线场
但法拉第的观点并未为当时的理论物理学家们所接受

19世纪60年代
J.麦克斯韦提出位移电流的概念
借用以太观念成功地将法拉第的电磁力线表述为一组数学方程式
它被人们称为麦克斯韦方程组
在导出这方程组时
麦克斯韦曾提出
磁感应强度就是以太速度；
以太绕磁力线转动形成带电涡元；
甚至将他的位移电流概念从绝缘体推广到以太范围
人们将麦克斯韦的以太称为电磁以太
从麦克斯韦方程组中可以导出
电磁扰动的传播速度与已知的光速在实验误差范围内是一致的
因此
麦克斯韦在指出电磁扰动的传播与光传播的相似之后写道：
“光就是产生电磁现象的媒质（以太）的横振动”
传播电磁与传播光“只不过是同一种介质而已”
光的电磁理论成功地解释了光波的性质
这样以太不仅在电磁学中取得了地位
麦克斯韦在统一光和电磁现象的同时也统一了发光以太和电磁以太
1888年
H.赫兹以实验证明电磁扰动的传播及其速度
也即发现电磁波的真实存在
这个事实曾一度被人们理解为证实以太存在的决定性实验

关于电场同位移有某种对应
并不是完全新的想法
W.汤姆孙就曾把电场比作以太的位移
另外
法拉第在更早（1838）就提出
当绝缘物质放在电场中时
其中的电荷将发生位移
麦克斯韦与法拉第不同之处在于
他认为不论有无绝缘物质存在
只要有电场就有以太电荷粒子的位移
位移D的大小与电场强度E成正比
当电荷粒子的位移随时间变化时
将形成电流
这就是所谓的位移电流

尽管麦克斯韦在电磁理论上取得了很大进展
但他和赫兹等人试图将电磁理论推广到运动物质上并未成功
因为这理论的一个难题是物质本身并不会衰变为以太

19世纪90年代H.洛伦兹提出了电子的概念
他将物质的电磁性质归之为物质中同原子相关的电子的效应
至于物质中的以太则同真空中以太在密度和弹性方面并无区别
他还假定
以太是静止的
不参与任何运动
但是
由于物体中的电子随物体运动时
不仅要受到电场的作用力
还要受到磁场的作用力以及物体运动时其中将出现电介质运动电流
运动物质中的电磁波速度与静止物质中的并不相同
在考虑了上述效应后
他同样推出了菲涅耳关于运动物质中的光速公式
而菲涅耳理论所遇到的困难（不同频率的光有不同的以太）现已不存在
洛伦兹根据束缚电子的强迫振动并推出折射率随频率的变化
洛伦兹的上述理论被称为电子论
它获得了很大成功
这样
在19世纪结束之前
所有的物理似乎都可以简化为以太的物理

以太的假设事实上代表了传统的观点：
电磁波的传播需要一个“绝对静止”的参考系
当参考系改变
光速也改变
这个“绝对静止系”就是“以太系”
其他惯性系的观察者所测量到的光速
应该是“以太系”的光速
与这个观察者在“以太系”上的速度之矢量和

按照当时的猜想
以太无所不在
没有质量
绝对静止
以太充满整个宇宙
电磁波可在其中传播
假设太阳静止在以太系中
由于地球在围绕太阳公转
相对于以太具有一个速度v
因此如果在地球上测量光速
在不同的方向上测得的数值应该是不同的
最大为 c + v
最小为 c－v
如果太阳在以太系上不是静止的
地球上测量不同方向的光速
也应该有所不同

19世纪中期曾进行了一些实验以求显示地球相对以太参考系运动所引起的效应
并由此测定地球相对以太参考系的速度v
但都得出否定的结果

19世纪末可以说是以太论的极盛时期
但是
在洛伦兹理论中
以太除了荷载电磁振动之外
不再有任何其他的运动和变化
这样它几乎已退化为某种抽象的标志
除了作为电磁波的荷载物和绝对参考系
它已失去了所有其他具体生动的物理性质
这又为它的衰落创造了条件

当麦克斯韦试图用力学以太模型解释“场论”
当人们深入思考麦克斯韦方程组时
问题还是出现了
由麦克斯韦方程组推出的光波与电磁波的常定传播速度
究竟是相对于哪一个参考系而言的？
从麦克斯韦的电磁理论看
以太是测定光速的绝对参考系
整个麦克斯韦方程组只对于绝对静止的以太参考系才是成立的
事实上
以太在这里成了牛顿力学中物化了的绝对空间
那么
是否可以测定以太的绝对运动？
以太会否随地球运动而漂移？
1887年
A. 迈克耳孙和E.莫雷以高精度的实验得到的结果
仍然是否定的（即地球相对以太不运动）
并未发现任何以太漂移
实验结果显示
不同方向上的光速没有差异
这实际上证明了光速不变原理
即真空中光速在任何参考系下具有相同的数值
与参考系的相对速度无关
以太其实并不存在
此后其他一些实验也得到同样的结果
于是以太进一步失去了它作为绝对参考系的特质
这一结果使得相对性原理得到普遍承认
并被推广到整个物理学领域（见狭义相对论）
这个结果被称为19—20世纪之交物理学天空上的第一朵乌云
突破以太观念与实验不合的唯一办法就是放弃以太
它作为可供思考的假想物质的功用已经发挥到了极点

以太说曾经在一段历史时期内在人们脑中根深蒂固
深刻地左右着物理学家的思想
著名物理学家洛伦兹推导出了符合电磁学协变条件的洛伦兹变换公式
但无法抛弃以太的观点

然而根据麦克斯韦方程组
由于所测量的数据都是在地球上测量出来的
所以该方程里两个参数无方向的标量
是无需指明的指的是地球参考系
所以在地球参考系里光速都是不变的（如右图）

其中ε0是真空电容率
μ0是真空磁导率

9.7.2.3、以太说的否定
以太说的否定主要有3点：
1：以太存在难以想象
根据当时的以太学说：
以太是一种刚性的粒子
十分地坚硬
比最硬的物质金刚石还要硬上不知多少倍
同时又是如此稀薄
以致物质在穿过它们时几乎完全不受到任何阻力
“就像风穿过一小片丛林”（托马斯•杨语）
然而事实是从来就没有任何人能够看到或者摸到这种“以太”
也没有实验测定到它的存在
星光穿越几亿亿公里的以太来到地球
然而这些坚硬无比的以太却不能阻挡任何一颗行星或者彗星的运动
哪怕是最微小的灰尘也不行！
因此许多科学家怀疑以太的存在

不过以现在的观点看来也不算什么
现代物理认为宇宙中存在着暗物质
暗能量
按当时的观点来看也是难以理解的

2：迈克尔逊-莫雷实验的零结果
以太说认为以太是光媒介质
那么地球在以太中运动
在地球上各个方向的光速与地球运动应该符合伽利略变换
即C+V和C-V
迈克尔逊-莫雷实验正是测量C+V和C-V中的V
得到结果为零
这一结果让当时的科学家不解

由于迈克尔逊-莫雷实验是光的干涉实验
属光速测量的二阶实验
所以实验结果并不能直接证明光速变化为零
历史上对迈克尔逊-莫雷实验还有其它的解释
爱尔兰物理科学家费兹杰惹
荷兰物理科学家洛仑兹就曾认为是量杆在以太中运动
组成量杆的原子和电子之间的距离变短了
而这个观点是符合麦克斯韦电磁方程组的

3：根据麦克斯韦方程组推导得出光速为常数
其中ε0是真空电容率
μ0是真空磁导率
这两个量当时是通过实验测量出来的
被认为是常数

真空电容率和真空磁导率被认为是常数
有不合理的地方
它的逻辑是这样的：
因为真空中什么都没有
所以真空电导率和真空磁导率是常数
我们可以用相同的逻辑换个思路：
因为真空中有以太
地球在以太中运动
所以地球上真空电导率和真空磁导率不同方向有差异

