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王汝涌教授谈光速是否不变
[楼主] 作者:黄新卫  发表时间:2008/05/26 20:27
点击:971次

王汝涌教授谈光速是否不变
              作者:书信来往        日期:2008-5-26        浏览量:1

尊敬的王老师,您好!
我是北京相对论研究会会员,听说您曾经做过直线sagnac效应实验,意义很重大,很想了解详情。网上虽然有人转载了您的文章,但是内容不全,图片也没有。不知道您是否愿意让大家拜读您的完整论文?如果您同意,我可以帮您在北京相对论研究会网站发布。
盼您回音。

        致
礼!
        黄新卫
        hubeihxw@yeah.net          2008-05-17

黄新卫先生:
很高兴您提到我们做的实验。在此寄上我们2003年 6 月在Physics Letters A 和 2004 年 10 月在 Physical Review Letters 上发表的文章,並在文中我插入了中文翻译。为保证您能收到,我将在下一个 Email 中附寄文章。因此,如果您收不到下一个 Email 的话,请告知,我会设法再发给您。欢迎您在网站上发布,也希望附上我这儿写的一些介释和另一些文章。
这实验是分两阶段做的。第一阶段用普通光纤的"传送带"來做,这里包括很有意思的零面积和 8 字形的实验。第二阶段是有了空气核光纤后做的,还做了平行四边形(上面动、下面不动)以及光纤线段朝向和运动方向成角度的实验。实验证明了 Sagnac 效应的本质不是转动和迥路面积。在迥路的任一个线段中,决定两个相反方向传播的光束的传播时间下差的是运动速度矢量V(直线运动和圆周运动都可)和线段长度矢量 L 的点积: t = (2/c2)V∙L。这一结果把旋转运动的Sagnac 效应作为一个特例包括进来,因此我们把它叫做推广的 Sagnac 效应。

由于众所周知的原因,发表时我们不便多提实验的含义。(当然也不尽然,如 J. P. Vigier 1997 年在 Physics Letters A 上发表文章 "New Non-Zero Photon Mass Interpretation of the Sagnac Effect as Direct Experimental Justification of the Langevin Paradox", Phys. Lett. A, 234, 75-85 (1997) 时就明確地说若光子质量等于零,那 Sagnac 效应显然和光速不变假设矛盾。但 Vigier 是著名的量子物理学家,生前和德布罗意、玻姆一起工作。他那时也是 Physics Letter A 的編辑之一。)但这样的实验和光速不变原理的关系在我在 Galilean Electrodynamics (GED) 的文章中作了讨论(文章也寄上,如需要我也可以加上中译文,只是要化时间)。这文章是我 2001 年 9 月投稿, 2001 年 12 月被接受的。但由於  GED 有很多论文积压在那里,文章发表时巳是 2005 年 3 月,也就是在我们实验已做,PLA  和PRL 文章已经发表以后。我曾对主编 Cynthia Whitney 提出就不必发表了,但她说还要发表,故我在发表时写了一个后记,提及实验已做,而且实验不仅在一般光纤中做了,还在空气核光纤中做过,PLA  和PRL 文章也已经发表,同时我还对光速不变原理和它的检验提了一些看法。最近,提前出版的 GED July/August 2008 上发表了一个我写的通信,也提了我的一些看法。在此,我综合谈谈我的一些看法。

