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摘要:本文把光速不变原理减弱为回路平均光速不变假说,相对性原理减弱为非对称假说,有趣的是,非对称理论也可以逻辑自洽地建立起来,不仅与当前其它科学概念有着协调性以及与实验结果的一致性,而且还有更多的预言。非对称理论更具有普遍性,它涵盖着经典理论和相对论,并且给出了它们的适用上限。 本文曾于中国科技论文在线发表。地址: http://www.paper.edu.cn/paper.php?serial_number=200801-828> 请点击修改稿: 第2版(2009-05-12) 论文导读: 如果我们高度肯定以太的存在,从光行差现象(如双星系统)得知,地球运动完全不能带动以太,因此,地面实验室存在以太飘移。迈莫试验零结果似乎又预示着地面实验室以太飘移速度为零,它与光行差现象存在着矛盾。为了解决这一矛盾,许多五花八门的理论模型应之而生。狭义相对论是这些理论中的一支独秀,有着惊人的数学美而让人信服,而且奇迹般地被无数事实所验证。 打破一个瓶子容易,烧制一个瓶很难,烧制能够容纳所有实验的瓶子更难。相对论瓶子中所容纳的“以太”不赋以任何物理性质,这是难以接受的。“条条道路通罗马”。我们能否烧制一个既能容纳以太飘移现象,又能容纳所有实验结果的新瓶子呢?“一种非对称的运动力学模型”给予了肯定的回答。 实际上,在没有任何附加假设条件下,迈莫试验零结果仅是证明了地面实验室平均回路光速为常数,而平均回路光速为常数与“以太飘移”并不矛盾。一些教科书之所以断言迈莫试验证明了地面光速各向同性,是因为教科书作者是在相对性原理框架内进行分析而得出的结果。 早期不要“光速不变原理及牛顿绝对时空观”构建两惯性系之间时空变换工作的文献很多,他们都严谨地证明了这点:在相对性原理和合理假设(空间欧几里得性和各向同性)下,两惯性系之间的时空变换只有两种:一是伽利略变换;二是公共正值的hh—洛伦兹变换(h代替C),除此外,不可能有第三种。显而易见,迈-莫实验的零结果否定了前者而肯定后者。这就是说,若以相对性原理为前提条件,那么迈-莫实验(在实验精度内)否定了地面上不存在“以太飘移”现象。 事情就很明显了。要让以太飘移有着合法地位,最为可取的方法就是打破相对性原理中的一些“思维限定”,以便建立第三种形式的时空变换。当然,相对性原理集合中那些已为实验所证实的内容永远不失去它的意义,只有那些从来没有为实验所证实的内容才是可以打破的。
促使我们打破相对性原理勇气还来自于物理学具有统一性。这是最近提出的论证。事情愈来愈明显,不能把物理学严格地分为若干互不相干的分支。例如,不运用力学就做不成任何电磁实验,另一方面,没有一个力学实验不和物质的电磁结构相关,等等。如果我们坚信地面实验室存在“以太飘移”,则意味着电磁学(包含光学)相对性原理不正确,即运动物体上观察者可以做电磁实验来确定该物体相对于以太静止系绝对运动。由于这种实验的精度必须达到二级(v2/c2量级)以上,那么与这些电磁实验相关的二级量以上的力学大部分也不满足相对性原理。既然大部分不满足,为什么不能全部不满足呢?简言之,既然物理学是不可分割的整体,那么它或者全部或者全不满足相对称性原理。既然认为“以太飘移”是客观的,那么以太静止系在电磁学(包含光学)、力学有着特别优越的地位在物理学中至少是个很好的猜想。 既然我们认为以太静止系在力学中存在特别优越的地位,那么运动物体上的观察者用什么样的力学实验来确定该参考系的存在呢?引起我们的思考。
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