在19世纪末20世纪初
虽然还有些科学家努力拯救以太
但在1905年爱因斯坦大胆抛弃了以太说
认为光速不变是基本的原理
并以此为出发点之一创立了狭义相对论
爱因斯坦在《论动体的电动力学》一文的前言中说：
“‘光以太’的引用将被证明是多余的
” 人们从此接受了电磁场本身就是物质存在的一种形式的概念
而场可以在真空中以波的形式传播
随后量子力学的建立使人们认识到粒子与波实为一个硬币的两面
那种仅仅把波动理解为某种媒介物质的力学振动的狭隘观点已完全被冲破
之后“以太”被主流物理学家所抛弃

在相对论建立之后
无论发光以太还是电磁以太都被排除了
但现代物理学的空间观念中仍然保留了某些和以太相似的看法
例如
不存在超距作用；
真空不可视为空无一物
而应当看作是许多能量作用的场所

量子力学的建立更加强了这种观点
因为人们发现
物质的原子以及组成它们的电子、质子和中子等粒子的运动也具有波的属性
波动性已成为物质运动的基本属性的一个方面

然而人们的认识仍在继续发展
到20世纪中期以后
人们又逐渐认识到真空并非是绝对的空
那里存在着不断的涨落过程（虚粒子的产生以及随后的湮没）
这种真空涨落是相互作用着的场的一种量子效应
今天
理论物理学家进一步发现
真空具有更复杂的性质
真空态代表场的基态
它是简并的
实际的真空是这些简并态中的某一特定状态
今天粒子物理中所观察到的许多对称性的破坏是真空的这种特殊“取向”所引起的（见对称性和守恒律、电弱统一理论）
在这种观点上建立的弱相互作用和电磁相互作用的电弱统一理论已获得很大的成功[1]

这样看来
机械以太虽然死亡了
但以太的某些精神（不存在超距作用
不存在绝对空虚意义上的真空）仍然活着
并具有旺盛的生命力

9.7.2.4、推测
洛伦兹认为光速不变
相信以太存在
并不认可相对论
1920年
爱因斯坦在莱顿大学做了一个“以太与相对论”的报告
试图调和相对论和以太论
他指出
狭义相对论虽然不需要以太的概念
但是并未否定以太
而根据广义相对论
空间具有物理性质
在这个意义上
以太是存在的
他甚至说
根据广义相对论
没有以太的空间是无法想像的
爱因斯坦所说的“以太”其实是广义相对论中的度规场
并不具有物质性

有些人推测
以太可能是由一种宇宙的暗物质所构成
又称“光引力行为”
光引力行为是一种只有属于光的万有引力
发光者借由暗物质的聚合而产生光
可是这些也只是在构想的阶段

关于暗能量概念的起源
可以追溯到爱因斯坦他在1917年由广义相对论导出的一组引力方程式
方程式的结果都预示着宇宙是在做永恒的运动
这个结果与爱因斯坦的宇宙是静止的观点相违背
为了使这个结果能预示宇宙是呈静止状态
爱因斯坦给方程式引入了一个“宇宙常数”项

1997年12月
作为“大红移超新星搜索小组”成员的哈佛大学天文学家基尔希纳
根据超新星的变化显示
宇宙膨胀速度非但没有在自身重力下变慢
反而在一种看不见的、无人能解释的力量的控制推动下变快
人们只是猜测：
我们所处的宇宙可能处于一种人类还不了解、还未认识到另一种物质状态的控制作用之下
这种物质不同于普通物质的一切属性及其存在和作用机制
科学家称之为“暗物质”、将其具备的作用称之为“暗能量”
“暗物质”成为当今天文学界、宇宙学界和物理学界等最大的谜团之一

人们经过哈勃空间望远镜观测发现
事实上宇宙是在不断膨胀
并且这一观测结果完全与引入“宇宙常数”之前的引力方程的计算结果相符
爱因斯坦引入的“宇宙常数”便被人们遗忘
后来的一次天文探测显示宇宙可能在加速膨胀
预示着宇宙中存在着某种“巨大的能量”
“宇宙常数”被赋予“暗能量”的含义

当科学家一再通过各种的观测和计算证实
暗能量在宇宙中约占到73%
暗物质约占到23%
普通物质仅占到4%
预示着人们认识到的宇宙只占整个宇宙的4%
而占96%的东西竟然不为我们所知

关于暗物质和暗能量的客观存在性
1957年诺贝尔奖获得者李政道在其所著的《物理学的挑战》中已经详细而全面地论证了

2005年10月25日
李政道在清华大学演讲中指出：
“21世纪初科学技术最大的谜是暗物质和暗能量
暗物质存在于人类已知的物质之外
人们目前知道它的存在
但不知道它是什么；
它的构成也和人类已知的物质不同
在宇宙中
暗物质的能量是人类已知的能量的5倍以上
暗能量更是奇怪
以人类已知的核反应为例
反应前后的物质有少量的质量差
这个差异转化成了巨大的能量
暗能量却可以使物质的质量全部消失
完全转化为能量
宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上”
他还指出：
“20世纪科学最大的谜题是‘太阳能量的来源’
几乎20世纪绝大部分的科技文明
如狭义相对论、核能、激光、半导体、超级计算机等理论和应用
都是从研究这个世纪谜题中产生的
正像19世纪的人想象不出上述这些新科技一样
21世纪对暗物质和暗能量的研究
也会产生今天的人类无法想象的新发明”
李政道进一步指出
从天文观察中人类能感知到的常规物质的能量只占整个宇宙能量的5%或者更小些
其它95%的能量都不是由我们所知的物质构成的
地球、太阳和所有我们看得见的星云都是由电子、质子、中子构成的
其中有极少数的反物质：正电子、反质子——可是我们知道的这类物质
在宇宙中仅仅占不到5%
宇宙中的大多数能量是暗物质和暗能量
既看不见也不知道为何物？
暗物质对所有我们能测量的光、电场、磁场、强作用（核的能力场）都不起任何作用
可是暗物质有引力场
通过引力场我们知道其存在
而且其能量比现有物质的总能量要大5倍或5倍以上
然而对暗物质的其它性质
人类完全不知道！
新世纪之初美国国家研究委员会
发布一份题为《建立夸克与宇宙的联系：新世纪11大科学问题》的研究报告
认为暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重
“暗物质”的本质问题
和“暗能量”的性质问题在报告所列出的11个大问题中分列为第一、第二位

美国航天局在轨道中运行的威尔金森微波仪探测卫星
收集到的超新星材料也证明宇宙膨胀速度在变快
这些变化的含义的确令科学家不安
因为这将预示着爱因斯坦、霍金等理论家可能都错了
影响并决定整个宇宙的力量不是引力和重力等已知作用力
而是以“宇宙常量”形式存在的“暗能量”和“暗物质”

19世纪的“以太”观念可能包含了暗物质及暗能量
若与有关引力物理实质的文章中的基本粒子结构新观念对比
就可以看出“以太”观念和21世纪的科学新观念息息相关：
其缺陷在于把夸克、磁单极子、引力子、能量子这些暗粒子流笼统的作为“以太”而混为一谈
实际上
随着21世纪人类对暗物质、暗能量研究的开展
“以太说”在某种程度上开始复活
但是这已经不是传统意义上的“以太说”

9.7.2.5、新观点新证据
科学界对以太的否定过于草率
理由不充分（详见本词条目录：以太说的否定）
有新证据证明光媒以太存在：
1：罗默测定光速
罗默从木蚀现象得出光速有限
并计算出光速
由于历史原因
没有具体公式演算过程
然而演算过程还原
必须使用绝对时空观
承认地球的运动与光的运动符合伽利略变换
即光速可变才能推导得出
用光速不变是无法演算木蚀现象的光速
（详见百度词条：罗默测定光速）

2：双波源拍频实验
双波源拍频实验是测量单程光速的实验
该实验衍生出来的思想实验证明了从优参考系存在
光速可变（详见百度词条：双波源拍频实验）

以太存在意义
为了维护光速不变
相对论颠覆和扭曲了我们的时空观
带来了无数难以理解的关于时间和空间的悖论
而现代物理科学还面临着许多个难题（暗物质、暗能量、相对论与量子力学无法调解的矛盾）
束手无策
科学的发展近乎科幻
（多维空间、时空穿越、平行宇宙、曲率驱动）
所有的这些都违反了奥卡姆剃刀定律

