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爱氏的“房间实验”：
一个运动的房间（速度v）内、外各有一个观察者（坐标系）， 爱氏分析了三种情况： 1、房内放置一个声源，空气随房间一起运动（速度v）。 结果是： 房内者认为：各方向的声速都相同。 房外者认为：各方向的声速不相同。 2、房内放置一个光源，以太随房间一起运动（速度v）。 结果是： 房内者认为：各方向的光速都相同。 房外者认为：各方向的光速不相同。 但被“光源运动速度与光速无关”的各种实验所否定。 3、房内放置一个光源，以太不随房间一起运动（速度v）。 结果是： 房内者认为：各方向的光速不相同。 房外者认为：各方向的光速都相同。 但被“迈克尔-莫雷实验”所否定。 最后得出的结论是： “光在真空中的速度永远为标准值，它与光源及光的接受者的运动无关。” 请注意：光源速度与光速无关是容易理解的，因为并没有介质的运动， 但是[接受者]的运动就不同了，因为[接受者]与[介质]之间是有相对运动的， 由运动的相对性可知，下面的两种情况是等价的： a、房内放置一个光源，以太随房间一起运动（速度v）。（房外的观察者不动） b、房内放置一个光源，以太和房间都不动，房外的观察者运动（速度v）。 如果a情况由于“以太”很难被房屋关住、拖带戈引，从而难以验证。 那么为什么不用b情况的等效方法来验证呢？如果b不足以验证“以太”的存在， 至少：如果屋外观察者观察到了各方向的光速是不同的， 不就证明了光的相对性了吗？ 怎么还会蹦出这样的结论呢：光速与接受者的运动无关呢？ 其次，[光源运动]并没有保证房内的“以太”随房屋和光源一起运动， 因为到现在为止也还没有一种物质致密到能关住“以太”， 所以“光源运动速度与光速无关”的各种实验没有任何否定的意义， “轮盘实验”则由于“部分戈引”与转速太低，无法与电子的运动速度相比， 也不足以作出否定的结论。 而自感、互感、“光障”都说明了以太与电子（或其他粒子）间是有相互作用的。 所以，第2种情况是一个很容易被验证的情况。 因为如果“以太”随房一起以v运动时， 房外静止观察者能观测到光速是c+v的话， 那么当“以太”和房静止，而房外的观察者以速度v运动时， 他就同样可以观测到光速是c+v， 而且这很容易用装在汽车或飞机上的观测仪器证实。 这与“多普勒效应”没有关系。 再说的明白一点吧： 在a情况中：“以太”走过的距离是vt，光走过的距离是ct。 在b情况中：“屋外观察者”走过的距离是vt，光走过的距离还是ct。 这两种情况是等价的，都说明了光速的相对性， 不能用“光源运动速度与光速无关”的实验来否定， 只能用观察者相对光源的运动来验证。 很显然，光速再快，在t时间内，观察者也能移动一段距离vt， 结果是：C=L/(c+v)，C就是光相对以v运动的观察者的速度。 同样，要证明声速的相对性， 你可以让空气以速度v相对观察者运动， 也可以让空气静止，让观察者以速度v相对空气运动。 最后只能有一个可能：“以太”如同空气是随房屋一起运动的， 这是由于地球长时间、大范围的戈引所导致的， 由于它太小，难以被关住、压缩、带动， 低速、短时、开放的“带动戈引”对它都作用不大， 只有利用“以太冲击波”（自感、互感） 才能有效的观察到“以太风”引起的超光速现象，也就是a情况。 在这之前，只能用b情况来验证光的相对性。 -------------------------------------------------------------------------------- MyScience文库 《物理学的进化》第三章 场，相对论（３） The Evolution of Physics, A. Einstein, L. Infeld Cambridge University Press, 1938 爱因斯坦&英费尔德：《物理学的进化》 周肇威译 湖南教育出版社1999年 ３ 场，相对论（３） 以太与运动 设想我们坐在一个被封闭的房间里，这个房间与外界完全隔 绝，空气既不能进去也不能出来。如果我们静坐着说起话来，从 物理学的观点来说，我们在创造声波，这种波从静止的声源以空 气中的声速传播。假如口与耳之间没有空气或旁的介质，我们便 听不到声音。实验表明，如果没有风，并且对于我们所选择的坐 标系来说空气是静止的，那么声音在空气中向各个方向的传播速 度都是一样的。 现在我们想象房间穿过空中作匀速直线运动。一个在外面的 人可以透过运动着的房间（假如你高兴，说成火车也可以）的玻 璃墙看到里面所发生的一切。室外的人可以根据室内的观察者的 测量结果，推算出声音对于与他的环境相联系的一个坐标系的速 度，而房间就是相对于这一个坐标系作运动的。这里又是前面那 个老的、讨论了很多次的问题，即假使知道了一样东西在一个坐 标系中的速度，如何决定它在另一个坐标系中的速度。 房内的观察者宣称：在我看来，声音在各个方向的速度都是 一样的。 外面的观察者宣称：在运动着的房间内传播的而用我的坐标 系来确定的声音的速度，在各个方向并不相等。在房间运动的方 向上的声速比标准声速要大些，在相反的方向上则比较小些。 这些结论都是从经典转换推出来的，而且可以用实验来确 证。房间把它里面的物质介质，即声音赖以传播的空气带着运 动，因此声速对于里面和外面的观察者是不同的。 房间是否带着以太一起运动，像带着空气一起运动那样呢； 暂且假定严密地联结于光源的 运动着的房子把以太一起带走。假如我们相信那简单的应用于 声波速度的转换原理，现在我们也可以把前面的结论应用到光 波里来。我们没有理由怀疑简单的力学的转换定律，这个定律 不过是说在某种情况中速度必须相加，在别的情况中速度必须 相减。因此我们暂时认定和光源一起运动的房子带着以太走， 同时认定经典转换。 如果我们点起灯来，光源是严密地跟我们的房间相联系 的，信号的速度为著名的实验值3．0ｘ105公里每秒。外面的观 察者会注意到房间的运动，因而也就注意到光源的运动，并且 注意到以太是被带着走的，他必然会得出这样的结论：在我所 处的外面的坐标系中，光在不同的方向上的速度是不同的。在 房间运动的方向上比标准光速要大，在相反的方向则较小。 我们的结论是，假如以太被带着光源而运动的房间所带走， 而且假定力学定律是有效的，则光速必定与光源的速度有关。 假如光源朝着我们运动，则光从运动的光源到达我们眼睛 的速度就会较大，假如光源背离我们而运动，光速就会较小。 ---------------------- 以上摘录的是“房屋实验”的主要的部分。 转自：MyScience文库 ===================================================== |