小型超光速发生器的设计方案初探

小型超光速发生器的设计方案初探田茂正（贵州印江县新业乡九年制学校555205）摘要：为了论证物理学界关于超光速的假设，以及论证流体场论中有关超光速理论的推导，打破狭义相对论中极限速率的思维桎梏，本文利用了齿轮传动装置，巧妙地论证了刚性实物的超光速实验设计方案。结论得出：只要齿轮能保证绝对的刚性，那么齿轮的转动速率就会无极限；换句话说：那种认为实物不可能达到光速或超光速的说法应该是不正确的。超光速实验的最新设计方案，对重新认识当前的整个力学基础，以及完善流体场论，都具有不可忽视的作用；另外，对宇宙大爆炸理论中的“暴涨模型”是一个有力的支持；它对21世纪的力学发展可能具有一定的促进作用。关键词：超光速理论；齿轮传动装置；超光速实验设计方案；绝对的刚性；无极限。Thefirstexploresondesignprojectforthesmallsuper-light-velocitymachineTianmaozheng(TheJuniorMiddleSchoolofXinye,Yinjiang,Guizhou555205,China)Summary：Inordertodiscussassumptionofsuper-light-velocityforphysics-circles，Andargueforsuper-light-velocitytheoryintheflowingfieldtheory，BreakingtheoryofthelimitingvelocityinRelativity，Thistextmadeuseofthedeviceforgearwheel，Toarguedskillfullythedesignprojectofsuper-light-velocityexperimentforrigidobject。Theconclusionshowthat：Onlyifthegearwheelcanguaranteetheabsoluterigidity，Sothewheelingvelocityofgearwheelwouldlimitlesslimit；Inotherwords：Itmaybeincorrectthattheoryonobjectcannotattainslight-velocityorsuper-light-velocity。Thelatestdesignprojectofthesuper-light-velocityexperiment，Toknowcurrentwholemechanicsfoundationafresh，Andprefectthefluid-fieldtheory，Thesecannotneglectit；Moreover，Itishelpfulto“thesoaringmodel”ongreatexplosiontheoryofthecosmos，Thesoaringiswhatuniversewasrapidlygettingverygreat；Itmayhavecertainlyfunctiontopromotemechanicsdevelopmentin21centuries。Keyphrase：super-light-velocitytheory；thedeviceforgearwheel；designprojectofsuper-light-velocityexperiment；absoluterigidity；limitlesslimit。※0引言为了论证物理学界关于超光速的假设，以及论证流体场论中有关超光速的理论推导，本文创造性的设计出一种新的实验方案，企图证明实物的超光速假说。在研究物质速率的过程中，由于前人认识水平和实验水平的相对有限性，物理学界一直认为真空中的光速是物质的极限速率，一切实物不可能达到光速，更不能出现超光速现象。在这一理论的桎梏下，要提出超光速的理论是很困难的。