承认光速可变
确定以太存在
这些问题都不存在
以太是探索和解释宇宙的唯一钥匙

9.7.3百度电离层
电离层（Ionosphere）是地球大气的一个电离区域
电离层（ionosphere） 受太阳高能辐射以及宇宙线的激励而电离的大气高层
60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态
电离层是部分电离的大气区域
完全电离的大气区域称磁层
也有人把整个电离的大气称为电离层
这样就把磁层看作电离层的一部分
除地球外
金星、火星和木星都有电离层
电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域
其中存在相当多的自由电子和离子
能使无线电波改变传播速度
发生折射、反射和散射
产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收

中文名 电离层
外文名 Ionosphere
区 域 60千米以上的大气层部分电离区域
研究对象 电子密度随高度的分布
存在星体 地球、金星、火星等
上 层 磁层

9.7.3.1简介
由于受地球以外射线（主要是太阳辐射）对中性
原子和空气分子的电离作用
距地表60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态
电离层是部分电离的大气区域
完全电离的大气区域称磁层
也有人把整个电离的大气称为电离层
这样就把磁层看作电离层的一部分
除地球外
金星、火星和木星也有电离层

图1 电离层与磁层
在电离作用产生自由电子的同时
电子和正离子之间碰撞复合
以及电子附着在中性分子和原子上
会引起自由电子的消失
大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵
以及气体本身的扩散等因素
引起自由电子的迁移
在55公里高度以下的区域中
大气相对稠密
碰撞频繁
自由电子消失很快
气体保持不导电性质
在电离层顶部
大气异常稀薄
电离的迁移运动主要受地球磁场的控制
称为磁层

电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示
但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布
电子密度（或称电子浓度）是指单位体积的自由电子数
随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关
电离层内任一点上的电子密度
决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应
在不同区域
三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异

电离层的发现
不仅使人们对无线电波传播的各种机制有了更深入的认识
并且对地球大气层的结构及形成机制有了更清晰的了解

9.7.3.2研究历程
1899年尼拉•特斯拉试图使用电离层进行远距无线能量传送
他在地面和电离层所谓的科诺尔里亥维赛层之间发送极低频率波
基于他的试验的基础上他进行了数学计算
他对这个区域的共振频率的计算与今天的试验结果相差不到15%
1950年代学者确认这个共振频率为6.8Hz

图2 中国地区电离层北京趋势图
1901年12月12日古列尔莫•马可尼首次收获跨大西洋的信号传送
马可尼使用了一个通过风筝竖起的400英尺长的天线
在英国的发送站使用的频率约为500kHz
其功率为到那时为止所有发送机的100倍
收到的信号为摩尔斯电码中的S（三点）
要跨越大西洋
这个信号必须两次被电离层反射
继续理论计算和今天的试验有人怀疑马可尼的结果
但是1902年马可尼无疑地达到了跨大西洋传播

1902年奥利弗•黑维塞提出了电离层中的科诺尔里亥维赛层的理论
这个理论说明电波可以绕过地球的球面
这个理论加上普朗克的黑体辐射理论可能阻碍了射电天文学的发展
事实上一直到1932年人类才探测到来自天体的无线电波
1902年亚瑟•肯乃利(ArthurKennelly)还发现了电离层的一些电波-电子特性

1912年美国国会通过1912年广播法案
下令业余电台只能在1.5MHz以上工作
当时政府认为这以上的频率无用
致使1923年使用电离层传播高频无线电波的发现

1947年爱德华•阿普尔顿因于1927年证实电离层的存在获得诺贝尔物理学奖
莫里斯•威尔克斯和约翰•拉克利夫研究了极长波长电波在电离层的传播
维塔利•金兹堡提出了电磁波在电离层这样的等离子体内的传播的理论

1962年加拿大卫星Alouette1升空
其目的是研究电离层
其成功驱使了1965年Alouette2卫星的发射和1969年ISIS1号和1971年ISIS2号的发射
这些卫星全部是用来研究电离层的




9.7.3.3形成机理
大气的电离主要是太阳辐射中紫外线和X射线所致
此外
太阳高能带电粒子和银河宇宙射线也起相当重要的作用
地球高层大气的分子和原子
在太阳紫外线、Χ射线和高能粒子的作用下电离
产生自由电子和正、负离子
形成等离子体区域即电离层
电离层从宏观上呈现中性
电离层的变化
主要表现为电子密度随时间的变化
而电子密度达到平衡的条件
主要取决于电子生成率和电子消失率

图3 电离层知识的拓宽
电子生成率是指中性气体吸收太阳辐射能发生电离
在单位体积内每秒钟所产生的电子数
电子消失率是指当不考虑电子的漂移运动时
单位体积内每秒钟所消失的电子数
带电粒子通过碰撞等过程又产生复合
使电子和离子的数目减少；
带电粒子的漂移和其他运动也可使电子或离子密度发生变化
























9.7.3.4内部分层
9.7.3.4.1综述
电离层形态是电离层中电子密度等基本参量的空间结构（高度和经纬度分布）及其随时间（昼夜、季节和太阳活动周期）变化的情况
电离层可从低到高依次分为D层、E层和F层等
其中F层还可分为F1层和F2层
E层和F1层中
电子迁移作用较小
具有查普曼层的主要特性
层的临界频率П（其平方正比于峰值电子密度）与太阳天顶角ě近似地满足由简单层理论所导出的关系式П=ɑcosě(兆赫)
式中ɑ和b为常数
这个关系式反映了电离层电子密度随时间和地区变化的基本趋势
在较高的F2层
电离输运起着重要作用；在地球磁极
存在着外来带电粒子的轰击
形态更为复杂
D层和F1层的峰形一般并不很凸出
图1为电离层电子密度的典型高度分布

图4 中国地区电离层TEC现报分布
9.7.3.4.2D层
离地面约50～90公里
白天
峰值密度NmD和相应高度hmD的典型值分别为10厘米和85公里左右
无线电波中的短波在该层受到较大的吸收
太阳活动最高年的吸收几乎是最低年的两倍
一年之中
NmD的夏季值大于冬季值
但在中纬地区
冬季有时会出现异常吸收
夜间
电离基本消失

图5 电离层电子密度的典型高度分布
9.7.3.4.3E层
离地面约90～130公里
白天
峰值密度NmE及其相应高度hmE的典型值分别为10厘米和115公里
NmE的昼夜、季节和太阳活动周期三种变化
大致符合简单层理论公式
分别于中午、夏季和活动高年达到最大值；
这时
公式中常量ɑ≈0.9(1801.44R)
b≈0.25
R为12个月内太阳黑子数流动平均值
夜间
NmE下降
hmE上升；NmE≈5×10厘米
hmE的变化幅度一般不超过20公里

9.7.3.4.4F层
离地面约130公里以上
可再分为F1和F2层

①F1层（离地面约130～210公里）：白天
峰值密度NmF1及其相应高度hmF1的典型值分别为2×10厘米和180公里
F1层峰形夜间消失
中纬度F1层只出现于夏季
在太阳活动高年和电离层暴时
F1层变得明显
NmF1和hmF1的变化与E层类似
大致符合简单层的理论公式
这时ɑ≈4.30.01R
b≈0.2