在光速不变原理上争论最多的是光速和观测者或接收器的运动无关,这里也谈这个。在这方面经常会遇到以下三种情况: 
1. 一些人明明用的是非相对论的或以太论的观点在谈光速,但他们却说这是狹义相对论的观点。如在介释 Sagnac 效应中的时间差时,他们说按照光速不变原理在静止的参考系中光速是 c,而当接收器运动时,光束要多走一些或少走一些,因此到达接收器要晚一点或早一点。这明明是说光速隨接收器运动而变,却就因为说了在静止的参考系中光速是 c,他们就说这是用了光速不变原理。
2. 一些人把光速不变原理变成是不能证伪的。有的是提出单向光速不可测量,有的是把同时性的相对性作为万能法宝而把光速不变原理变成公理一样,似乎是不要实验检验的。其实按照 Karl Popper 的观点,不能证伪的理论是 Pseudoscience。
3. 一个更普遍的情况是光速和观测者或接收器的运动无关這一命题被搞成是没有確切定义的。因为速度是一个导出量,而且当用 光速 = 光传播的距离/所化的时间 时,这二者都要仔细定义过,否则就无法做实验检验。我在上述 GED 文章的后记中提到过这样一个光速是否和观测者或接收器的运动无关的定义:在某一个地方有一个靜止的光源,在另一个地方有二个静止的观测者,A 和 B。先把这三者的钟对准(三者都静止,对钟不存在同时性的相对性),然后在 t0 时刻从光源发出一光脉冲,而在t0 后(不是t0 前,也不是t0 时)B 开始向光源加速,在达到一定速度时保持匀速,而 A 一直保持静止。这样 对A 和 B, 不仅有相同的光脉冲的出发时间,而且在光脉冲离开光源时也有相同的距离。现在A 和 B 都接收光脉冲並比较他们测量出的光脉冲的到达时间。如果两个到达时间相等,光速和观测者或接收器的运动无关就被证明,因为距离相同,传播所化的时间也相同 。反之,如果两个到达时间不等,光速和观测者或接收器的运动无关就被证伪。这个定义应该说是很"保守"的,因为在光脉冲出发时,B 观测者还是静止的,而且也避免了同时性的相对性问题。那这么一个保守的定义是否会被所有人都接受呢?有意思的是这个定义完全可用导航卫星实验来检验:在一个 Geostationary 定位卫星 (中国北斗导航卫星是Geostationary )正下方的地面某处同一高度上放两个 GPS 接收器A 和 B,当一信号从t0 发出时,两个接收器都是静止的。在t0后,接收器 B 向上加速並达到一定速度,如在 0.07 秒中移动 0.7 米达到 20 米/秒(相当汽车速度),然后再匀速在 0.05 秒中移动 1  米。接收器 A 一直不动。在t0 后大约 0.12 秒后两个接收器会收到这信号,然后比较它们的接收时间看是否相同。事实上,熟悉 GPS 的人都会知道接收器 B 会提前一点收到信号,提前的时间大约是 6 纳秒(1.7 米/c)。因此恐怕这么一个保守的定义也不会被一些人接受。对这些人我们可以说:把你的(关于光速和观测者或接收器的运动无关)清楚的定义拿出来,我们就能把它证伪。    
鉴于以上这些情况,我们進一步要做的是检验相对性原理的实验。如果我们在一个封闭的系统中做实验,发現在两个匀速直线运动状态下结果是不一样的,那就证伪了相对性原理(如果实验用到光速,那也同时证伪了光速不变原理),反之,如果结果一样,那就证明了相对性原理。对此倒是不会有任何象同时性的相对性那样的争论的。我们1980年 1月在 Physics Letters上的文章(寄上)指出狹义相对论到那时为止的所有实验,包括一系列重做的Michelson-Morley  实验,都是以地球为参考系來做的,因此相对性原理实际上並没有真正被实验证实过。对光速不变原理也没有做过光的接收器相对于地球运动的实验。所以如果在空间飞行器上重做Michelson-Morley  实验将是第一次在一个相对于地球运动的参考系中检验相对性原理,同时也是第一次对光速不变原理当接收器相对地球运动时的检验,具有重大的科学价值。从那时起廿多年过去了,空间飞行器上的Michelson-Morley  实验还是没有人做。我们希望它能用光纤 Michelson 干涉仪来做(若光纤 Michelson 干涉仪的精度高,亦许在飞机上就能做)。另外相位共轭这一非线性光学现象能被用來做一级实验(参見我们登在http://arxiv.org/> 上的文章,arXiv:physics/0609202,寄上)。总之,物理实验是检验物理科学的唯一标准,希望关于狹义相对论的争论由实验来判决。

       致
              礼

                      王汝涌

北京相对论研究联谊会学术委员会主办

上传:黄新卫      2008/05/26



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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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[楼主]  [2楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/05/26 20:33 

王汝涌:《修改的 Sagnac 实验 -- 测量在匀速直线运动光纤中两个相反方向传播的光束的传播时间差》
详细内容请看http://www.bjxdl.net/bbs/ViewFile.asp?FileName=20085262001918.rar