虽然在1980年，物理学家古斯（音译）提出了超光速的概念，建立了宇宙膨胀的“暴涨模型”，但他关于“超光速”的概念只是一种假说，未曾得到有力的实验论证；另外，美国普林斯顿大学NEC研究院由王力俊（音译）领导的一个研究小组，在实验中也曾记录到一束光的脉冲，以超光速的速率穿过一个充满铯的腔室，但王的实验受到物理学界的质疑。因此，物理学界关于超光速的假说和实验还缺乏有力的说服力。为了找到超光速的有力证据，作者进行了长期的思索后认为：（1）要论证超光速原理，必须设计出超光速实验的实物装置，才能使人们信服；（2）根据现有的物理理论，实物在达到光速或超光速时，其能量无比巨大，由能量守恒定律和现有的技术手段来看，实现实物的光速或超光速是不可能的事情；（3）除非我们敢于放弃现有的物理理论，寻找出另一条巧妙而又有效的办法，使实物的速率逐渐变大，以达到或超过光速；(4)按目前的技术和理论而言，要使实物的运动速率逐渐变大，有两条最有效的途径：一是利用高能加速器对带电粒子进行加速，这种方法虽能使粒子的速率趋近于光速，但却永远不能达到光速；二是利用杠杆传动原理对实物的转速逐级放大，这种办法可能没有速率限制；（5）因此，权衡利弊后发现：要使实物的速率达到或超越光速，只有靠杠杆的传动原理啦！（6）另外，人类现有的技术使得我们无法用直杠杆来达到超光速，这就迫使我们必须把视线投在曲杠杆上；而曲杠杆包括滑轮和轮轴，单个滑轮和轮轴又无法实现超光速，这就迫使我们去研究滑轮组和若干个轮轴的组合体；（7）由于利用滑轮组实现超光速需要太多的滑轮，从而使装置过于庞大，而且滑轮过多会使摩擦力增大，进而减少实验成功的可能性，因此权衡利弊后认为：使用若干个轮轴的组合体来实现超光速可能是目前唯一有效的办法；（8）由于轮轴和轮轴间传动可以借助齿轮来实现，而且轮轴的大小轮都可以做成齿轮的形状，这时的轮轴组合体实际已变成了齿轮组合体。很明显，这时的齿轮组合体就是齿轮传动装置。于是，经过上述严密的筛选，使得我们把可能实现超光速的最佳物体，集中体现在齿轮传动装置上。但是，凭借什么样的齿轮传动装置才能实现超光速呢？这就成了我们思考超光速理论的最后问题。因此，寻找最有利的齿轮传动装置，以找到超光速的最佳实验，就成为本文探索的最终目标。在经过多次的失败后，于2004年6月20日黄昏，作者在玩具齿轮的启发下，忽然豁然开朗：既然快速转动的小齿轮B1能通过接触作用带动大齿轮A0缓慢转动，那么反之，缓慢转动的大齿轮A0也能通过接触作用带动小齿轮B1快速转动；如果这个小齿轮B1与另一个大齿轮A1固定在同一根旋转轴①上，则在B1的带动下，A1也应该快速旋转；当这个快速旋转的大齿轮A1又带动另一根轴②上的小齿轮B2时，B2又会以更快的速度旋转；如果又一个大齿轮A2被固定在轴②上，那么,在B2的带动下，A2也会以更快的速度旋转……像这样，一根轴上的大齿轮通过接触作用带动另一根轴上的小齿轮旋转，这个小齿轮又带动固定在同一根轴上的大齿轮旋转……如是持续下去，则大齿轮的旋转速率越来越大，以至于达到甚至超越光速！正是这一思路，使我们从此找到了征服极限速率的理论！为此，作者利用了齿轮传动原理，对齿轮的转动速度逐级放大；最后发现：虽然齿轮的半径很小（R=1cm），但是，到了第十级后，齿轮将以大于2倍光速的速率转动！从而在理论上有力的论证了超光速的存在。本文的研究方法是：首先由超光速的假说出发，激活自己的思维，并且结合自己在流体场论中有关超光速的推导，大胆放弃、分析和想象，在不可能中寻找可能，最后发现了超光速的论证方法。结论认为：刚性齿轮的转速从理论上来说是没有极限的，实物达到光速或超光速是完全有可能的！那种认为光速是一切物质的极限速率的说法可能是错误的。（这里之所以不敢肯定，是因为在没有良好的实验条件下，科学界不应该有最新真理的裁判官！！！）