图6 电离层各层峰值密度Nm及相应高度hm
②F2层（离地面约210公里以上）：
反射无线电信号或影响无线电波传播条件的主要区域
其上边界与磁层相接
白天
峰值密度NmF2及其相应高度hmF2的典型值分别为10厘米；
夜间NmF2一般仍达5×10厘米
在任何季节
NmF2的正午值都与太阳活动性正相关
hmF2与太阳活动性一般也有正相关关系
除赤道地区外
夜间值高于白天值
在F2层
地球磁场大气各风系、扩散和其他动力学因素起着重要的作用
其形态变化不能用查普曼的简单层理论来描述
于是F2层比起E层和F1层便有种种“异常”
所谓日变化异常是指F2层电子密度的最大值不是出现在正午(通常是在本地时间13时至15时)
同时NmF2还具有半日变化分量
其最大值分别在本地时间上午10～11时和下午22～23时
季节异常是指F2层正午的电子密度在冬季要比夏季高
赤道异常是指F2层电子密度并不在赤道上空最大
它明显地受地磁场控制
其地理变化呈“双峰”现象
在磁纬±20度附近达到最大值
在高纬度地区
可观测到许多与带电粒子沉降有关的异常现象
其中
最为重要的是F层“槽”
这是地球背阳面上从极光圈开始朝向低纬宽约5～10度的低电子密度的带区

峰上固定高度的电子密度和电离层电子总含量的时间变化
与NmF2有类似之处
图2为电离层各层的峰值密度Nm和相应高度hm在中纬度地区的平均昼夜变化

除上述各均匀厚层外
电离层还存在着两种较常见的不均匀结构：Es层即偶发E层（见Es层电波传播）和扩展F层（见电离层不均匀体）

9.7.3.5结构
太阳辐射使部分中性分子和原子电离为自由电子和正离子
它在大气中穿透越深
强度（产生电离的能力）越趋减弱
而大气密度逐渐增加
于是
在某一高度上出现电离的极大值
大气不同成分
如分子氧、原子氧和分子氮等
在空间的分布是不均匀的
它们为不同波段的辐射所电离
形成各自的极值区
从而导致电离层的层状结构
电离层在垂直方向上呈分层结构
一般划分为D层、E层和F层
F层又分为F1层和F2层
最大电子密度约为10厘米
大约位于300千米高度附近
除正规层次外
电离层区域还存在不均匀结构
如偶发E层（Es）和扩展F
偶发E层较常见
是出现于E层区域的不均匀结构
厚度从几百米至一二千米
水平延伸一般为0.1～10千米
高度大约在110千米处
最大电子密度可达10厘米
扩展F是一种出现于F层的不均匀结构
在赤道地区
常沿地磁方向延伸
分布于250～1000千米或更高的电离层区域

图7 电波传播的途径
电离层分层结构只是电离层状态的理想描述
实际上电离层总是随纬度、经度呈现复杂的空间变化
并且具有昼夜、季节、年、太阳黑子周等变化
由于电离层各层的化学结构、热结构不同
各层的形态变化也不尽相同




9.7.3.6模式
电离层模式是电离层诸参量随高度变化的数学描述
这种变化与地理位置、季节、地方时
以及太阳和地磁活动性有关
复杂的电离层形态给实际应用带来极大困难
因此
人们在大量实测数据的基础上
用较简单的数学模式描述电离层形态和结构
以便在无线电通信和宇宙航行等工程设计中应用
研究最多的是对无线电波传播有直接影响的电子密度模式

式中N(h)为离地面高度h处的电子密度；h0为起算高度；α为常数；ɑ为层的半厚度
这些模式只能描述电离层电子密度剖面的某一部分
为了完整地描述剖面
须在不同部分采用不同的数学表达式

对F层峰值以下的电子密度剖面
可按照不同的实际应用
采用不同的组合模式
国际无线电咨询委员会推荐用于短波场强计算的布雷德利－杜德奈模式
是抛物模式(F2层)-线性模式（F1层）-抛物模式（E层）的组合模式
模式参数可以从电离层观测站所得到的特性参数推算出来
一般情况下
所得的电子密度分布与实际分布的高度差别小于20公里
其他的模式还有：
余弦模式（F2层）-正割模式（E-F层）-抛物模式（E层）的组合模式
可用于精度要求较高的射线追踪计算；
抛物模式（F2）层与多项式组合模式
便于从电离层垂测仪的频率-高度图计算F2层的峰值高度、峰处标高和等效峰下平板厚度

《国际参考电离层》(IRI
1979)给出的电子密度、电子温度和离子温度剖面

包括F层峰值区域在内的电子密度剖面中
较典型的有本特模式和宾夕法尼亚州1号电离层模式
本特模式的高度范围约从150公里到2000公里
峰值高度以下为抛物平方模式
峰值高度以上为抛物模式；更高的高度上为三个相接的指数模式
本特模式忽略剖面（特别是F部区域）的细节
着眼于精确地表达电离层电子含量
它适用于计算无线电波由于折射所造成的时延和方向的变化
宾夕法尼亚州1号电离层模式（120～1250公里）是在一个经验所得的高度范围内
模拟电离层的物理化学过程
通过调节电离反应速度和垂直电子流计算电子密度
这一模式主要用于研究输运过程和风的衰减等理论问题

国际无线电科学联盟和美国空间研究委员会根据电离层的实测资料编制成《国际参考电离层》
它是一套专门的计算机程序
输入数据为地理经度和纬度、月份、本地时间、太阳黑子数
输出数据为电离层诸参量的垂直分布
图3为输出剖面示例

由于来自外空
太阳和地球大气本身的各种扰动源的激发
电离层还会产生相应的扰动变化和不规则结构
表现各种不同的形态（见电离层扰动、电离层不均匀体、电离层调变）

9.7.3.7异常
9.7.3.7.1综述
实际上电离层不像上面所叙述的那样由规则的、平滑的层组成
实际上的电离层由块状的、云一般的、不规则的电离的团或者层组成

9.7.3.7.2冬季异常
夏季由于阳光直射中纬度地区的F2层在白天电离度加高
但是由于季节性气流的影响夏季这里的分子
对单
图8 朝阳面电离层里的电流
原子的比例也增高
造成离子捕获率的增高
这个捕获率的增高甚至强于电离度的增高
因此造成夏季F2层反而比冬季低
这个现象被称为冬季异常
在北半球冬季异常每年都出现
在南半球在太阳活动低的年度里没有冬季异常

9.7.3.7.3赤道异常
朝阳面电离层里的电流在地球磁赤道左右约±20度之间F2层形成一个电离度高的沟
这个现象被称为赤道异常
其形成原因如下：在赤道附近地球磁场几乎水平
由于阳光的加热和潮汐作用电离层下层的等离子上移
穿越地球磁场线
这在E层形成一个电流
它与水平的磁场线的相互作用导致磁赤道附近±20度之间F层的电离度加强


9.7.3.8扰乱
9.7.3.8.1X射线
太阳活跃时期强烈的耀斑发生时硬X射线会射击到地球
这些射线可以一直穿透到D层
在这里迅速导致大量自由电子
这些电子吸收高频（3-30MHz）电波
导致无线电中断
与此同时及低频（3-30kHz）会被D层（而不是被E层）反射（一般D层吸收这些信号）
X射线结束后D层电子迅速被捕获
无线电中断很快就会结束
信号恢复

9.7.3.8.2质子
耀斑同时也释放高能质子
这些质子在耀斑爆发后15分钟至2小时内到达地球
这些质子沿地球磁场线螺旋在磁极附近撞击地球大气层
提高D层和E层的电离
极冠吸收可以持续一小时至数日
平均持续24至36小时

9.7.3.8.3地磁风暴
地磁风暴是地球磁场暂时的、剧烈的骚扰
地磁风暴时F2层非常不稳定
会分裂甚至完全消失
在极地附近会有极光产生


9.7.3.9测量
9.7.3.9.1电离层图
电离层图显示使用电离层探测仪测量的电离层层次的高度及其临界频率
电离层探测仪垂直向电离层发送一系列频率（一般从0.1至30MHz）
随频率增高
信号在被反射前可以穿透更高的层
最后频率高到不再被反射

9.7.3.9.2太阳流
太阳流是使用加拿大渥太华的一台射电望远镜测量的太阳辐射在2800MHz频率的强度
测量结果证明这个强度与太阳黑子活动相称
不过导致地球大气上层电离的主要是太阳的紫外线和X射线
地球静止业务环境卫星可以测量太阳的X射线流
这个数据与电离层的电离度更加相应

