|
论迈克尔逊-莫雷实验失败的原因 广东省博罗县高级中学（516100） 林海兵 摘要：迈克尔逊－莫雷实验并没有失败，只是人们不知道暗物质（以太）在太空中的运动形式。对实验错误的认识必然导致错误理论建立，相对论就是这一个建立在还来不及正确解释的实验基础上的理论，基础就错了的理论会是正确的理论吗？！ 关键词：迈克尔逊-莫雷实验，整体天体，运动实体，暗物质（以太），中性子，密度梯度，绝对空间，绝对参照系 1 参照系与绝对参照系为了描述物体的运动，我们首先必须选择一个认为静止不动的物体（系统），并把它称为参照物（系），然而才能根据这个参照物建立相应的坐标系，只有这样，我们才有可能对运动物体每一瞬时在空间的位置进行描述，也才有可能建立描述物体运动的数学函数——位置-时间函数。通常这种数学函数的表达式因我们所选择的空间坐标系不同而异，如果选择了三维直角坐标则函数为 ， ， ；如果选择极坐标系则函数为 ， ， 等等。人们到底选择哪一种坐标系，这与人们所确定的研究对象有关，还与研究对象的运动形式有关，当然还与参照系物体有关…… 参照系的选择对于物体的运动、物体运动的描述等等都显得特别地重要。正因为如此，近代物理学的研究，物理学家们都要花大量的心血于此，特别是——宇宙空间是否存在着一种绝对静止的物体？ 牛顿在建立经典力学时，他虽然没有对这种绝对静止的物体进行任何讨论，但是，在牛顿的骨子里已经默认了这种物体的存在，所以牛顿的经典力学是一个绝对的力学，牛顿的空间是一个绝对的空间，牛顿所选择的参照系是一个绝对静止的参照系，牛顿所描述的运动也是绝对的运动，尽管牛顿没有指出这种绝对静止的物体是什么，它以怎样的形式存在。 于是，牛顿以后的人们开始了牛顿所没有做过的工作——寻找这种绝对静止的物体！ 2 地球相对于“以太”的运动宇宙中这种绝对静止的物质是什么呢？人们假设这种物质叫“以太”，它是一种绝对静止的物质，麦克斯韦还认为它是电磁波的传播媒质呢！我们知道——地球以 的速度绕太阳公转；地球还随着太阳系以 的高速绕银河中心绕转；银河中心、太阳、地球等等构成的银河系又以 高速运动……如果真的存在绝对静止的“以太”，那么，我们如何描述地球的运动？地球的运动速度到底为多少？如果我们在地球上能够观察到 的“以太”风，这能不能说“以太”与太阳具有相同的绝对静止状态？如果我们在地球上能够观察到 的“以太”风，这又是否意味着银河系中心与“以太”也具有相同的绝对静止状态？同样的，我们地球上可以观察到 的“以太”风呢？哪又将如何……如果我们在地球上可以观察到 、 、 ……的“以太”风，哪么地球的运动速度到底又是多少？又是否存在绝对静止的“以太”呢？ 在那个年代，人们并没有考虑得那么深，只是想到了地球绕太阳的公转，如果真的存在这种绝对静止的“以太”的存在，在地球上就一定观察到 的“以太”风。于是迈克尔逊-莫雷1887年设计这一套测量“以太”风的实验方案。 3 迈克尔逊-莫雷实验为了论述的方便，笔者在此先说明迈克尔逊-莫雷实验的原理：由于“以太”的运动，使得光波在“以太”中的传播速度发生变化，实际光速 等于静止“以太”中的光速 与“以太”速度 之矢量和 （迈克尔逊、莫雷实际上已经默认了“以太”是光波的传播媒质）。当一束光以平行于“以太”风的方向运动，逆着“以太”风方向传播的光速为 ，而顺着“以太”风方向的光速则为 ，故光从发射到回到原点的往返时间为（如图（1）所示）：图（1）（实验中光源和镜面相对于地面静止） 式中 为地球相对于“以太”的运动速度，即“以太”风速。当光线以垂直于“以太”风方向往返运动，注意到由于“以太”风速的影响，使光的实际传播方向发生变化，此时，如果仍然要求光能够垂直于镜面入射与反射，则要求发射光线方向与光的实际传播方向夹角为
5 整体天体周围的中性子密度梯度场根据笔者以上暗物质假说，由于整体的中心不断地把暗物质中性子合成为物体原子等其他粒子，并且不断把中性子分解为电性子，这种运动使整体天体中心的中性子密度降低，在整体天体中心周围的空间形成了一个指向天体中心的中性子密度梯度，于是，在整体天体周围空间中性子以及其他以中性子为主要构成成分的物体（几乎所有的宏观物体都的主要构成成份都是中性子，它们都是整体天体核心运动的产物）都因中性子密度梯度决定的属性加速运动。整体天体周围的中性子密度梯度空间就是牛顿力学中的“引力”场空间，物体在这种所具有的属性力就是牛顿所说“万有引力”。