1、小型超光速發生器的設計方案初探田茂正(貴州印江縣新業鄉九年制學校555205)摘要： 為了論證物理學界關于超光速的假設，以及論證流體場論中有關超光速理論的推導，打破狹義相對論中極限速率的思維桎梏，本文利用了齒輪傳動裝置，巧妙地論證了剛性實物的超光速實驗設計方案。結論得出：只要齒輪能保證絕對的剛性，那么齒輪的轉動速率就會無極限；換句話說：那種認為實物不可能達到光速或超光速的說法應該是不正確的。超光速實驗的最新設計方案，對重新認識當前的整個力學基礎，以及完善流體場論，都具有不可忽視的作用；另外，對宇宙大爆炸理論中的“暴漲模型”是一個有力的支持；它對 21 世紀的力學發展可能具有一定的促進作用。關鍵

2、詞 ： 超光速理論；齒輪傳動裝置；超光速實驗設計方案；絕對的剛性；無極限。The first explores on design project for the small super-light-velocity machineTian maozheng(The Junior Middle School of Xinye, Yinjiang, Guizho5u55205,China)Summary： In order to discuss assumption of super-light-velocity for physics-circles ， And argue for super

3、-light-velocity theory in the flowing field theory ， Breaking theory of the limiting velocity in Relativity ， This text made use of the device for gearwheel， To argued skillfully the design project of super-light-velocity experiment for rigid object 。 The conclusion show that ： Only if the gearwheel

4、 can guarantee the absolute rigidity ， So the wheeling velocity of gearwheel would limitless limit ； In other words： It may be incorrect that theory on object can not attains light-velocity or super-light-velocity 。 The latest design project of the super-light-velocity experiment， To know current wh

5、ole mechanics foundation afresh， And prefect the fluid-field theory， These can not neglect it； Moreover， It is helpful to“ the soaring model ” on great explosiontheory of the cosmos ， The soaring is what universe was rapidly getting very great ； It may have certainly function to promote mechanics de

6、velopment in 21 centuries 。Key phrase ： super-light-velocity theory； the device for gearwheel ； design project of super-light-velocity experiment ； absolute rigidity ； limitless limit 。0 引言為了論證物理學界關于超光速的假設，以及論證流體場論中有關超光速的理論推導，本文創造性的設計出一種新的實驗方案，企圖證明實物的超光速假說。在研究物質速率的過程中，由于前人認識水平和實驗水平的相對有限性，物理學界一直認為真空中

7、的光速是物質的極限速率，一切實物不可能達到光速，更不能出現超光速現象。在這一理論的桎梏下，要提出超光速的理論是很困難的。雖然在 1980 年， 物理學家古斯（音譯）提出了超光速的概念，建立了宇宙膨脹的“暴漲模型”，但他關于“超光速”的概念只是一種假說，未曾得到有力的實驗論證；另外， 美國普林斯頓大學NEC 研究院由王力俊（音譯） 領導的一個研究小組，在實驗中也曾記錄到一束光的脈沖，以超光速的速率穿過一個充滿銫的腔室，但王的實驗受到物理學界的質疑。因此， 物理學界關于超光速的假說和實驗還缺乏有力的說服力。為了找到超光速的有力證據，作者進行了長期的思索后認為：（ 1）要論證超光速原理，必須設計出超

8、光速實驗的實物裝置，才能使人們信服；（ 2）根據現有的物理理論，實物在達到光速或超光速時，其能量無比巨大，由能量守恒定律和現有的技術手段來看，實現實物的光速或超光速是不可能的事情；（ 3） 除非我們敢于放棄現有的物理理論，尋找出另一條巧妙而又有效的辦法，使實物的速率逐漸變大，以達到或超過光速；（4）按目前的技術和理論而言， 要使實物的運動速率逐漸變大，有兩條最有效的途徑：一是利用高能加速器對帶電粒子進行加速，這種方法雖能使粒子的速率趨近于光速，但卻永遠不能達到光速；二是利用杠桿傳動原理對實物的轉速逐級放大，這種辦法可能沒有速率限制；（ 5） 因此， 權衡利弊后發現：要使實物的速率達到或超越光速