超光速实验的理论发现，对于重新认识相对论力学、完善基础力学，具有不可忽视的意义；它也有力地论证了流体场论中关于超光速的推导，为21世纪的力学革命作了一个大胆的尝试；它对宇宙大爆炸理论中的“暴涨模型”是一个最有力的支持；它首次提出了突破时空束缚的最新观点（实物的超光速论），为人类最终研制超光速飞行器作了不可忽视的理论探索！人们对力学的认识也必将由此进入另一个崭新的天地！？1实验设计及原理分析如图，矩形方框是垂直于纸面的薄金属板（厚度为2mm），共有13根互相平行的由细金属棒制成的旋转轴；每根轴上都固定着两个大小不同的齿轮，轴与齿轮的平面垂直；并且大齿轮的半径为10mm，厚度h=0.5mm，大齿轮的齿数D=100齿，小齿轮的齿数d=10齿；每根轴上的大齿轮必与另一根轴上的小齿轮有效接触，以便传动；由于每根旋转轴的大小一样，大齿轮的形状完全相同，加上小齿轮的齿数均等，因此由齿轮传动原理：i=D/d=ωd/ωD……(1.0)可知：两个相互接触的齿轮，大齿轮的齿数D是小齿轮齿数d的几倍，则小齿轮的转速ωd必是大齿轮转速ωD的几倍。于是，当D=100齿的大齿轮转1周时，d=10齿的小齿轮会转10周；也即说：相互接触的两个齿轮，小齿轮的转速是大齿轮转速的10倍。假定旋转轴和旋转轴承之间没有摩擦，相互接触的两个齿轮又接触良好（既不松也不紧），并且假定这个装置（包括轴、轴承和齿轮）具有绝对的刚性；绝对刚性的含义是说：D=100齿BAd=10齿d=10齿B○12○11⑩⑨⑧⑦⑥⑤④③②①○0不管用多大的力，或是齿轮旋转得多么快，装置都不会发生变形。于是在这样的前提下，当○0轴上的大齿轮○A0在单位时间内转1周时，○1轴上的小齿轮○B1必定会转10周，因而固定在○1轴上大齿轮○A1也要旋转10周；也即说，○A1的转速ω1是○A0转速ω0的10倍；又大齿轮○A1与○2轴上的小齿轮○B2相接触，由前面的齿轮传动原理可得：小齿轮○B2必然旋转100周，因而与○B2在同一根轴上的大齿轮○A2也要转100周；也即是说，○A2的转速ω2是○A1的转速ω1的10倍，因而ω2也必然是ω0的100倍……以次类推，可知：旋转轴○n上的大齿轮○An的转速ωn必是ω0的10的n次方倍，即ωn=ω0×10n……(1.1)于是可得○n轴上大齿轮○An和○0轴上的大齿轮○A0间的线速度关系Vn=V0×10n……(1.2)假定○0轴上的大齿轮○A0的转速V0=1r/s(转/秒)，由于所有大齿轮的半径R=1cm，则在单位时间（1s）内，V0=1r/s=2ЛR/s=2Л×10-2m/s；于是，○An轴上的大齿轮的转速Vn=2л×10-2×10nm/s=2л×10n-2m/s取л=3.14，则当n=10时，必有V10=6.28×108m/s2×(3×108m/s)=2C其中C为真空中的光速。可见，从理论上来说，即使是半径为R=1cm的齿轮，其边缘也完全可以超光速的速率转动！难道这不是力学史上的一大奇迹吗？因此，从实验理论的角度来看，实物的超光速假说得到论证！这一点，我想提醒当前的力学界，不要以为光达不到超光速，实物也就跟着达不到超光速；毕竟实物不同于光，因为光虽是大量光子集体运动的一种物质形式，但这种物质属于物理场的类型，实物与物理场还是有区别的。那种把光速看成极限速率的观点，必将受到本文最有力的挑战！！！进一步的分析认为：增加旋转轴的根数，可使大齿轮○An的转速不断递增，换句话说，齿轮的转速（指半径R处的边缘速率）是没有极限的；因此，物理学界有关极限速率的理论可能是错误的。这里之所以不敢肯定，是因为作者还没有做好此实验。考虑到相互接触的两个齿轮传动时转动的方向各不相同，为了直观起见，还应考虑到齿轮的转速问题。于是对于公式（1.0）、（1.1）、（1.2），应修正如下：i=D/d=–ωd/ωD……（1.3）ωn=ω0×(–10)n……（1.4）Vn=V0×(–10)n……(1.5)其中“-”号表示齿轮○An或○Bn的矢量方向与○A0不同，这是本文的约定规矩。更为普遍的证明是：设大齿轮（主动轮○An）的齿数为D，小齿轮（从动轮○Bn）的齿数为d，则依靠相互接触来传动的两个齿轮中，小齿