关心风云之声

提高逻辑思维层级

前言

在麦克斯韦方程组中谈伽利略变换，纯天然便是类似的，因此这并不适宜称之为扩展。

近期，我国科技界的一个重大新闻是知名纳米技术生物学家、中科院外籍院士王中林公布扩展了麦克斯韦方程组，发布在材料科学刊物《Materials Today》上。

2022年1月13日，王中林出任优点和首席科学家的中科院北京市纳米技术电力能源与系统软件研究室举办重要原创设计科学合理成效新品发布会，向包含CCTV、人民日报新闻、中国日报网、中国科学报等以内的好几家新闻媒体公布了此项成效。

王中林工程院院士

殊不知，这件事情在学界的反应十分奇特。我几乎沒有看到一个理论家对于此事表明赞成的，表明怀疑的倒有很多。1月17日，“读书人”公布了几个专家学者对于此事的疑惑，与此同时也公布了王中林对于此事的书面形式回应（百家争鸣 | 王中林工程院院士 “扩展麦克斯韦方程组”，学术界如何看？）。

我认为，最先，不分彼此的学术研究百家争鸣是好事儿。随后，看过彼此的阐述以后，我就基本拥有自身的分辨。摘抄王中林的回应如下所示：

权威专家怀疑一

健身运动物质的电动力学便是牛顿117年以前要想处理的问题，有关这个问题的考虑和科学研究造成了物理史上最牛杰出的发觉之一，广义相对论的问世。但这个问题早已被牛顿彻底消除了，有关健身运动物质的电动力学也早已载入了课本。

王中林回复：

广义相对论是令人尊敬的基础理论。而大家明确提出的扩展式麦克斯韦方程组和广义相对论不分歧。广义相对论是叙述在A参照系中产生的一个磁感应状况被在处在A参照系和活动中的B参照系中的两种不一样人与此同时观查产生的差异观查結果，即一个磁感应状况2个观测者。在这样的情况下，麦克斯韦方程组在2个平面坐标的表达方式是不会改变的。殊不知，扩展型麦克斯韦方程组叙述的是产生在A参照系和活动中的B参照系中的两种不一样且很有可能有关系的磁感应状况被处在A参照系中的同一个人观查的到的結果，即2个有关系的磁感应状况一个观测者 ，而且假定物质健身运动的速率远低于光的速度。文中图7把这个差别讲得十分清晰。Landau和Lifshitz的书里探讨的是广义相对论下的状况，而大家探讨的是后者的状况。在咱们文章内容第4页，公式计算(14a)前边一段话中，大家确立了初始条件和假定，对远小于光的速度下的健身运动物件，可以应用伽利略变换对方程组开展了解决。这时，很有可能解决后的方程组不具备协转性，但不影响到人们所要科学研究的主要目标与在工程项目中的运用，由于大家并不是严苛探讨场论基础理论的。

我远并不是这方面的权威专家，但是对基本的意思也看得懂一些。麦克斯韦方程组是电动力学的基本上方程式，在电动力学选用伽利略变换，結果必定是类似的，因此王中林的科学研究应该是对麦克斯韦方程组在某类状况下做类似。那样或许的确能获得一个更便捷运用的方式，但这不应该称为扩展，而应当称为运用。

依照一般了解的使用方法，扩展指的是原本某一基础理论不可以遮盖某类状况，如今你在这一基础理论中提升一些物品，促使它可以遮盖这样的事情。麦克斯韦把传统式的电磁场理论统一成他的方程组，就这样的扩展。由于他提到了位移电流的定义，这也是本来沒有的，而被之后的试验确认。这也是颠覆性的提升。而王中林做的是把已经有的广泛适用的方程组使用一些特殊情况，再做些类似，这应当便是个一切正常的运用，把这称为扩展是非常欺诈的。这一切的条件或是他的推论恰当，假如在其中还有错，那么就更无法提了。

针对学过电动力学的人，上边这种探讨应当早已充足清晰了。针对没学过过的人，我再去略微解释一下。

伽利略变换指的是牛顿力学中的旋转变换，即假如2个参考系中间的相对速度速率是u，那麼一个物件在参考系1中的速率v跟它在参考系2中的速率v'相互关系是：

v' = v u。

举例说明，一列火车相对性于路面在以100千米每个小时的速率前行，你在列车里以相对性于列车5千米每个小时的速率前行，2个速率同方向，那麼你相对性于路面的速率便是105千米每钟头。

这听起来彻底是基本常识，是吧？但真正意义上的关键取决于，这一基本常识是错的！精确地说，这一知识只在低速档健身运动的情形下类似创立，低速档的意思是远小于光的速度。

假如贴近于光的速度呢？那时候伽利略变换便会产生明显的不正确，而恰当的速率关联是洛伦兹变换：

v' = (v u) / (1 uv/c^2)，

在其中c是光的速度。大伙儿可以看得出，当u和v都远低于c时，洛伦兹变换就等于伽利略变换。但当u或v贴近c时，二者的差别可就变大。

例如取u和v都相当于c/2，换句话说A相对性于B以一半光的速度健身运动，B相对性于C也以一半光的速度健身运动，那麼A相对性于C的速率多少钱？伽利略变换获得的便是光的速度，但洛伦兹变换获得的则是(1/2 1/2) /[1 (1/2)^2]c = 1 / (5/4) c = (4/5) c！常常有些人问，假如两人相对而行，每一个人相对性于路面的速率全是c/2，那麼她们中间的相对运动是否便是c？如今我们懂了吧，回答是(4/5) c。

又如取v = c，这时你就会发现无论u等于多少，v'都相当于c。由于分子结构是c u，真分数是1 u/c，他们相除一直获得c。这表明，光相对性于一切参考系的速率全是c。

你还是会发觉，无论u和v如何选值，v'都不可能超出c。例如取u = v = (2/3) c，伽利略变换会获得v' = (4/3) c，而洛伦兹变换得到的是v' =(2/3 2/3) /[1 (2/3)^2]c = (4/3) / (13/9) c = (12/13) c。常常有些人认为，两人以(2/3) c的速率相对而行，她们中间的相对运动便会超过光速，如今你搞清楚这也是错的了吧？

你或许会问，洛伦兹变换这般反直觉，为何要坚信它？回答是它获得了试验的适用。事实上，大家往往想起洛伦兹变换，便是由于麦克斯韦方程组达到洛伦兹变换，而不符合伽利略变换。换句话说，在电动力学和牛顿力学中间产生了显著的分歧。该坚信哪一个呢？这只有借助试验宣判。一百多年来，成千上万的研究证实了洛伦兹变换才算是准确的。

事实上，这就是广义相对论的主要观念，即物理学规律性应当在洛伦兹变换下不会改变，而不是在伽利略变换下不变。麦克斯韦方程组纯天然的达到广义相对论，而牛顿力学不符合广义相对论。牛顿做的，便是用广义相对论的规定更新改造了结构力学。

如今大伙儿明白了吗？在麦克斯韦方程组中谈伽利略变换，纯天然便是类似的，因此这并不适宜称之为扩展。

最终，我引入一段香港科技大学物理系讲座教授戴希的评价：

科学合理的路面是艰苦的，只需是人并不是神都会犯错误，这原本没有什么，真真正正要我痛心的是，诺大一个中国科学院纳米技术电力能源所，为何没人能建议他？这般不遗余力地推上去公共性新闻媒体以前，研究院內部为什么不征询一下院中有关企业，例如理论物理研究所或是物理研究所权威专家们的建议？沒有合理的改错体制，怎样确保我国每一年大量资金投入的科学研究股票基金被灵活运用？这种问题非常值得研究院的高管思索。