9、，只有靠杠桿的傳動原理啦！（ 6） 另外， 人類現有的技術使得我們無法用直杠桿來達到超光速，這就迫使我們必須把視線投在曲杠桿上；而曲杠桿包括滑輪和輪軸，單個滑輪和輪軸又無法實現超光速，這就迫使我們去研究滑輪組和若干個輪軸的組合體；（ 7） 由于利用滑輪組實現超光速需要太多的滑輪，從而使裝置過于龐大，而且滑輪過多會使摩擦力增大，進而減少實驗成功的可能性，因此權衡利弊后認為：使用若干個輪軸的組合體來實現超光速可能是目前唯一有效的辦法；（ 8） 由于輪軸和輪軸間傳動可以借助齒輪來實現，而且輪軸的大小輪都可以做成齒輪的形狀，這時的輪軸組合體實際已變成了齒輪組合體。很明顯，這時的齒輪組合體就是齒輪傳動裝

10、置。于是， 經過上述嚴密的篩選，使得我們把可能實現超光速的最佳物體，集中體現在齒輪傳動裝置上。但是， 憑借什么樣的齒輪傳動裝置才能實現超光速呢？這就成了我們思考超光速理論的最后問題。因此，尋找最有利的齒輪傳動裝置，以找到超光速的最佳實驗，就成為本文探索的最終目標。在經過多次的失敗后，于2004 年 6 月 20 日黃昏，作者在玩具齒輪的啟發下，忽然豁然開朗：既然快速轉動的小齒輪B 1 能通過接觸作用帶動大齒輪A 0緩慢轉動，那么反之，緩慢轉動的大齒輪 Ao也能通過接觸作用帶動小齒輪Bi快速轉動；如果這個小齒輪Bi與另一個大齒輪Ai固定在同一根旋轉軸上，則在Bi的帶動下，Ai也應該快速旋轉；當這

11、個快速旋轉的大齒輪 Ai又帶動另一根軸上的小齒輪 B2時，B2又會以更快的速度旋轉；如果 又一個大齒輪A2被固定在軸上，那么，在B2的帶動下，A2也會以更快的速度旋轉像 這樣， 一根軸上的大齒輪通過接觸作用帶動另一根軸上的小齒輪旋轉，這個小齒輪又帶動固定在同一根軸上的大齒輪旋轉如是持續下去，則大齒輪的旋轉速率越來越大，以至于達到甚至超越光速！正是這一思路，使我們從此找到了征服極限速率的理論！為此，作者利用了齒輪傳動原理，對齒輪的轉動速度逐級放大；最后發現：雖然齒輪的半徑很小（R=icm） ，但是，到了第十級后，齒輪將以大于2 倍光速的速率轉動！從而在理論上有力的論證了超光速的存在。本文的研究方

12、法是：首先由超光速的假說出發，激活自己的思維，并且結合自己在流體場論中有關超光速的推導，大膽放棄、分析和想象，在不可能中尋找可能，最后發現了超光速的論證方法。結論認為：剛性齒輪的轉速從理論上來說是沒有極限的，實物達到光速或超光速是完全有可能的！那種認為光速是一切物質的極限速率的說法可能是錯誤的。（這里之所以不敢肯定，是因為在沒有良好的實驗條件下，科學界不應該有最新真理的裁判官！ ！ ）超光速實驗的理論發現，對于重新認識相對論力學、完善基礎力學，具有不可忽視的意義；它也有力地論證了流體場論中關于超光速的推導，為2i 世紀的力學革命作了一個大膽的嘗試；它對宇宙大爆炸理論中的 “暴漲模型”是一個最有

13、力的支持；它首次提出了突破時空束縛的最新觀點（實物的超光速論），為人類最終研制超光速飛行器作了不可忽視的理論探索！人們對力學的認識也必將由此進入另一個嶄新的天地！？1 實驗設計及原理分析如圖，矩形方框是垂直于紙面的薄金屬板（厚度為2mm） ，共有i3 根互相平行的由細金屬棒制成的旋轉軸；每根軸上都固定著兩個大小不同的齒輪，軸與齒輪的平面垂直；并且大齒輪的半徑為 10mm,厚度h=0.5mm ,大齒輪的齒數 D=100齒，小齒輪的齒數 d=10齒； 每根軸上的大齒輪必與另一根軸上的小齒輪有效接觸，以便傳動；由于每根旋轉軸的大小一樣，大齒輪的形狀完全相同，加上小齒輪的齒數均等，因此由齒輪傳動原理：