9.7.3.9.3研究项目
科学家使用不同手段研究电离层的结构
包括被动观测电离层产生的光学和无线电信号
研究不同的射电望远镜被反射的信号
以及被反射的信号与原信号之间的差别

图9 电离层监视图
1993年开始的为期20年的高频主动极光研究计划以及类似的项目研究使用高能无线电发射机来改变电离层的特性
这些研究集中于研究电离层等离子体的特性来更好地理解电离层
以及利用它来提高民用和军事的通讯和遥测系统

超级双子极光雷达网研究高高度和中高度对8至20MHz频率的相干散射
相干散射与晶体的布拉格散射类似
是由电离层密度差异造成的相增衍射散射
这个项目包括全球11个不同国家的多部雷达

科学家还测量卫星和其它恒星的无线电波经过电离层所产生的变化
位于波多黎各的阿雷西博天文台本来就是打算用来研究地球电离层的

9.7.3.10和电波传播
9.7.3.10.1综述
电离层对电波传播的影响与人类活动密切相关
如无线电通讯、广播、无线电导航、雷达定位等
受电离层影响的波段从极低频（ELF）直至甚高频（VHF）
但影响最大的是中波和短波段
电离层作为一种传播介质使电波受折射、反射、散射并被吸收而损失部分能量于传播介质中
3～30千赫为短波段
它是实现电离层远距离通讯和广播的最适当波段
在正常的电离层状态下
它正好对应于最低可用频率和最高可用频率之间
但由于多径效应
信号衰落较大；电离层暴和电离层突然骚扰
对电离层通讯和广播可能造成严重影响
甚至讯号中断
300千赫至3兆赫为中波段
广泛用于近距离通讯和广播

9.7.3.10.2无线电
百年前
三声短促而且微弱的讯号
向世界宣布了无线电的诞生
一九〇一年
扎营守候在讯号山(SignalHill位于加拿大东南角)的意大利科学家马可尼
终于接收到了从英格兰发出的跨过大西洋的无线电讯号
这个实验向世人证明了无线电再也不是仅限于实验室的新奇东西
而是一种实用的通讯媒介
此后短波用作全球性的国际通讯媒介便开始发达起来了

9.7.3.11和地震预测
9.7.3.11.1综述
在地震多发区
其上空的电离层常常异常
这是由俄罗斯及日本的学者组成的研究小组通过多年对电离层电子浓度的观测发现
得出的结论
它将对人类研究地震形成及地震前期预报提供帮助
他们分析了由原苏联发射的一颗卫星在五年半时间内对电离层观测得到的相关数据和全球各地的地震发生记录
并进行了比较
电离层扰动
就像一盆水放在地面上
即使没有风吹
自己内部有泡泡也会导致水面不平静
因此
跟踪大气电离层电子浓度的变化可预测地震的发生
能够最大限度地减少地震带来的人员伤亡和财产损失
比较公认的地震影响电离层的理论有两种：一是地震区产生的内重力波对电离层的影响
二是地震区的异常垂直电场进入电离层从而引起电离层扰动

9.7.3.11.2研究发现
参与共同研究工作的是日本宇宙开发事业团及俄罗斯科学院航空宇宙监测科学中心通过多年研究发现
地震前震中上空大气电离层电子浓度发生着急剧改变
过去曾有科学家指出地震与电离层变化之间有联系
也有在地震发生的前后观测到地磁波的存在和电离层的变化等相关记录
但在关于“地面上的电磁波是不是会对电离层产生影响”这一问题
人们普遍存在怀疑
此次
科学家们将一九七七至一九七九年的记录数据进行分析
发现包括日本在内的太平洋西部地震多发区
在这段时间内共发生了一百五十次以上的里氏五级以上大地震
而这些地区的上空电离层的电子密度也远远高于平常密度
而那些很少发生地震的地区
电离层的电子相对较低

9.7.3.11.3监测方法
电离层中电子浓度的变化比较复杂
参与研究工作的日本专家儿玉哲哉指出
假如增加观测电离层的卫星数量
那么准确预报地震将不会再是一句空话
但借助于美国的GPS和俄罗斯的“格洛纳斯”全球卫星系统就可以监测电离层状态的变化
该方法对预测短期地震很有价值
条件是大气电离层电子浓度的变化应该是周期性测量得到的
为了周期性的观测大气电离层的状态
俄研究人员使用了无线电信号
卫星释放出的双频无线电信号可以被地面站接收到
在卫星定位系统双频信号的基础上
科研人员研制出了计算信号参数变化的算法
并编制了计算机程序

2009年3月
国内首个根据大气电离层变化来监测地震的探测试验站在聊城地震水化试验站建成

9.7.3.11.4得到验证
研究人员指出
跟踪大气电离层电子浓度变化预测地震的这种方法在2004年9月16日至22日发生在俄罗斯加里宁格勒的地震事件中得到了验证
这次地震是在同一地方以2.5小时为间隔发生的
地面卫星信号接收站距离震中在260千米到320千米之间
观测数据表明
震前的3至5个昼夜的时间内电离层电子浓度在增长
而在震前2个昼夜的时间内电子浓度的最大值大大下降了
电离层电子浓度急剧下降只发生在震中附近
位于震中1100千米的地面设备记录的信号没有任何改变
因此
可以认为
电离层电子浓度的急剧下降是由于地震效应引起的
电离层的这种状态就是要发生地震的征兆
以往的研究结果显示
对于5级以上的地震
在地震附近地区一般会出现电离层扰动
概率约为74.1%

9.7.3.11.5震前异常
从2008年5月5日到15日
汶川以东至日本冲绳、南至海南南部地区的电离层出现明显扰动
电离层TEC出现了明显增加
而平时
这样的增加很少能看到
5月9日的扰动
则是“往水中扔了一块石头”
后来发生大地震的所在地附近出现了大范围的电离层参数异常增加

9.7.3.12等离子体态
由于热运动和电磁力的作用
从某个分子逸出的电子可能与另一失去电子的阳离子碰撞而复合
也可与中性分子暂时结合而成阴离子
在电离层中
电商与复合总在不断地进行着
但在一块地区内
自由电子和阴离子的浓度与阳离子的浓度基本上是相同的
因而总体呈电中性
这是物质的第四态
称为等离子体态
电离层的温度最高不超过1000K
属于冷而弱的等离子体

太阳辐射的各种成分对大气的作用不同
短紫外线和X射线使大气电离
较长的紫外线使大气分子分解为单个原子
更长的紫外线使O2变为O3
微粒流能引起大气电离和升高温度等多种作用
太阳辐射穿过大气时
因被吸收而衰减
穿越相同的气层
辐射的波长越短
衰减越多
因此
只有波长较长的紫外线能达到地面
大气的成分也因吸收紫外线而随高度改变

9.7.3.13电离层中离子的分布
研究和火箭实测表明
大约90km高度以下大气分子量没有明显变动
但在高度l0～50km范围内O3含量的百分数较大
极大值约在20～35km处
35～40km以上出现NO
90km以上O2开始分解为氧原子
在更高处N2也开始分解
在约100km以上
大气的主要成分为O、N2和N
在约500km以上
N2和O2就都不存在了
He和H音量的百分数则逐渐增加
到2000km以上就只有这两种原子了

大气分子有向外散逸的趋势
这种趋势与地球引力对抗的结果
大气压力随高度按指数规律衰减
各种成分所含的离子数可能在某一高度上出现最大值
但因各种因素（包括地磁场）对电离层同时作用以及带电粒子的迁移、散逸的结果
实际的离子浓度随高度的变动并不是几种成分理论分布的叠加
大体上
阴离子只存在于70km（白天）或90km（夜晚）以下
其上主要是浓度基本相同的阳离子和自由电子
浓度随高度的分布曲线在某几个高度上出现逗留
这些高度对于电磁波的反射起着重要的作用
各区域从下而上命名为D层（约在地面以上40～90km）、E层（约90～160km）和F层（伸展到数千公里以外）