由此可知，中性子在整体天体周围空间的运动是指向天体中心的扩散运动（如图4所示）。应该注意的是，并不是整个宇宙空间都存在整体天体的中性子密度梯度，从数学角度来说，中性子密度梯度可以延伸到整个宇宙空间，但是由于没有天体的自由空间也具有一定密度的中性子，这个密度将成为整体天体中性子密度梯度场的密度上限，也将成为整体天体运动实体的最大范围（即图4中的最大虚圆大小），超过这个范围的中性子密度梯度为零，物体将不再受整体天体的中性子密度梯度场的作用。如果宇宙中只存在这么一个整体天体，那么在其中性子密度梯度场之外的中性子将真正地处于绝对的静止状态。图4中各同心小圆是中性子密度梯度场中密度相等的地方。6 整体天体周围中性子密度梯度场中运动的物体整体天体中性子密度梯度场中的运动物体，其运动的中性子环境如图5所示。图中黄色的是中心整体天体，指向整体天体中心的一条条直线是中性子密度梯度线，也是中性子作扩散运动的路线，图中蓝色的是运动物体，大虚圆是整体天体中性子密度梯度的边界线，小实圆是物体的运动轨道。当物体运动时，我们到底应该选择什么为参照系，是中心整体天体？还是整体周围的暗物质中性子密度梯度场中的中性子？还是整体天体中性子密度梯度场之外的绝对静止的暗物质中性子？通常，人们一定会选择整体天体中性子密度梯度场之外的中性子为参照系，因为它们绝对静止，它们是绝对的惯性参照系。在实际应用中，我们可以这样选择参照系——注意到中性子密度梯度场中的中性子只有指向整体天体中心的径向速度而没有切向速度，所以物体的切向运动相对于密度梯度场中运动的中性子为绝对运动，这些中性子构成的参照系是绝对惯性参照系；当研究物体的径向运动，我们才选择整体天体中性子密度梯度场之外的中性子为参照系，这样，物体的径向运动也是绝对的运动。7 整体天体间绕行运动实际宇宙中的整体天体并非只有一个，其数量非常巨大，可以用无数来形容。每一个整体天体的周围有中性子密度梯度场，在这个中性子密度梯度场中又可能运动着其他的整体天体……如图6所示，这就是实际的天体运动情形。在这些成一体系的整体天体中，虽然每个整体天体周围都有中性子密度梯度场，但是，并不是所有天体的中性子密度梯度场都是相同的，通常情况下，整体天体质量越大，中性子密度梯度场的范围也越大，天体表面的中性子密度梯度也越大。所以，小质量的整体天体一般运动于大质量的整体天体形成的中性子密度梯度环境之中，小天体的中性子密度梯度场远远不能到达大质量的天体所在空间位置上，有时虽然大天体也可能在小天体的中性子密度梯度场中，但是，小天体在该处产生的中性子密度梯度非常小，根本不足于对大天体的运动造成根本性的影响。所以，这样形成的整体天体运动体系称为从属型天体运动体系，小天体的运动从属于大天体的运动体系，大天体又从属于一个更大天体的运动体系。从属型天体之间的作用不是相互的，这并不是惯性大小的问题。 8 整体天体运动实体宇宙中随着整体天体一起运动的，并不只有我们能够看见的天体实体部分，还有天体周围的中性子密度梯度场——天体的虚体部分，以及在天体的虚体部分之中的从属于这个天体运动体系的小天体，这三部分一起构成天体的运动实体。组成整体天体运动实体的三部分不可分割、不离不弃、共同进退，它们始终成为天体运动的一个整体。所以中心整体天体运动到哪里，其中性子密度梯度也即时地跟随到哪里，无论距离整体天体多远，只要还在其中性子密度梯度场中，中性子密度梯度场的作用也即时地在从属型小天体上表现上出来。也就是说，整体天体周围的密度梯度场的传播是极速的，不需要任何时间。9 对整体天体运动的描述如果我们要对宇宙中某个整体天体（如图6中绕B运动的蓝色天体）的运动情况进行描述，由上述第6节可知，我们可以选择整体天体B周围的中性子为参照系，虽然这时天体B并不是宇宙中的唯一天体——理想状况天体，其周围没有绝对静止的中性子，但是，在天体B周围一定空间范围内的中性子分布与理想状况天体周围的中性子分布是一样的，因此，我们在描述绕天体B运动的天体运动时，可以把天体B周围的中性子分布进行理想化，认为天体B周围中性子密度梯度场范围之外没有其他天体，即这些空间的中性子处于绝对静止状态，这时，天体B与其中性子密度梯度场之外的中性子处于相同的状态——绝对静止状态，选择它们为参照系则是绝对参照系，则绕天体B运动的小天体所做的运动就是绝对运动。