14、i = D/d = 3 d/ 3 d（1.0）可知：兩個相互接觸的齒輪， 大齒輪的齒數 D是小齒輪齒數d的幾倍，則小齒輪的轉速 3d必是大齒輪轉速3D的幾倍。于是，當 D=100齒的大齒輪轉1周時，d=10齒的小齒輪會 轉10周；也即說：相互接觸的兩個齒輪，小齒輪的轉速是大齒輪轉速的10倍。假定旋轉軸和旋轉軸承之間沒有摩擦，相互接觸的兩個齒輪又接觸良好（既不松也不 緊），并且假定這個裝置（包括軸、軸承和齒輪）具有絕對的剛性；絕對剛性的含義是說：不管用多大的力，或是齒輪旋轉得多么快，裝置都不會發生變形。于是在這樣的前提下，當軸上的大齒輪 須在單位時間內轉i周時，o飄上的小齒輪（B12定會轉10周

15、，因而固定 在Q軸上大齒輪 對也要旋轉10周；也即說， 的轉速3 1是® 轉速3 0的10倍；又大齒 輪因與q軸上而示齒輪迫2相接觸，由前面的齒輪傳動原理可得：小齒輪電2）必然旋轉io。周，因而與（12在同一根軸上的大齒輪（A2也要轉io。周；也即是說， ）的轉速3 2是）的 轉速3 1的10倍，因而3 2也必然是30的100倍以次類推，可知：旋轉軸上的大齒輪卷的轉速3n必是3 0的10的n次方倍，即con=30X 10 n（1.1）于是可得也）軸上大齒輪和“軸上的大齒輪間的線速度關系nVn=V0X10（1.2）假定C0軸上的大齒輪 00的轉速V0=1r/s（轉/秒），由于所有大齒輪

16、的半徑R=1cm則在單位時間（1s）內，M=1r/s=2刀R/s=2刀x 10-2m/s ;于是，須軸上的大齒輪的轉速Vn=2ji X 102 X 10 n m/s =2 5 x 10 n-2m/s取5=3.14,貝U當n=10時，必有V10=6.28 108m/s>2 X 3 M0 8m/s） =2C其中C為真空中的光速。可見，從理論上來說，即使是半徑為R=1cm的齒輪，其邊緣也完全可以超光速的速率轉動！難道這不是力學史上的一大奇跡嗎？因此，從實驗理論的角度 來看，實物的超光速假說得到論證！這一點，我想提醒當前的力學界，不要以為光達不到超光速，實物也就跟著達不到超光速；畢竟實物不同于光

17、，因為光雖是大量光子集體運動的一種物質形式，但這種物質屬于物理場的類型，實物與物理場還是有區別的。那種把光速看成極限速率的觀點，必將受到本文最有力的挑戰！ ！進一步的分析認為：增加旋轉軸的根數，可使大齒輪的轉速不斷遞增，換句話說，齒輪的轉速（指半徑 R處的邊緣速率）是沒有極限的；因此，物理學界有關極限速率的理 論可能是錯誤的。這里之所以不敢肯定，是因為作者還沒有做好此實驗。考慮到相互接觸的兩個齒輪傳動時轉動的方向各不相同，為了直觀起見，還應考慮到齒輪的轉速問題。于是對于公式（1.0）、（1.1）、（1.2）,應修正如下：i=D/d= -w d/ 3 d （1.3）con=3 0X（-10） 1

18、 1.4）Vn=V0NT0）n（1.5）其中""號表小齒輪0n或Bn的矢量方向與（A0不同，這是本文的約定規矩。更為普遍的證明是：設大齒輪（主動輪 船）的齒數為D,小齒輪（從動輪（Bn）的齒數為d,則依靠相互接觸來傳動的兩個齒輪中，小齒輪的轉速3 B必是大齒輪轉速3人的七旬倍。于是第On根軸上的大齒輪的轉速必是第。0根軸上的大齒輪轉速的（-D/d） n倍，即con = 30X （ "D/d） n （1.6）Vn =V0X （ -D/d） n（1.7）當V0>0且（D/d） >1時，隨著n的不斷增加，Vn必將趨于無窮大！也即說：實物的速率 沒有極限。于是

