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对光行差理论的最新研究(三)
[楼主] 作者:马国梁  发表时间:2009/02/07 17:18
点击:682次

3. 在各种情况下的光行差
对于静观测者而言,当他使用望远镜可以看到光源时镜筒的方向即是观测者附近的光线方向,但此时他所看到的光源只是光线初发时的光源。当观测者运动起来之后,他就看不到光源了。
(1)当观测者运动起来之后,他若想能再看到光源,那么就必须将镜筒旋转一个角度才行。这个角度因为是由观测者自身运动状态的变化引起的,所以当然是光行差。设观测者的运动v方向与光源的运动u方向之间的夹角是β,那么该光行差的大小将是
Δα= v sin(α+β) / c
此时望远镜镜筒的新方向即光的观测方向,为光线的速度c与观测者的运动速度v的矢量差的方向。
(2)当光源与观测者的距离非常遥远、光源的运动速度远远小于光速且方向变化十分缓慢时,观测者附近的光线可以认为方向是不变的。此时观测者如果只是单向匀速运动而无其状态的变化,那么将看不到光行差。只有当观测者由运动变为静止或由静止改做反向运动时才能看到光行差。其中当观测者由正向运动改为反向运动、且观测者的运动方向与光线方向垂直时,所产生的光行差为最大。此时sin(α+β) = 1
Δα= 2 v/c 与光源的运动情况无关.
(3)如果光源的运动和观测者的运动相关,比如当观测者在由正向运动改为反向运动的同时,光源则由反向运动改为正向运动,那么此时所产生角差可以仍叫"光行差",但数值将会加大。为
Δα= 2(v + u sinα)/c
当α= 90°时,光源和观测者就好象围绕之间的某点做往返的摆动。这种情况非常少见。
(4)当观测者的运动方向与光线方向并不垂直、且与光源的运动方向呈夹角β时,我们可得在一般情况下,观测者"由正向运动改为反向运动、光源由反向运动改为正向运动"时的光行差公式
Δα= 2[v sin(α+β) + u sinα] /c
(5)当观测者和光源都"由正向运动改为反向运动"时的光行差公式则为
Δα= 2[v sin(α+β) - u sinα] /c
其中当观测者和光源运动方向平行时,β= 0
得 Δα= 2(v - u)sinα/c
(6)特别是当观测者和光源同体平动时,因为v = u ,
所以 Δα= 0 .
当观测者和光源同体平动时,不管我们怎样变速、往返,都将看不到光行差。光线方向始终和整体静止时的情况一样。我们的观测方向也将始终直指光源现在的位置。如将它们放进与之同步运动的惯性系中,这个结果将极易理解。
综合上述各种情况,我们可以得出这样一个结论:光行差的大小实际上是由观测者-光源之间的相对运动速度的变化在与光线垂直方向上的分量决定的。当光源运动状态始终不变、只有观测者正反向运动时,光源的速度这一项将被抵消,故使我们看上去好象光行差与之无关了。
4. "时光线"的概念
因为光的传播速度是有限的,所以观测者所看到的光都是光源在这之前发出的,我们据此所认定的光源方向实际上是它当初所在的方向。在现今的同一时刻,由于不同的光源有着不同的方位,所以我们可以看到它们在当时所构成的群体图象。如果它们彼此的距离远远小于与我们的距离,那么这个图象是能够正确反映它们在当时的形态的。例如在天文观测中我们所看到的各种星团的形态就是这样。
但对于其中的任一光源来说,由于它相对观测者总是在不停的运动,所以我们的观测方向也就总是在不停地变化。这反映了光源的相对运动轨迹。如果光源的运动范围远远小于与我们的距离,且我们正处于静止或匀速直线运动状态,那么这个反映将是比较正确的。但反映该运动轨迹的光线可不是一条,而是有无数条;且这些光线也不是同时让我们看到的,而是按照时间顺序依次显现的。所以当我们看到光源轨迹的始端时,反映光源方位的其它光线还在行进途中。我们可以利用光速和时间推出这些光线的前锋与我们的距离。这样以来,由光线所有的前锋点又构成了一条从观测者到光源现在位置的曲线。我们把这条从现在通向到未来的曲线叫做"时光线"。
"时光线"的形状也是在不停地随时间变化,且在不同的情况下具有不同的形状。例如当观测者静止、光源做匀速直线运动时,它的时光线将是一条螺线 [ρ= a (tgθ。- tgθ) c/u ];当光源围绕静观测者做匀速圆周运动时,时光线则是一条等速螺线;当光源在一条线段上做往返摆动时,时光线是一条波浪线;而当光源只是在小范围内做匀速圆周运动时,时光线则是一条锥面螺线。如天上相互缠绕旋转的双星即是这样。其形状就象消防用的高压水枪在摇晃时射出去的水流。
因为时光线取用的并不只一条光线,所以它上面各点的切线方向一般都不同该点的光线方向。但这些点却始终以光速做匀速直线运动,直指未来的观测者。
因为我们总是位于时光线的始端,按照光线方向所指示的光源位置总是滞后于光源现在的位置,所以在两者之间时光线总是存在的,但我们却看不到它。在黑暗的环境里我们挥动手中的亮点,虽然可以看到它的运动轨迹,但这只是被我们的眼睛所暂留下的一段图象,而在亮点后面的时光线我们则是看不到的。它的形状就好象一条被光源拖着的黑飘带。

