如图3-1,在低纬度地区,沿南北方向固定激光器L,在距离为S处有一固定屏幕F,理论上,地球绝对静止时,激光束在屏幕上的光斑在O点,但由于地球存在绝对速度V,光斑偏移到A点,在一天的时间内,随着地球的自传,光斑将在屏幕上作不封闭的椭圆周运动,光斑轨迹如图3-4。如果银河系中心绝对静止,实验距离S为100m,理论上激光束在屏幕上的光斑将在半长轴为7cm ~ 9cm米的椭圆上运动,周期是24小时。(据猜测,光斑偏移真实值应该远比预言值低,否则这一光学现象应该早被发现。这是由于银河系中心存在绝对速度造成的,实验时可通过增大实验距离获得更大的偏移值)
地球上定向光源的运动包括四重合成过程:一是银河系中心可能存在的绝对运动;二是太阳绕银河系中心的公转;三是地球绕太阳的公转;四是光源绕地轴的转动。因此,地球上定向光源的运动实际上是一个非常复杂的非匀变速运动过程,其绝对速度v、绝对加速度a和绝对角速度时刻在发生变化。光束的空间形态有两种可能: 假设图2-11是正确的,为了使问题简化,不考虑v和a的影响,并假定光源以1rad/s的角速度转动,则光束随着光源一起转动,如果此时光束的长度为100光秒,则光束前端的光子的线速度将大于100C,远远超越光速,显然与光在真空中的速度恒为定值C相矛盾。这种情况下,光束的长度实际上是可以无穷大的,只要光源存在角速度,光束前端的光子的线速度将为无穷大,这是不可能的,所以图2-11是错误的,因而,图2-12是正确的。可是,v,a和w时刻都在发生微弱的变化,所以光束的空间形态亦在不断变化,而屏幕与光源时刻保持相对静止,所以激光束在屏幕上的光斑将在不断的运动,因而证实了绝对静止以太的存在。
结论: 在确保激光器与屏幕均和地球相对静止并且两者距离足够大的前提下(1)如果观测到光斑的移动,则证实了绝对静止以太的存在,从根本上推翻了狭义相对论; (2)如果观测不到光斑的移动,则证实了拖引以太的存在——地球拖着其周围的以太绕太阳公转,地表以太风速为0或地表仅存在固定不变的自转以太风,间接否定了狭义相对论的光速不变假设,进而否定了狭义相对论。
说明:光斑会在屏幕上作不封闭的椭圆运动的条件: (1)存在绝对静止的以太 (2)以太风可以吹偏定向光束 如果存在绝对静止的以太,而以太风不能吹偏定向光束,则实验依然能够观测到光斑的移动,不过其轨迹并不明确。
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