19、，再結合以往的光速成果，可得定理 雖然各種介質中光速的極限是真空中的光速，但剛性齒輪的轉動速率 卻沒有極限！這就是實物的超光速理論！2理論分析2.1剛性齒輪非勻速轉動時的軸間分量為了從理論上推導出剛性齒輪的超光速轉動，需要對裝置的軸間分量作定量的分析。 為了便于研究，這里只考慮每根軸上大齒輪的分量，而對小齒輪的分量暫且忽略不計。從(1.5)式，可得旋轉軸 上的大齒輪 薪與軸上大齒輪00的轉速關系式。Vn=V0X(-10)n(2.1)對于繞定軸轉動的大齒輪，其線量與角量的關系式為Vn =R 3 nn 3 n= co °X _10)(2.2a)于是在一定的時間t內，(n軸與軸上大齒輪轉過

20、的角度關系為：9 n= 0 oX(-10)n(2.2b)對于(2.2a)式，兩邊對時間求導，可得 軸與軸上大齒輪間的角加速度關系式(2.3)3 n= 3 0N T0)n由于齒輪蠟是等大的薄圓柱體，故其轉動慣量為2 .12J n= R dm = mR =J0 (2.4)2結合(2.2a)式和動量矩公式Ln= Jn W n ,可得軸間動量矩分量為Ln=L0XT0)n(2.5)再結合轉動定理 M=dL和(2.5)式，可求得軸間力矩分量為 dtMn=MX(T0)n(2.6)如果轉動齒輪An受到的作用力Fn沿齒輪的切向方向，必有Mn=Fnx R= F n Rsinv Fn, R> = F n R結

21、合(2.6)式，可得齒輪 加速時受到的合力分量Fn=F0%-10)n(2.7)由(2.7)式，可求出每根軸上齒輪n受到的總和力nnF 總和二£ Fn =F0£ (T0)n(2.8)FFn。由于純合力FFn即加n nn ni=0i =0很明顯，Fn> F總和，因此F總和不是加在齒輪上的純合力在齒輪裝置上的總合力 F總合，所以F總合>F總和。軸上的大齒輪 A）以及軸上的大齒輪的和力分量各為F總和F0-Z (-10)n i 0(2.9)匚_ F總和 rn-nz (-10)ni =0nX( T0)(2.10)為了求出加在齒輪上的總合力，需要作如下考慮：由力矩對定軸的角動

22、量公式tMdt =J 3 - J 3 0 t0可得：齒輪組的單個大齒輪An的角動量tf Mndt = J ton co n- J co 0考慮到齒輪是由靜止開始加速的事實，因此to=0, 30=0,又由 J n= Jo= mR2,由上式2可得齒輪An的動量矩tj0Mdt =-mR2co n2受到的力矩 Mn=Fn x R= F n R sinv Fn, R> = Fn R代入上式可得:t L ,1.10 Fndt - 3 m R w n設作用在帕的力為恒量，則上式應為:Fn t= m R w n2由于每個大齒輪 存在著各不相同的動能En,因而應對應著各不相同的純動量矩（即角動量的絕對值）

23、Ln ；在An）的形狀、大小、質量完全一樣的情況下，這些Ln對應著相應的純角速度| 3 n| ,因而也應當對應著相應的純力矩Mn ;每個&n半徑相同、作用力均垂直于半徑，因而Mn必然對應著相應的純力Fn 。當F0>0時，由(2.7)可求得(2.11)Fn = F0XI0n這些觀點結合上式可得Fn t= m R| w n|(2.12)2于是，可求出加在大齒輪®的純合力n1nZ Fn = m R£ I 3n|(2.13)i O2ti 0)很明顯，這個純合力即加在所有大齒輪上的驅動外力,也即是驅動所有大齒輪轉動的總合力F總合o 于是nF 總合=Z |Fn(2.14)

