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检验光速是否可变的实验设计 把光子作为有质量的普通粒子，看光速是否受引力场的作用而发生变化？若光速可变，根据能量转化和守恒定律可知，在地球上所能测到的最大光速差应是地球位于近日点与远日点的光速差值，这是由于近日点与远日点的日地距离不同，光子在太阳引力场中不同位置所具有的位能不同所致。 经计算可知，近日点与远日点的光速差约为0.1m/s. 计算公式是机械能守恒定律公式的变形:V。^2－2GM/R。=V^2－2GM/R V。：近日点光速；R。：近日点日地距离；V：远日点光速；R：远日点日地距离；G：万有引力常数；M：太阳质量 本实验是测量光速的对比实验,分两次进行,一次在近日点(元月初),另一次在半年后的远日点(七月初).为了使实验更严谨、更精密,和更有说服力，先后进行的两次光速测量的实验条件和环境，务求做到最大程度的相同：同一地点，月亮相对地球的位置也大体相同；相同的光源，相同的仪器，相同的测量技术和实验方法；先后两次实验的气压、温度和温度也力求一样......为了更好地控制环境,确保两次实验条件的同一性,实验最好放在地下工事中进行. 近日点与远日点光速差的理论计算值只有0.1m/s,一方面这是所期望的,现在许多精密光速测量结果也正是在这个精度上出现差异,这也许恰好说明了结果的相异性并不是测量技术或者测量误差的问题,而是由于地球绕太阳作椭圆轨道运动,光子与太阳不同距离位置上的位能不同所导致的速度不同,在此情况下,即使每次光速测量结果都很精确,但彼此之间的光速值也是不同的,也就是说,在不同时间里,地球上不可能有统一的光速值. 另一方面,也正是由于光速差很小,地球上所能测到的最大光速差只有0.1m/s,所以要求的测量精度是很高的.实验要求采用最先进的激光测速技术,并采取一些特殊的措施,最好把激光发射器与测速器连为一体,整个光路用真空管连接...... 也由于光差小,精度高,要求的实验条件苛刻,在实际测量中,产生这么小误差的因素很多,所以实验要得到认可,最好全世界科学界共同协作完成.从目前的光速测量技术水平看,要求这么高的测量精度是有些难度,但对光速是否可变作定性的判断,应该还是可以办到的. 检验光速是否可变还有另一种方法: 利用空间探测器在离太阳不同距离的空间测量光速.计算可知,距日心5×10^10m与1.5×10^11m的空间的光速差约为6m/s. |