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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
[楼主]  [3楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/05/26 20:47 

以下是本人在海门理论物理研讨会的发言内容节选,论证了无穷大圆周两相邻点的直线Sagnac效应仍然存在

无穷大圆周两相邻点的直线Sagnac效应
Sagnac效应很早就对光速不变原理提出过挑战,但是支持相对论的人认为Sagnac效应不对光速不变原理构成挑战,因为旋转圆周是非惯性系,超出了狭义相对论的范围,可以在广义相对论范围内解决。
但是只要我们深入思考,就不难发现,Sagnac效应足以否定光速不变原理。
如图2所示,半径为R的圆周以角速度ω旋转,光信号分别沿顺时针和逆时针方向绕圆周运动一圈,时间差为4vπR/(c^2-v^2)。
那么光信号沿顺时针和逆时针方向通过圆周两相邻点A和B,时间差为△t=2vL/(c^2-v^2),其中v=ωR,L为AB之间的弧长。也就是说,光信号从B运动到A的时间短于从A运动到B的时间。

图2

令v不变,R→∞,则ω→0。这时,AB绕圆心的旋转运动变成了水平直线运动,而△t=2vL/(c^2-v^2)仍然不变,仍然存在直线Sagnac效应!。可以看出,只要 v和L不变,△t与角速度ω和半径R无关。光信号从B运动到A的时间仍然短于从A运动到B的时间,这就对光速不变原理构成了挑战!
王汝涌老师已经用实验证明,直线匀速直线运动光纤中两个相反方向传播的光束的传播时间差仍然符合Sagnac效应,这说明光速的合成符合伽利略变换,而不是洛伦兹变换。


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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
 [4楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2008/05/26 21:15 

下回在与他联系,问他光速是怎么形成的
 [5楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/05/26 23:00 

    他的解释相当到位,不过还是第一次听他提“以太”观点,可能受我的论文影响,半年多没与他联系了。他这里的“空气核光纤”是指空芯光纤。

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相对论误导科学走斜路,是非曲折待历史见证;引力场以太旧貌焕新颜,定海神柱将扭转乾坤。.................... 想当初时空迷思闯科海,荣辱以乐可生命当歌;看如今闲庭信步攀高峰,重构宇宙再平展时空。
[楼主]  [6楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/05/26 23:07 

以太观点应该是王教授一直坚持的,只是他不便这样说。他的实验就是检验光速不变的,可是论文里面却不变说明,原因是【由于众所周知的原因,发表时我们不便多提实验的含义。】

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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
 [7楼]  作者:张崇安  发表时间: 2008/05/26 23:19 

如果承认以太不被带动,如果承认光为以太波动,则光速肯定不服从伽变!
 [8楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2008/05/27 00:02 

对【7楼】说:
    有进步,但只说对一半。

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相对论误导科学走斜路,是非曲折待历史见证;引力场以太旧貌焕新颜,定海神柱将扭转乾坤。.................... 想当初时空迷思闯科海,荣辱以乐可生命当歌;看如今闲庭信步攀高峰,重构宇宙再平展时空。
[楼主]  [9楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/05/28 13:18 

王汝涌教授再谈光速是否不变
由于王教授的回信中有公式,为保证内容完整,我先把word文件变换成pdf文件,再转换为图片,详情请看
http://www.bjxdl.net/bbs/show.asp?id=537&BoardID=2&TB=1
图片太小,请点击【上传的图片
200852813111621.jpg】,就可以在新窗口打开,看到放大的原图。


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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
[楼主]  [10楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2008/05/28 13:25 

王汝涌教授的另一篇文章:《推广的sagnac效应》
http://www.bjxdl.net/bbs/Show.asp?ID=536&BoardID=2&TB=1&page=1


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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
 [11楼]  作者:董银立  发表时间: 2008/05/28 13:46 

好好好!!!!!

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当用加速度计测量地球加速度的实验出现零结果后,无人惊呼:难道地球的加速度是零?!难道地球是宇宙中心?!当mkex-ml实验测量地球速度是实验出现零结果后,人们又何必惊呼:难道地球静止在绝对空间里?难道地球是宇宙中心?

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