24、i =0再結合(2.7)式，可得驅動大齒輪轉動的外加總合力nF總合=Fq£ 10n(2.15)i =0由(2.11)、(2.14) 、(2.15)式，可得大齒輪 A0和受到的純合力分量各為F0= n總合(2.16)' 10ni =0Fn = -F M0n(2.17)10n i =0實驗證明：在F總合一定時，隨著n的增大，大齒輪 ® 的轉速co。將變慢。定性分析認為：3 0的變慢是由于大齒輪 A0上的合力矩 M0的減少引起的，而 M0的減少是由于大齒輪00上的合外力F0的減少引起的；再結合相應的定量分析可知：當 A0由靜止開始運動時，由3 0=80t, M=3 0J0

25、,可得加在大齒輪 ®上的合力矩M = J0CO 0/1再結合（A0上的力矩式 M=F0X R=FRsin < F°, R> =RR,可得(2.18)0=J 0 co 0/ R t可見：當3 0變小時，F0也跟著減小,這與（2.16）式的結果一致，因而理論能與實驗結果較好地吻合。考察齒輪（）的線量與角量的關系式V n=R 3 n,結合（2.3）式可得：® 的加速度有如下關系切向：aTn=R 3 n=R 3oX(-10)n(2.19)法向：a, n=V2n/ R = R3 2n=Rco20M02n(2.20)由轉動定理M=J3 ,M=-dL ,結合（2.

26、4）式，可得軸間的轉動力矩分布 dtMn=J0 3 nMn=dLn-dt于是可得軸上大齒輪）的動量矩定理Mndt= J0Wn-J0COA（2.21）其中3 為齒輪（An的初角頻率。考慮到齒輪（An是從靜止開始運動的，可得 CO A=0,于是軸上大齒輪 婭的動量矩定M ndt = J 0w n再結合(2.2a)和(2.4)式，必有一-一n 12nfMndt = J 00 0(-10) =-mR2co 0X(-10)(2.22)2為了了解各軸上大齒輪 An的能量變化，還需要研究各軸間能量分配。由軸間齒輪 的力矩做功 W=/ Md。n,以及齒輪An的轉動動能Ei=1 JnW2n,可得軸間齒輪Rn繞定

27、軸轉2動的動能公式W= Jnco nJn w 22再結合(An由靜止開始轉動的事實，可得W=1Jnco2n2于是1 . 2V0= J0 co 02再結合(2.2a)和(2.4)式，可得(0軸與®軸上齒輪)的能量關系W= W0X102n于是軸間齒輪的功率分布遵循如下規律：2nNn=N0X10(2.23)(2.24)考察(2.23)式，可得每根軸上大齒輪 )的總能量nnW總=x Wn= Wb' 102ni =0i =0于是，得。軸上大齒輪(S)的能量分布規律：(2.25)W=n“ 102ni =0W=n2n. 10(2.26)i =02.2勻速轉動時平衡摩擦力的動力分布考察(2.

28、21)式，當M=0時，J03n=恒量，這時每根軸上的大齒輪處于勻速率轉動狀O由于本實驗設計采用的是滑動軸承，而且又是在空氣中做此實驗，加上相互間接觸的大齒輪和小齒輪間的角速度不同，因而或多或少存在著一點摩擦力。摩擦力在每根軸上的分布規律，無疑會影響到本實驗的正常進行。因此，研究摩擦力的軸間分量是很有必要的。雖然每根軸上大齒輪®的轉動速率各不相同，但它們處在勻速率轉動時，合力矩為零。因此，在有摩擦力存在的情況下，要維持裝置的勻速率運行，必須有平衡摩擦力的外在動力； 這種平衡摩擦力的外在動力分布，無疑與摩擦力的軸間分布規律是一樣的。為了簡單形象地分析各個齒輪勻速轉動時平衡摩擦力的動力分布

29、，本處以圓代表齒輪如圖：其中大齒輪 頷須、®)/)、的齒數均為100齒,小齒輪B1、B2、3、Bn的齒數均為10齒，Bnf 61定在同一根旋轉軸 上，與(Bn+1)有效接觸，箭頭A4B4A2B3A3 一 表小齒輪的旋轉方向。A4假期用在齒輪 ）上的旋轉外力（切向力）為 f0,則由于頻勻速轉動，以及定滑輪 原理（須也可看成定鄴）可知：與 A0相接觸的小齒輪B1的作用力必為f。；再由 牛頓第三定理可知： 須作用在B1上的切向力必為-f o,又根據B1與（A1固定在同一根軸 上，以及B1勻速轉動的事實，結合輪軸原理，得到B2作用在A1上的切向力為f 0 mo 1 又由牛頓第三定理推知：作用