电子浓度随高度的分布受时间、季节和太阳的活动性影响很大
浓度值和各区的范围都不是固定的
在夜间由于受不到太阳的照射
而低层大气的密度又较大
复合较强
D层会消失
E、F层的电子浓度也会降低一、二个数量级
在很偶然的情况下
E层中会出现Es层
电子浓度程高
甚至能反射50MHz左右的电磁波
其寿命则只有数小时或更短
在太阳表面黑子较多而喷出大量粒子流时
F层可能因受热膨胀而浓度大大下降
以致短波通信中断几小时乃至几十小时
这种情况在高纬度地区比较严重

电离层是色散性媒质
当折射率成为虚数时
电磁波受到截止衰减
不能传播


9.7.3.14电离层中自由电子的运动
电离层中的自由电子在电场的作用下
其运动方式是随机的热运动与有规则的振动相叠加
在与其它较重粒子碰撞时
其振动动能由被撞的粒子吸收
而这种动能是由对电子施力的电磁场能流转化而来
因此碰撞使电磁波受到吸收衰减
在D层
由于大气密度高
碰撞频率约有8×107次/秒
在F层
除在太阳爆发时（热骚动）以外
其碰撞几乎可以忽略
电离层中自由电子的运动还受地磁场的影响
电子热运动的轨迹并不是直折线
在电离层中有外电磁场作用时
由于电离程度弱
电荷之间的相互作用以及电磁波中的磁场对电子的作用都相对很弱
决定电子有规运动的力来自电磁波的电场和地磁场
地磁场力的方向正交于地磁场与电子速度所共的平面
使电子随时得到横向加速度
因而电子的有规振动不与电场共直线
于是等效电极化强度矢量与电场强度矢量不平行
电离层在地磁场影响下成为磁旋各向异性媒质
电离层的等效折射率具有双值n1、n2
且与波的传播方向和地磁方向的夹角有关
在n1、n2
都是实数的情况下
n1<n2
在波传播方向和地磁方向垂直时
n2与地磁场无关
故称为寻常折射率而n1则称为异常折射率

电离层并不是整体静止的
那里也存在着随机的流动
带电粒子的分布是在其平均值上叠加着随机的起伏
在某些地区还可能存在浓度较高的团块
而且起伏和团块都是随时间变动的
电离层精细结构的探测与机理分析
正吸引着很多人的注意

9.8猜测：中微子就是“以太”

9.8.1由声音的传播速度谈起
中国古代的思想家、哲学家荀子在《劝学》中写到：
……
顺风而呼
声非加疾
而闻者彰
……

这句话
深刻的反映出：
声音的传播与风速有着直接的作用

风速高
则声音传播的就远
听到的就清楚

这其实也很好理解
声音靠空气分子来传播的
也就是说
空气分子就是声波的载体
它载着声波向四处传播

这说明：
空气分子传播速度越快
它所携带的声波就可以到达更远的地方

声波传播距离越远
单位距离内声波能量的衰减就越小
这样
人们在同等距离上听到的声音就相对增大了

在地球上
正常条件下
声音的传播速度为340米/秒

在正常条件下
地表空气的速度
实测值大约460米/秒

地球上声音的传播速度
小于其载体空气分子的运行速度
或许是因为载有声波的空气分子要主动传播出去
必须要克服周围层层的空气分子的阻力
所以
其传播速度就随之降低了

我们地球上空气运动速度基本固定
所以声音的传播速度也基本固定

假如地球上的空气运行速度提高到1000米/秒
那时
声音的传播速度就会达到7、800米/秒吧

我想
在其他的星球上
一定存在着空气运行速度很快或很慢的情况
在那个星球上
声音的传播速度一定很快或很慢


那么
是什么条件决定了星球上的空气分子运行速度呢
在地球上
又有哪些因素决定了空气分子的运动速度？

9.8.2地球上声音的传播速度由地球的自传速度和半径来确定

我们知道
地球上的大气压是由空气分子的运动速度决定的

而空气分子的运动速度
与地球的自转分不开

我们以赤道附近的高山为例
假设地球上所有的空气分子一开始速度为0
那么
随着地球的自转
赤道上的高山将与静止不动的空气分子发生激烈的碰撞

高山将狠狠的撞击所有敢挡路的空气分子
把他们以很高的速度远远的撞飞
甚至连运行速度慢的空气分子也会被追上
最后也一样被撞飞

这也意味着
地表中
一旦有空气分子低于高山的运行速度
那么
会很快被撞击
结果就是
空气分子的运动速度度只能大于或者等于高山的运动速度

长年累月的撞击、搅动
其造成的后果：

1)把地球赤道表面的空气分子搅拌成一个巨大的旋转气团
这个旋转气团的宏观整体的速度
就是地球上赤道的自转速度

2)长期以来
赤道周围的空气分子以大于等于460米/秒的速度
沿地球赤道的切线方向向上运行
这相当于把赤道周围的空气分子不断抛向赤道上方
赤道周围空气分子将大大减少
赤道周围的空气将流向赤道地区
这样
赤道南北的空气将流向赤道方向
同时
又被不断的向上抛去
这样
赤道附近地区的空气分子
不会真正到达赤道线
它们在距离赤道线一定的位置
就会开始结束纯水平方向运动
转而以垂直方向运动为主水平方向为辅的斜向上运动
这样
赤道线则形成“真空地带”
造成了赤道地区水平方向的“无风”

同时
这也是发生“厄尔尼诺”事件时
赤道地区多有大雨的原因
这是因为“厄尔尼诺”时期
南太平洋（大西洋）产生了更多的水蒸气
这些多出来的水蒸气流向赤道地区
被源源不断的向上抛去
使得赤道地区上空的水蒸气数量变得更多
水蒸气更容易凝聚成水滴
从而形成更多的大雨

3)以一定的速度向上抛去的空气分子
这应该就是“对流层”的主要动力之一吧

然而，它的上升高度必定有限
地球上
赤道地区自转半径最大
因此赤道地区空气分子被撞击的速度就最大
其上升高度就最高

纬度越往北极（南极）方向靠近
其自转半径就越小
空气分子被撞击的速度就越低
被撞击后
其上升高度就越低

这就造成了赤道地区上空聚集了大量的空气分子
而越往北（南）的地区
其上空的空气数量越来越少

这样
赤道上空的空气在达到一定的高度后
会沿着水平方向向低纬度地区扩散
形成了“平流层”

空气不会沿垂直方向运动
因为在垂直方向
仍然有源源不断的空气分子向上涌来
但是
这些空气却达不到平流层的高度
对平流层没有冲击力

4)平流层的空气
从赤道出发
一直流向南北极

在南北极附近
从四面八方源源不断扩散而来的空气
进行碰撞、聚集、散落
形成了南北极有“大风”从天而降的气候特点

同时
地球表面的空气也向赤道地区流动
这样
就形成一个完整的大气循环：
平流层：空气从赤道流向南北极
地面：空气从南北极流向赤道

经过这样的大气循环
使得地球上空气运行速度基本一致
地球上的空气压强也达到了均衡

通过分析
我们可以得出
在地球上
地球的大小以及地球的自转速度
决定了空气分子的运行速度
决定了地球的标准大气压强
同时
也决定了声音的传播速度
而地球的自传角速度
取决于地球与太阳的距离
见前文《8.16、太阳系行星的自转与公转规律》
……
这时我们会发现一个问题
两个天体之间的万有引力
相当于对两个天体施加一个正向压力
而压力乘以摩擦系数就是摩擦力
天体自转有摩擦系数吗？
我想应该有
并且可以计算出来
而摩擦力将对天体的自转产生一个阻挡的力矩
将降低自转速度

距离太阳越近
万有引力越大
产生的摩擦力就越大
形成的反向力矩就越大
天体的自转速度降低的就越大
其自转就越慢
这与实际情况相符合
……
对于大体均匀的星球体
基本符合这条规律
而对于不均匀的星球体
其重心与中心不重合
万有引力会把该星球体的重心牢牢吸到最就靠近太阳的位置
这个重心将前后左右动弹不得
这样
“不倒翁”型的星球体就没有自转