通过以上的研究,笔者认为:这种"以太-光行差"理论比其它光行差理论具有更高的可信度。由于以太为光的波动性奠定了坚实的物质基础,从而保证了光的速度与光源的运动速度无关。且由于以太在空间中各向同性、处处均匀,这又保证了各向光速的相等,使点光源的波面总是为一正球形;保证了光在各个方向上都能以恒定的速度向远处无限延伸。而"狭义相对论"则否认以太的存在,这就使空间变成了一无所有的绝对真空,从而使物体及光在其中的运动没了任何参照和制约。它不仅使物体的惯性无从产生,还使物体间的距离、相对运动以及运动速度的变化都没了物理意义。且在这样的空间中,光的波动性无从产生,使得光只能是一束束、一层层的粒子流。使光的速度在运动过程中没了不变的理由,在微观上也没有什么意义。
由光行差现象还间接证明了"对于运动的观测者来说,各向光速不再同性"这一情况。在充满以太的空间中,当观测者由正向运动改做反向运动时,既然与之垂直的光线能够前倾、后倾,那么与之共线的光速就一定会有增加、减少。这就从很大程度上否定了"狭义相对论"的基点之一"光速不变原理",从而动摇了"狭义相对论"的基础。光速不变原理认为:在任何运动的惯性系中,各个方向的光速测量值都是相等的。但实际情况并非如此。
由光线的形成原理还使我们认识到:即使观测者所在的星球能够完全拽引其附近的光线,那么光行差现象也依然存在。因为光线在进入拽引区前后始终是连续的,光线在拽引区内的形状与它的入射角和入射速度有关。所以光线在进入拽引区前的光行差在进入拽引区之后仍然能够显示出来。由光行差现象既不能证明光能被拖拽,也不能证明光不被拖拽。
光行差现象虽然在理论上意义重大,但对它的应用却有着不可克服的局限性。例如利用天文观测所得到的光行差只能使我们推断地球的自转速度和公转速度,而更高级别的运动速度我们则无法推出;还有因为是同体运动,所以我们不可能观察到由地球上的光源所产生的光行差,并依此推出地球的绝对运动速度。故以前所设想的"地面光行差"(或曰"地面光斑漂移")实验我们只有放弃。
错误的东西终究要被抛弃,只有真理才能永恒。"狭义相对论"既然错在根本,当然它身上就千疮百孔,捉襟见肘,无法圆满。从这个意义上看,光行差现象无疑又象一把利刃插入它的要害。如此以来我们不免设想:年已过百的相对论究竟还能活多久呢?一个云开雾散、艳阳高照的日子难道还会很远吗?

 

 

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[楼主]  [2楼]  作者:马国梁  发表时间: 2009/02/09 15:02 

点击很少,没有回复,看来光行差问题并不重要。可惜前边我花费了那么大精力!
 [3楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2009/02/24 02:07 

很有意义的题目,不知道为什么不受关注?不应该。
 [4楼]  作者:【格物致知】  发表时间: 2009/06/09 21:20 

到天涯去开辟一个新的阵地,那里的人气高。
这里感觉有点沉闷。
 [5楼]  作者:wwrrhh633  发表时间: 2009/10/04 21:18 

首先,光行差。菲佐实验,迈克尔讯的以太实验都是没问题的。
如果你真的想挑战相对论。
你应该从麦克斯韦的光学理论着手。
那才有意义。
 [6楼]  作者:wwrrhh633  发表时间: 2009/10/04 21:22 

我太欣赏你的这局话了:
从而使物体及光在其中的运动没了任何参照和制约。它不仅使物体的惯性无从产生,还使物体间的距离、相对运动以及运动速度的变化都没了物理意义。
真空中绝对不会是空物一物的,他正是惯性的由来。
 [7楼]  作者:jiangweitekuai  发表时间: 2010/06/20 17:26 

再给楼主提一个问题----我们观察地球上发出的光没有光行差现象,观察宇宙中的恒星就有光行差现象。现在我们在地球和恒星上分别安一根有尖头的长杆。因地球与恒星的相对运动,使两杆的尖端撞击产生火花。此时地球上的观察者头脑里认为火花是恒星上的杆发出的,他就要把望远镜向前倾一点才能观测到火花(光行差现象)。若观察者头脑里认为火花是地球上的杆发出的,观察者就得赶快把望远镜扳回一点才能看到火花。
这怎么解释?

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