30、在 啦上的切向力應為f i = f o io1 ,結合輪軸原理，得到d3作用在A2上的切向力為f2= f i mo 1= f oxi。-2以次類推，可總結出下表：An對B n+1的作用力B n+1對An的作用力Ao-B1-f oBiof oA1 一 B21f oX 1o 1B2 一 A1-1-f oX 1o 1A2一 B3-f oX 1o 2B3 一 A2f oX 1o 2A3一 B4f oX1o 3B4 一 A3-f oX1o 3A4一 B5一一 一4-f oX 1o 4B5 一 A4f oX1o 4An-B n+1( 1) n+1foX1o-nB n+1 An( 1)n f oX 1o n

31、可見：大齒輪 對小齒輪（B n+1）的作用力為:f n = （-1） n+1 f oX io n（2.27）反之，小齒輪（B n+1）對大齒輪的作用力為：f n ' = （ 1） n f oX 1o n（2.28）于是結合（2.2b）式，可得在一定時間t內，對于能量的傳遞，第 根旋轉軸上大齒輪為克服（Bn+i）的阻礙（或其它摩擦力）而消耗能量必為W n=/Mnd9n=/f, n Rd 0 n=f(-1)n (f ox 10 n)Rd( e ox( - 10) n)=f (f 0X 10 - n) Rd ( 0 0X10n)=f f o Rd 9 o= / M o d=W！2.29)也即

32、說：當每根軸上的齒輪都勻速轉動時，平衡摩擦力的動力在每根軸的大齒輪的能量完全相等；而且，消耗在大齒輪Q的總能量為W = (n+1) W o=(n+D f M o d 0 o=(n+1) f f o Rd。o=(n+1) f f o Rd (coot)=(n+1) f f o Rsodt=(n+1) f o Rwo f dt=(n+1) f oVot ( 2.3。)由（2.27）和（2.28）式，可得大齒輪（An-J作用在小齒輪 上的力f#n = f (n -1)'= (1) n- f oX1o 用 F=(1) n f oX1o同理結合（2 . 2b）式，可得在一定時間t內，對于能量的傳

33、遞，第 根旋轉軸上小齒輪為克服摩擦力而消耗能量必為Wn= / Mnd ° n= / f #nrd 0 n=f (T)n-foX1o1n rd (。oX (- 1o)n)=f (f oX 1o1 n) rd ( 0 oX1on)=10 f f 0 rd e 0=10 J f 0( R/10)d 9 0f oRd 0 0=/ Mode o=Wo(2.31)當每根軸上的齒輪都勻速轉動時，平衡摩擦力的動力在每根軸的小齒輪完全相等；而且，消耗在小齒輪W總=(n+1) W=(n+1) f M!0 d 9 0(2.32)于是，當每根軸上的齒輪都勻速轉動時，平衡摩擦力的動力在n根軸的小齒輪 B）和大

34、齒輪W總 + W總=(n+1) W0+ (n+1) W0=2 (n+1) W(2.33)3理想情況下的動力數據分析在裝置保持絕對的剛性、無阻礙性摩擦力、無空氣阻力的理想情況下，當軸上的大齒輪0的轉速為D/d =10 時,一、 nVn=V0X （ 10按照數理邏輯，只要 V0>0,隨著n的增大，必然存在著超光速的現象。但是，物理學要求 我們必須利用現有的技術手段來達到超光速，才能讓所有的人信服。為了實現這一目標，還得需要從作用力或者能量的角度加以考慮。由于齒輪（A0是從靜止開始運動的，因而它應服從公式（2.22），取n=0,有_ _ .12f M 0dt = mR w 0（3.1）2令&#

35、169;軸上的大齒輪（A0在加速過程中受到恒力矩的作用，即乂=恒量，則從0時刻到t時刻，必有M）t= mR2w 02又由于M=F)X R=FRsin<F0,R>=F0R故有F0t= 1 mR 3 0(3.2)2于是 a 0=2F0t/ mR(3.3)再結合(2.16)式，可得(0軸上大齒輪&0的角頻率3 0=:總合X2t/ mR(3.4)“ 10n i z0因為當 軸上的大齒輪 ® 在轉速3 0=1r/s(車t/秒)時，逋)軸上的大齒輪(A 10)的轉速(指線速 度)即可以大于2倍真空中光速，所以可以令 0=1r/s=2 兀 rad/s(3.5)把(3.5)代入(