当我们考虑小天体又与天体B一起构成运动实体共同绕A公转运动时，由于天体B虚体部分的中性子的运动情况主要取决于其虚体部分的中性子密度梯度，天体B及其虚体部分的中性子和从属于天体B的其他小天体的运动实体已经构成一部分相当稳定的整体，这个整体共同绕天体A公转运动，所以这时同上一样地天体A及其性子密度梯度之外的中性子作为参照系，这也是一个绝对参照系。这时我们描述的运动，并不只是天体B的运动了，但这绝对不是小天体的运动，而是它们共同构成的运动实体的运动了。由此可见任何一个物体运动，我们可以而且仅可以选择一个绝对惯性参照系对他进行描述，这个参照系实际上是密度梯度最大的暗物质粒子空间。需引起我们关注的是，由于既有向着B中心扩散运动也有向B中心扩散运动的中性子，对于B运动实体绕A运动时，在B周围空间特别是B表面及不远处的中性子是如何运动的？笔者以为，越是靠近天体B，天体B决定的中性子密度梯度越大，中性子的运动情况由天体B决定——指向天体B的中心；反之，越是远离天体B，天体B决定的中性子密度梯度越小，相反天体A决定的中性子密度将增大，中性子既有向着天体B中心运动也有向天体A中心运动，它们的数量将视距天体B中心距离而定。10 对迈克尔逊-莫雷实验结果的解释1887年迈克尔逊-莫雷实验得到了零结果，这并不能说暗物质（以太）的不存在，更不能说明光速不变。注意到迈克尔逊、莫雷的这次实验是在地球表面的水平方向上进行的，而地面起决定因素是地球形成的中性子密度梯度，地面的中性子密度梯度在地球周围的整个空间（因地球而形成的）而言是最大的，这里的中性子的运动都直指向地心，没有任何其他方向的分量，更重要的是这些中性子与地球共同形成了一个运动实体，它们之间没有相互的运动。这就使得到光线在水平面上传播时，速度与方向无关，即可得到光速不变。试问，在这种环境下迈克尔逊-莫雷实验的结果能不为零吗？但是，如果当时迈克尔逊、莫雷他们能够适当调整实验装置的方向，把光线传播平面从水平面调整到竖直面内，如图7所示，实验时使装置在竖直面内旋转，笔者敢于断言：一定可以检测到相竖直向下的“以太”风，这可以证明暗物质中性子是向着地心方向运动的，而且在世界任何地方都有相似的结果。1921～1925年美国物理学家米勒重做迈克尔-莫雷实验得到了0.33的结果，这相当于观察到了 的“以太”风。我们需注意的是，米勒的实验地点并不在地面上，而是在海拔高度为L=1700m的威尔逊山上。我们知道，随海拔的升高，只要没有超过地球中性子密度梯度边界，地球形成的中性子密度梯度仍然起主导作用，但是地球形成的中性子密度梯度已经减小，中性子指向地心径向扩散运动速度也在减小，这些空间叠加了有太阳形成的中性子密度梯度，所以随着海拔高度的增大，太阳形成的中性子密度梯度益显得明显，指向太阳中心的中性子运动也更为明显。所以，在海拔高度为L=1700m的威尔逊山上观察到 的“以太”风是正常的，在更高的海拔空间还可以观察速度更大的“以太”风——1976～1977年美国贝克莱实验室利用U-2飞机在15000 m以上的高空中得到为1结果即相当观察到 的“以太”风。不但如此，如果我们离地球更远的地方，只要我们的实验方向把握得好，还可以观察太阳系的运动速度，甚至是银河系的运动速度。11 总结 实际上，迈克尔逊-莫雷实验并没有失败，这个实验每重复一次都得到了正确的结论，只是人们当时不知道暗物质（以太）并不是真正的绝对静止，而是相对的绝对静止，静止中有运动，运动中有静止。绝对的惯性参照系是存在的，它就是每个天体周围空间的暗物质（以太）。光速并不恒定，光速不变原理是错误的！在运动的媒质中光的传播速度等于媒质运动速度与静止媒质中光速的矢量和。爱因斯坦的相对论从此告终！完稿于2005年6月19日星期日12 参考文献[1]F. 因曼, C. 米勒. 今天的物理学. 北京. 科学出版社. 1981 317-318[2]R. A. Muller. 宇宙背景辐射和新“以太”漂移.《世界科学译刊》 1979 6 1-12[3]P. A. M. 狄拉克. 我们为什幺信仰爱因斯坦理沦. 《自然科学哲学问题丛刊》.1983 3 14-16 [4]刘启新 《如何解释迈克尔孙实验的三种不同结果》 网络文章[5]刘启新 《如何解释检测以太风的三种不同结果》 网络文章 [6]林海兵 《论天体周围的中性子密度梯度场》 [7]林海兵 《暗物质寻踪（八）》 暗物质物理理论体系网站 [8]林海兵 《论物体的相互作用》 暗物质物理理论体系网站 以上的图形\公式在帖子中不能显示,可以参阅http://www.tongyiwuli.com/hjl1/aaa84.htm> |