由此
我们想到了月球
我们知道月球就是一个“不倒翁”
它的重心不在中心
在万有引力作用下
它的重心与地球重心一直保持最近距离
因此
重心所在的半球面将一直朝向地球重心

月球的公转就像舞台上表演的“水流星”一样
在绳索的作用下
“水流星”围绕表演者做各种或简单或复杂的圆周运动

万有引力就是拴住“水流星”的绳索
月球在万有引力的作用下
围绕地球进行公转

我们看看“水流星”
它存在自转吗
即便存在自转
也是围绕着绳索方向的自转轴旋转
即“趴”着自转（其自转轴与表演者站立方向垂直）
不可能“站”着自转（其自转轴与表演者站立方向平行）
如果一旦“站”着自转
那就意味着绳索已不再紧紧地拴住“水流星”了
或许是绳索断了

根据“水流星”的这个明显的特点
我们可以说
“水流星”不存在自转

是否可以推论：
月球的一个半球面固定一直朝向地球
说明
月球也不存在“站立”形式的自转

根据观察
月球也不存在“趴着”形式的自转

如此
我们基本可以认为月球不存在自转

那么
我们是否可以这样推断：
由于月球基本没有自转
月球上空气运动速度也应该接近零
所以月球空气分子运动所形成的大气压应该很低

进一步推断：
由于月球上声音的传播速度也接近零
所以，我们听到在月球上物体动作发出的声音一定严重滞后于该物体的动作
（因为物体动作的传播速度为光速，而声音传播速度接近于零）
就好像打雷时
先看到闪电
然后才能听到雷声一样

这个现象
或许可以在中国宇航员登月时
进行验证

@海角大王 2015-11-22 19:17:55
不错，
----------------------
欢迎探讨

9.8.3猜测：光的载体是否就是中微子

根据上文
声波的传播速度取决于其载体空气分子的运行速度
那么
光
也是一种波
它的载体又是什么呢

首先
这种载体必须满足：
1）具备很高的速度，比如光速运行。
2）它无处不在。所以，可以随时作为光的载体来传播光。

以现代科技发展的水平来看
同时满足这两个条件的物质有没有呢

应该说
“有”
这就是近期发现的中微子

质量非常轻（小于电子的百万分之一）
以接近光速运动

中微子个头小
不带电
可自由穿过地球
与其他物质的相互作用十分微弱
号称宇宙间的“隐身人”
科学界从预言它的存在到发现它
用了20多年的时间

能穿越地球直径那么厚的物质
在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应
因此中微子的检测非常困难
正因为如此
在所有的基本粒子
人们对中微子了解最晚，也最少。

宇宙中微子的产生有几种方式。
一种是原生的
在宇宙大爆炸产生
现在为温度很低的宇宙背景中微子

第二种是超新星爆发巨型天体活动中
在引力坍缩过程中
由质子和电子合并成中子过程中产生出来的
SN1987A中微子就是这一类

第三种是在太阳这一类恒星上
通过轻核反应产生的十几MeV以下的中微子

第四种是高能宇宙线粒子射到大气层
与其中的原子核发生核反应
产生π、K介子
这些介子再衰变产生中微子
这种中微子叫“大气中微子”

五是宇宙线中高能质子与宇宙微波背景辐射的光子碰撞产生π介子
这个过程叫“光致π介子”
π介子衰变产生高能中微子
这种中微子能量极高

第六种是宇宙线高能质子打在星体云或星际介质的原子核上
产生核反应生成的介子衰变为中微子
特别在一些中子星、脉冲星等星体上可以产生这种中微子

第七种是地球上的物质自发或诱发裂变产物β衰变产生的中微子
这类中微子是很少的


其实
在古代
人们就曾推断：
存在一种物质
它是光波的载体
这种物质
被称为“以太”

根据《9.7.2百度以太》
……
以太是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质
是物理学史上一种假想的物质观念
“以太”作为光的载体
用来传播光波的振动
……

但是
很多人对此迟否定态度

以太说的否定主要有3点：
1）以太存在难以想象
根据当时的以太学说：
以太是一种刚性的粒子
十分地坚硬
比最硬的物质金刚石还要硬上不知多少倍
同时又是如此稀薄
以致物质在穿过它们时几乎完全不受到任何阻力
“就像风穿过一小片丛林”（托马斯•杨语）
然而事实是从来就没有任何人能够看到或者摸到这种“以太”
也没有实验测定到它的存在
星光穿越几亿亿公里的以太来到地球
然而这些坚硬无比的以太却不能阻挡任何一颗行星或者彗星的运动
哪怕是最微小的灰尘也不行！
因此许多科学家怀疑以太的存在

2）迈克尔逊-莫雷实验的零结果
以太说认为以太是光媒介质
那么地球在以太中运动
在地球上各个方向的光速与地球运动应该符合伽利略变换
即C+V和C-V
迈克尔逊-莫雷实验正是测量C+V和C-V中的V
得到结果为零
这一结果让当时的科学家不解


3）根据麦克斯韦方程组推导得出光速为常数
其中ε0是真空电容率
μ0是真空磁导率
这两个量当时是通过实验测量出来的
被认为是常数

真空电容率和真空磁导率被认为是常数
有不合理的地方
它的逻辑是这样的：
因为真空中什么都没有
所以真空电导率和真空磁导率是常数
我们可以用相同的逻辑换个思路：
因为真空中有以太
地球在以太中运动
所以地球上真空电导率和真空磁导率不同方向有差异


随着科技的发展
近期对以太这个古老的问题
又有了新的观点：
科学界对以太的否定过于草率
理由不充分（详见本词条目录：以太说的否定）

有新证据证明光媒以太存在：
1）罗默测定光速
罗默从木蚀现象得出光速有限
并计算出光速
由于历史原因
没有具体公式演算过程
然而演算过程还原
必须使用绝对时空观
承认地球的运动与光的运动符合伽利略变换
即光速可变才能推导得出
用光速不变是无法演算木蚀现象的光速（详见百度词条：罗默测定光速）

2）双波源拍频实验
双波源拍频实验是测量单程光速的实验
该实验衍生出来的思想实验证明了从优参考系存在
光速可变（详见百度词条：双波源拍频实验）


从这些争论中我们可以看出：
为了维护光速不变
相对论颠覆和扭曲了我们的时空观
带来了无数难以理解的关于时间和空间的悖论
而现代物理科学还面临着许多个难题
（暗物质、暗能量、相对论与量子力学无法调解的矛盾）
束手无策
科学的发展近乎科幻
（多维空间、时空穿越、平行宇宙、曲率驱动）
所有的这些都违反了奥卡姆剃刀定律

如果承认光速可变
确定以太存在
这些问题都不存在

如此可见
以太将是探索和解释宇宙的唯一钥匙

9.8.4关于中微子的理解
9.8.4.1物体速度越大，其质量越大吗？
关于中微子
有如下介绍：
……
质量非常轻（小于电子的百万分之一）
以接近光速运动

中微子个头小
不带电
可自由穿过地球
与其他物质的相互作用十分微弱
号称宇宙间的“隐身人”
科学界从预言它的存在到发现它
用了20多年的时间

能穿越地球直径那么厚的物质
在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应
因此中微子的检测非常困难
正因为如此
在所有的基本粒子
人们对中微子了解最晚，也最少。
……