36、3.4)式，可得所有大齒輪 的轉動沖量 nF 總合t=兀 mR 10n(3.6)i =0于是在忽略摩擦阻力的情況下，所需要的合外力為nF 總合=(兀 mR 10n ) /t(3.7)i=0考慮到本實驗中大齒輪 的半徑R=1cm厚度h=0.5mm,如果為鋼制齒輪，則可以求出 單個齒輪的質量為mF p v= p sh= p 兀 Rfh=7.9g/cm3x 兀 x 1cm2 x 0.05cm=1.24g=1.24 X10-3kg(3.8a)代入(3.7)式，可得：-3-2 n °F 總合 t =3.14 X 1.24 X 10 X1X10 2 10ni =0=3.9X10 v 10ni =

37、0由于n=10時)n10Z 10n =1.1 111 111 111 X 10 Nl- S(牛頓秒)i =0這時F 總合t=4 .33 333 333 329 X1QN- S(牛頓秒)討論：當 t=1h=3600s 時，令 g=10N/kg,必有F 總合=120.370 370 369 牛頓=120. 4 牛頓=12.04 kg 力 （3.8b）這個力作用在半徑只有 1cm、厚度只有0.5mm的鋼制齒輪上，可能會損壞齒輪，故不可取。當 t=10h 時，令 g=10N/kg,必有：F總合12.04牛頓=1.204kg力（3.9）這個力完全可以勝任實驗要求，故從理論而言，只要滿足（3.9）的合力，

38、連續對齒輪（A0加速10h時，就可以使軸上的齒輪（A10）以超過2倍真空光速的速率轉動。如果我們能保證齒輪的絕對剛性（理想化模型），那么實現超光速的目標將是必然的事。這一點，我想提醒力學界：不要以為狹義相對論中的極限速率論是打不破的真理！超光速實驗設計的結果一旦被最后證實，力學中所謂的質-速公式m01-(v)2c必然不能成立！希望那些善于質疑并勇于接受新思想的科學巨人能用本實驗裝置對目前的力 學基礎作一個新的考察。4小齒輪®n對實驗的影響由于小齒輪在高速轉動時存在著轉動慣量，因而它加速時應有合力矩；合力矩做功，使 小齒輪具有相應的動能，這些動能有可能影響到實驗的成敗，因而研究小齒輪的

39、動能分配規 律，也是實驗過程中值得注意的問題。由于小齒輪Bn的齒數d只有大齒輪An齒數D的1/10,因此，小齒輪的半徑 r也只有(4.1)大齒輪半徑R的1/10,即r=R/10對于齒輪An,其厚度h=0.5mm,令小齒輪的厚度 h=0.5mm,則小齒輪的質量m/= p v/= p s%= p 兀 lh結合(4.1)和(3.8a)式，得(4.2)m/=mx 10-2于是軸上單個小齒輪配的轉動慣量J/n=1m/r2=1mR2x 10-4=JnX 10-4（4.3）22其中Jn為6）軸上大齒輪n的轉動慣量。這樣，（n軸上單個小齒輪 前從靜止到運動的過程中的轉動動能E n= J n GJ n= Jn

40、GJ n X 10 = E n X 10(4.4a)22可見：小齒輪Bn的轉動動能E/n只有大齒輪n的轉動動能En的萬分之一。由(2.23)可得：大齒輪An的轉動動能公式En= Exi02n,結合(4.4a)可得：E/n= Eo00(4.4b)于是所有小齒輪的總能量 nnE息=z E，= E0Z 102ns(4.5)i =0i 0由功能轉換原理，可得外力對小齒輪做功 nnW'總=Z Wn/ =W0Z 102n”(4.6)i =0i =0再結合(2.25)式，可得小齒輪 )和大齒輪(An各自擁有的總能量關系W、= W 總 X10-4(4.7)考察(3.7),并結合(4.1)(4.2) 式

