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【讨论】光速不变原理有实验证据吗?
[楼主] 作者:黄新卫  发表时间:2008/02/13 12:48
点击:1817次

光速不变原理有实验证据吗?

    爱因斯坦在1905年发表的论文《运动物体的电动力学》中提出了两个基本假设:1相对性原理;2.【光速不变原理:在所有惯性系中,真空中的光速具有相同的量值c。也就是说,不管光源与观察者之间的相对运动如何,在任一惯性系中的观察者所测量的真空中光速都是相等的。】
    第二个假设与实验结果一致,但显然与伽利略变换不相容。爱因斯坦以这两个基本假设为基础,导出了能正确反映物理定律的相对性变换式。(以上内容引自高等教育出版社1982年12月第4版《普通物理学》3,由程守洙、江之永编写)

    光速不变原理是指什么?是指所有介质如真空、玻璃、水、空气中光速都相同吗?显然不是。是指同一介质中光速各向同性吗?也不是,如果是,那么我们也可以说声音速度不变。光速不变原理是指在所有惯性系中,真空中的光速具有相同的量值。
    按照常规逻辑思维,如果在一个惯性系中测量的光速v=c,那么在另一个惯性系测量的光速v=c±u,u为两个惯性系之间的相对运动速度。狭义相对论的光速不变原理与常规逻辑思维相违背,这引起了众多质疑。可是相对论的支持者却逐渐占了上风,声称光速不变原理得到大量实验证明,没有一例与之相违背,因此必须放弃常规逻辑思维,才能领会相对论的深奥。

    那么我们考察一下历史,光速不变原理有实验证据吗?
    张元仲在《狭义相对论实验基础》一书中这样说:对于爱因斯坦的光速不变原理(光在真空中总是以恒定速度c传播着,这个速度与光源的运动速度无关),可以分以下几个方面进行检验:(1)光速是否与光源的运动速度无关;(2)各种不同频率的光波的传播速度是否相同;(3)光速是否各向同性;等等。
    再看书中列举的实验,有三大类型:
    1.闭合光路实验,包括迈克尔逊--莫雷实验、Jaseja等用氦--氖气体激光器做的迈克尔逊--莫雷型实验、回路干涉仪实验、Kennedy--Thorndike实验等;
    2.单向光路实验,包括两梅塞实验、转动圆盘的穆斯堡尔效应实验、两莱塞实验等;
    3.运动光源实验,包括双星观测、干涉仪实验运动介质实验、高速微观粒子的γ辐射等。
    张元仲研究员还这样说:在这方面所做的大量实验,其目的是检验光速是否各向同性以及光速与光源运动是否相关。正如后面论证的,至今实验检验的只是回路光速的不变性。

    请注意:
    以上闭合光路实验和单向光路实验只是证明,地球表面测量的光速具有各向同性的特征,而运动光源实验只是证明光源运动不影响光速。而没有一个实验证明,观察者相对光源运动,测量的光速仍然不变!
    以上所有实验都是在地面这一个近似惯性系进行的,而没有一个实验是把观察者置于另一个相对地面运动的惯性系来检验光速是否还是c!
    只在一个惯性系做的实验,能证明在所有惯性系中结果都相同吗???
    【光速不变原理:在所有惯性系中,真空中的光速具有相同的量值c】,这一基本假设没有得到任何实验证明!

    有人会问:运动是相对的,观察者相对光源运动和光源相对观察者运动有什么区别吗?
    当然有区别!观察者位于地面不动,而声源相对地面运动,观察者检测到的声波速度是恒定的。而声源位于地面不动,观察者相对地面运动,观察者检测到的声波速度还是恒定的吗?我们能根据声源相对地面运动、观察者检测到的声波速度不变,就断定观察者相对地面运动、检测到的声波速度还是不变吗?

    可以看出,狭义相对论的【光速不变原理:在所有惯性系中,真空中的光速具有相同的量值c】,没有得到任何实验证明!
    《世界上严肃的科学家冷眼看待相对论》一文中,著名的物理学家康特(W.Kantor)剖析了60多个相对论"实验验证"的第一手资料后认为:"全都基于错误的方法或无效的逻辑"。我想康特剖析的60多个相对论"实验验证"应该包括以上众多光学实验。
    如果硬要说迈克尔逊--莫雷等实验是证明光速不变的有力证据,那么也可以说太阳从东方升起、往西方落下,也是证明地球中心学说的有力证据!