可以看出
中微子有如下明显的特点：
中微子以接近光速运行
其质量却仅仅是电子的百万分之一

中微子这个特点
明显与爱因斯坦的理论不符
爱因斯坦认为：
要使物体运动速度接近光速
物体的质量会变的无限大

而中微子以接近光速运行
质量依然很小很小
这是否说明：
物体质量与运行速度无关


9.8.4.2中微子能自由穿过地球吗？


中微子还有如下特点：
……
不带电
可自由穿过地球
与其他物质的相互作用十分微弱
号称宇宙间的“隐身人”
……

因为中微子个头小、质量轻
质量却仅仅是电子的百万分之一
（电子质量约9.11*10-31千克
那么中微子的质量约为9.11*10-38千克）

我们知道
对于一个原子来说
原子核只占据几千分之一
电子以随机方式出现在原子核周围

中微子相比原子来说
更是微乎其微
可以忽略不计

当中微子以光速穿过原子时
相当于空气穿过铁丝网
铁丝网基本没有损伤
而空气的气流也基本没有大的改变

但是
如果铁丝网散落排列
密密麻麻组成厚厚一层
能不能挡住狂风的袭击呢

我想
只要足够厚
或许能够挡住狂风
至少
能挡住大部分狂风
只让小小的一部分风从层层阻拦的网结缝隙中改变方向
无序通过

如此考虑
地球就是那个密密麻麻的层层大网
中微子果真能绝大部分穿过地球吗？
果真仅仅“在100亿个中微子中只有一个会与地球发生反应”吗

如果大部分中微子不能穿过地球
那么
人们怎样知道中微子会穿过地球呢？
仅仅是因为不同地区人们在白天、晚上“同时”探测到中微子？

这种现象也可以这样解释：
如果以接近光速运行的中微子沿地面直行
或者在空中像无线电波一样反射
也可以瞬间到达地球背面的
如果接近光速运行的中微子具有一定的穿透能力
（不是穿透整个地球，只能穿透很浅的地表。比如十公里）
那么
不同地区的人们在地下也可以几乎同时探测到中微子

所以，人们把同时在地球不同地区得到的残余部分中微子
当成了穿过整个地球的“英雄”
是否会证据不足呢

那么
中微子到底具有多大的穿透力呢？

9.8.4.3 中微子能穿透“一树叶”吗

中国有句俗话：
“一叶障目不见泰山”
说的是
一片树叶挡在眼前
人们的视线就被挡住了
树叶后再大的物体也看不见了

我们知道
视觉系统中
存在着一个“共振放大器”的器官组成
它决定着人的眼睛具有视觉暂留与视觉暂停的功能

当光线刚开始进入人眼中
人们还不能马上形成视觉
因为此时“共振放大器”还未进入共振状态
不产生强大的共振输出
这就是视觉暂停

当连续的光线不断进入人眼时
“共振放大器”开始工作
产生共振
输出强大的刺激能量
传导到大脑
经过大脑的对能量进行翻译
人们产生了视觉

当光线停止进入人眼时
“共振放大器”不会马上停止工作
他将继续工作一小段时间
此时
人们将继续产生视觉
这就是视觉暂留

视觉系统中共振放大器的工作频率
就决定了人类的可视范围
低于或高于共振放大器工作频率
共振放大器都不能工作
这样
人类就只能看到从红光到紫光这一很小范围内的可见光
其他高频或低频的频率振动
人类就全部无视
直接认为是不可见光

而鸽子却能分辨出更高频的紫光
也许因为鸽子的共振放大器工作频率比人类要高一些吧

回到目前的话题
我们假如中微子是光的载体
中微子的穿透能量很强
可以毫不费力的穿透树叶
那么
我们应该完全可以看到树叶后的“泰山”

可是
现实却是
不仅仅一片树叶
甚至薄薄的一层细纱
都能把泰山挡住

那么
到底什么原因
使我们看不到树叶后边的泰山呢？
或许会有以下可能性：

1）或许中微子不是光的载体
中微子是中微子
光是光
它们本无任何瓜葛

但是
以中微子的弱小
应该说稍微有点能量
就会对中微子产生“严重的”影响
所以
光波作为一种能量波
必定会对中微子产生影响
所以中微子与光没有任何瓜葛是不成立的

2）还有一种可能
弱小的中微子在穿越层层巨大的天罗地网时
其携带的能量很容易被拦截
很容易丢失

这种说法
可以解释“一叶障目不见泰山”
这是因为中微子携带的能量被拦截了
虽然中微子或许可以畅通无阻地通过树叶
但是它穿越后不再携带任何频率的振动能量
此时
即便进入人眼中
视觉系统的“共振放大器”也引不起共振
人眼也就看不到泰山了

被树叶拦截的能量
会在树叶体内积聚
会将树叶烤焦
这个现象或许也是能量被拦截的一个证据吧

3）还有一种可能
那就是中微子的确很难穿越物体
弱小的中微子
在“巨大的天罗地网中”穿行
很容易被强大的引力所吸引、俘获
结果只有极少数能够穿过穿越
其他中微子以及中微子所携带的能量
则完全留在了“树叶”之中了

从分析可以看出
中微子或许能够被大量拦截
至少中微子携带的能量能被大量拦截、消耗

科学家们观察到的“在100亿个中微子穿越地球，只有一个会与地球发生反应”
只是说明
在众多的中微子里面
只有一个突破地球物质的原子
并与这个原子进行反应

这也说明
绝大多数中微子在穿越物质时
本身结构并没有改变
只是被弹性碰撞了
碰撞到各个方向
在物质内部所组成的巨大的空间内
像在迷宫中迷失方向的人在四处碰壁
最终
或在迷宫中四处碰壁而流连忘返
或从某处缝隙里成功“逃出迷宫”

可见
中微子或中微子携带的能量可能被物质所拦截
但是为何人们探测、意识不到呢？
人们是否忽略了什么？
或者没意识到很多现象实际上是中微子的弹性撞击结果？

9.8.4.4猜测：假如中微子是光波的载体，那么可以推断出：中微子的穿透能力很弱


假设中微子是光波的载体
那么
中微子所到之处
就是光所到之处

在现实中
我们看到是的光的自由散射、反射
似乎意味着光线就像一个弹性小球
遇到任何微小的阻挡
便会毫不犹豫的改变方向

如果中微子是光的载体
那么
光线的自由散射、反射
那就意味着
这是中微子携带着光波
在遇到很小的阻挡时
中微子便携带着光波轻易的改变方向

也就是说
中微子畅通无阻的穿透力其实很弱很弱

那么
中微子在遇到一大片“铁丝网”时
会发生什么情况呢？

首先
任何一个“网结”即原子的最核心最致密的部分
对于中微子来说
那就是一道铁门
只能被无情的反弹回去
这就是光的反射

其次
在原子核与原子核之间的地方
存在着“浩瀚的空间”
中微子在这些空间里
可以光速运行
假如
某物体的原子核排列的非常整齐
就像阅兵式中士兵橫成排纵成列那样
那么
在排与排之间
在列与列之间
就存在着巨大着空间
这些空间
对于中微子来说
那就是“浩瀚的空间”
中微子携带光波可以直线穿过
不被任何物质干扰
我们就可以看到该物体背后的东西
这就是“透明物体”吧

假如
某物体的原子核排列的非常不整齐
反而杂乱无章、横七竖八
那么
这些原子核
对于中微子来说
就是巨大的立体迷宫中的石柱
中微子在迷宫中以光速反复碰壁
最终损失大半
只剩下部分残兵败将
能够从迷宫中四散逃出
此时
一方面中微子携带的光波能量已被丢失
另一方面
即便有部分中微子能够携带光波从迷宫中脱身
但是中微子也不能持续不断的从一个固定的方位和方向射出
这样，间断的能量刺激
人眼中共振放大器也不能形成视觉
这就是“不透明物体”吧


如此可见
可能正是由于中微子畅通无阻的穿透力不强
所以我们才看到了光的散射、反射
我们才能分辨出“透明物体”和“不透明物体”

如果中微子畅通无阻式的穿透力极强
这个世界上应该全是透明物体吧
甚至也不会出现“月全食”
因为携带光波能量的中微子能够穿透月球的
我们可以完全看到月亮背后的太阳

而科学家观测到的：
“在100亿个中微子穿越地球，只有一个会与地球发生反应”
正说明中微子对物质核心区域的穿透力非常弱
它只能运行到物质核心区域外围
然后就被重重的弹射出去了
被随机的弹射到四面八方了
此时意味着中微子被拦截、被反弹
它根本不能无障碍的穿过物质的核心区域

那么
中微子被大量拦截、反弹
我们应该看到什么现象呢

或许光的反射、散射以及无线电波的传播
这些都是携带光波的中微子
在天地间来回驰骋、四处碰壁的外在表现吧