41、，可得：小齒輪上的需要的總合力/ n n-3" n- 3F 總合=(兀 mr£ 10n ) /t=(兀 mFR< 10 Z 10n )/t = F 總合 X 10(4.8)i =0i =0于是忽略摩擦力的情況下，對于小齒輪)和大齒輪An來說，它們總的合外力和總能量應分別為F總合+ F，總合=(1+10 ) F總合(4.9)/一4、W總合+ W，總合=(1 + 10 )W總合 (4.10)5齒輪的離心力與實際材料的關系問題齒輪在高速轉動時，可能會由于實際材料的分子間引力不夠， 使得實際的分子引力小于 理論上需要的分子間引力， 從而使一部分分子出現離心運動的現象，希望實驗

42、人員務必注意這個問題。另外，由于向心力公式只適合于某質點(或可看成質點的物體)的向心力，而齒輪的質量無法集中于非軸心的任一點，因而在研究高速轉動齒輪的分子引力與離心力的關系時，務必注意這個離心力是少數分子的離心力，而不是整個齒輪質量的離心力。由于本文作者水平有限，還不能解決這個問題，故提出來望有關專家解決之。6理論與實驗提示本理論雖然從數理邏輯上論證了理想情況下的超光速理論，但未對齒輪的離心力和材 料的關系問題作任何分析，因而本理論是不完美的，有待進一步的分析研究。本文的作者利 用電能表中的部分齒輪(100齒和10齒)和原有的金屬支架，進行了拆裝組合，并靠食指搬動齒輪A0,驗證了軸上的大齒輪（

43、100齒）的運轉，因而肯定地推斷出：即使靠人人 也能使軸轉動。但由于齒輪裝置存在著一定的摩擦力， 以及傳遞的能量應當守恒，因而A0軸在人力作用下能否達到1 轉 /秒，還不能主觀確定，有待進一步的實驗證實。另外，當齒輪（A0以i車秒的速度轉動時，隨著旋轉軸n的逐漸增加，軸上的大齒輪n的轉速將 逐漸達到光速、超光速，按照傳統的動能公式，的能量十分巨大；再考慮到齒輪的離心力公式和齒輪實際的材料問題，齒輪必然分崩離析，一部分物質將沿著齒輪的切線方向高速飛出；而且，在此高速情況下，實物是否會向光能轉化，也還是個迷。因此，有關人員在做此實驗時，一定要注意安全，防止被高速飛行的顆粒擊中，同時也要防止因實物向

44、光能（包括熱能） 的轉化而造成的爆炸？如果本文中的齒輪大小和實際的材料強度影響到實驗的正常進行，可根據實際情況將齒輪適當放大。這一方面可以驗證超光速理論是否正確，另一方面也可對各種材料的強度和其轉速關系作相關的研究。7 附帶說明本實驗的關鍵是：（ 1 ）保持裝置的有效剛性，即在一定的外力作用下和傳動過程中，裝置不發生形變；（ 2）齒輪間的有效接觸，即相互接觸的兩個齒輪間距合適，松緊適當，以便有效傳動；（3）主動輪 ® 的轉速為1r/s （轉/秒）。如果能保證以上要求，本實驗就算成功。 （ 4）作者在空氣中作此實驗時 ,已經聽到了“唬唬”的摩擦聲；因此,如果當空氣摩擦力影響到齒輪轉速的

45、時候，請在真空中作此實驗！ （5）為了讓齒輪A0能在人力作用下達到 1轉/ 秒的轉速，需要設計一個 1000齒、半徑為10cm并且帶有搖柄的啟動輪，或者設計一個 電 力帶動的啟動輪，使啟動輪與 軸上的小齒輪B0能有效地接觸；這樣，當啟動輪在 1秒鐘 內稍微轉動一個小的角度（如 0 =3 6°）時，主動輪 ）的轉速即可達到1r/s （轉/秒）。8 關于下述兩種超光速觀點的批判目前， 物理學界限于自身認識水平的不足，對物質的速率問題還存在著兩種不同的觀點：即極限速率論和超光速論。持有極限速率論的人認為：一切物質的極限速率為真空中的光速；其理論基礎是相對論。持有超光速論的人認為：物質從理論上可以突破真空光速；其理論基礎是直杠桿（