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《从真实同时推导出有别于伽利略和洛伦兹的新变换》http://bbs2.xilu.com/cgi-bin/bbs/view?forum=newphysics&message=10472
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 [2楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/02/13 15:05 

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[楼主]  [3楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/02/13 20:05 

【第二个假设与实验结果一致】,是教科书的说法。教科书把迈——莫实验等都说成是证据,我已经在上面分析了,没有一个实验是证明不同惯性系中光速相同的。

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 [4楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/13 20:15 

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[楼主]  [5楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/02/13 20:28 

不能说都是否定光速不变原理的,但是确实不是证明光速在不同惯性系不变的。

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 [6楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/13 21:10 

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[楼主]  [7楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/02/13 21:18 

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 [8楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2008/02/14 00:13 

2.单向光路实验,包括两梅塞实验、转动圆盘的穆斯堡尔效应实验、两莱塞实验等;
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张元仲书中分析单向光路实验(两梅塞实验、转动圆盘的穆斯堡尔效应实验、两莱塞实验)时有误。实际上,单向光路实验在相对性原理框架下,严格证明了光速不变。
 [9楼]  作者:silin007  发表时间: 2008/02/14 07:26 

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[楼主]  [10楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/02/17 12:46 

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 [11楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/17 22:31 

我仔细看了一下《狭义相对论实验基础》,可归结为三类:
1、M-M实验(包括类M-M实验),
2、sagnac干涉仪(包括双频干涉--激光陪频),
3、横向多普勒效应,

==========================================================
1、M-M干涉仪:
a、M-M实验书里说的很清楚了,最小上限为:1500米/秒,
b、书中的“Shamir和Fox(1969)用两根透明固体细棒”实验最接近光纤M-M实验,
灵敏度达到“10^-5个条纹移动量”,这是相当高了,但估计细棒长度有限?
所以书中并没有给出该实验的上限值,
c、互垂微波谐振腔和互垂激光谐振腔实验属于类M-M实验,其实原理已经是完全不同了,
激光驻波干涉与谐振腔相对以太的运动会引起怎样的频率变化似乎还没有理论分析可查?
也许可以从“光纤谐振陀螺”理论中找到答案?
不过据说现在这种只需要很短光纤的谐振型陀螺还不是很稳定,以后可能会成为很有前途的装置,
书中给出的上限是:950米/秒,

2、sagnac干涉仪:
这个就不必说了,臂长显然不够,也许他们不知道“迈-盖实验”的结果?这很奇怪,

3、横向多普勒效应:
a、属于装置平动(原子钟平动实验),这与我们的“大铁盆实验”是一个道理,
书中也认为微波的传播方向会产生偏斜,可是偏斜的方向是顺“以太风”方向的,可能问题就出在这里了,
这个问题说过几次了,估计与“横向sagnac”特殊性有关,不再重复,
而且按照以太论,光波的多普勒效应与声相同,所以没有横向多普勒效应,那么要检验什么就不知道了?
(上限:30米/秒)
b、属于装置转动,这个在“大铁盆实验”中很容易看到光点的偏移,不过空气惯性的影响也要考虑到,
但是要测量地球自转,旋转半径可能需要很长才行,而且也存在那个“光束偏斜”问题,
而且也无法检验经典理论不承认的“声横向多普勒效应”,
(上限:1.6米/秒)
c、属于装置转动,虽然此实验给出的上限最小:0.9米/秒,但也还是存在上面说过的问题,
三个实验使用的公式都是:差频的相对改变Δυ/υ≈uv/cc,
我不知道这个公式是怎么来的,还请各位指点一下?
都知道相对论的横向多普勒公式就是“时慢公式”:t= T/sqr(1-vv/cc),
显然推不出这个公式呀?所以这个Δυ/υ≈uv/cc是怎么来的呢?
(上限:0.9米/秒)



 [12楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/17 22:48 

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 [13楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/17 23:05 

这么高精度的实验,怎么连计算公式的出处都难找吗?
总不至于是硬给经典多普勒加上一个“横向效应”吧?有点晕,
 [14楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/17 23:48 

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 [15楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2008/02/18 08:37 

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 [16楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/18 16:21 

对【12楼】说:

 

好象是这么回事:

假设:垂直于原子束的光程为L(一个垂直金属管),电磁波与原子束的夹角=A,
如果射入管道内的电磁波角度发生微小改变,则L变成偏斜的L',
假设L'/c=T,

已知:原子束速度=u,以太速度=v,那么:cos(A)=vT/L',

经典多普勒公式:f1= [c/(c-u)]fo
对于任意角度下有纵向分量形式:
f1= [c/(c-u*cosA)]fo
=[c/(c- uvT/L')]fo
=[1/(1- uv/cc)]fo


Δf= f1 - fo = [1/(1- uv/cc)]fo - fo
= [1/(1- uv/cc) - 1]fo
= [cc/( cc-uv ) - 1]fo
= [uv/( cc-uv )] ]fo
= [1/( cc/uv -1 ) ]fo
≈ (1/cc/uv)fo
= (uv/cc)fo

 

 

 [17楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/18 17:27 

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 [18楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/18 18:43 

对【17楼】说:

    你的“大铁盆实验”精度已经足够了,把你的装置用“三点成一线”来解释:激光器内的“反光点”(即反射镜)、“聚焦点”或半透明出光镜(我连名字也记不清了,大意如此)和光电管上的采光点。

    在谐振腔内不同位置点的原子发光都要汇集到反射镜与半透镜之间形成驻波,在没有横向漂移的前提下有一个确定的共同反射镜而形成的驻波方向是确定的,当出现横向漂移时就会在原来的反射镜与半透镜之间出现一个偏转角而难以形成驻波,于是反射镜上的反光点必须朝漂移的逆方向偏转反射才能形成与谐振腔相同方向上的激光驻波,这种方向上的偏转一直保留到光电管上的采光点始终不变,因而横向漂移效应消失了。

    以上的证明过程要注意一点,就是“朝漂移的逆方向偏转反射”指的是在以太中静止的观测者所“看到的”,而与实验室一同运动的观测者“看到的”方向始终没有变化。

    还有一个观测事实,就是在实验过程中每次转动方向时的光电压都会不稳定,要等谐振腔的驻波方向调整好以后(应该是与接通电源到激光驻波形成过程所需时间),具体这些现象你比我清楚。这种“零偏转”的基本原理我也曾向你和志新解释过,即使是实验精度再提高10个数量级也是测不出横向漂移效应的,希望这一次的解释能使你满意。



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相对论一派胡言 物理界混淆是非 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真
 [19楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/18 21:22 

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 [20楼]  作者:hudemi  发表时间: 2008/02/18 21:54 

老杨:
测465M/S的实验结果是现成的,已经测到!关键是怎样解释,或者说看相对论有没有可解释的退路。
 [21楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/18 22:33 

“已经测到!”是什么意思?你是说用光纤陀螺已经测到了?
我现在说的是用标准的M-M干涉仪测量出465m/s,这你知道的呀?
 [22楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/18 22:37 

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 [23楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/18 22:42 

对【20楼】说:
    我相信,可是难道象我国的“科共体”们刻意隐瞒迈-盖实验那样找不到公开资料?都来搜索“Generalized Sagnac Effect”试看?

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 [24楼]  作者:hudemi  发表时间: 2008/02/18 22:44 

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 [25楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/18 23:11 

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 [26楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/18 23:40 

“我相信测量地球自转是完全可能的,但是现在把“上限”停留在0.95km/s的水平,我认为其目的只是为了否定30km/s的效应,而地球的自转效应都明知已有“M-G实验”结果就无虽再做这种花钱不讨好的类似同样实验了,”

好象还不是这么简单,否则也没有必要再做精度更高的3个横向多普勒实验了?
估计是正方与反方各做各的实验,用以证明各自的理论,
张元仲显然只挑选对相对论有利的实验,
而我们需要寻找或继续那些对加利略时空有利的实验证据?
也许支持加利略的学者没有意识到测量出465的意义何在?

这个老黄搞什么鬼?其他回路不就是陀螺了吗?这还要想几天吗?
 [27楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/18 23:57 

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 [28楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/19 00:08 

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 [29楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/02/19 00:34 

对【28楼】说:
    我说是他张冠李戴弄进来的,写得清楚无非是想把官冒戴得象模象样,后面他不是又承认这冒子不是他的了吗?

    事实上多普勒效应的频率并不能代表速,声源运动时频率改变却并不影响速度,现在将光速定义为频率与波长的乘积是错误的,地面东西方向之间存在波长差异却因为这种循环定义而无法区分,所以才使人们不能接受东西方向存在光速差异的事实。

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相对论一派胡言 物理界混淆是非 时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真

 [30楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/02/19 00:42 

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