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对31楼说:
请搜索"林金谈GPS与相对论"，提到"漏了半项，统一到地面時間"。 引力势影响钟頻跟哈佛塔实验有关。据陳绍光老师说，报告把谱线半宽改成了全宽。好像实验不可靠。 ※※※※※※ 天地之道，以阴阳二气造化万物。是故易有太极，是生两仪。两仪生四象，四象生八卦。 |
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三、GPS是证实了还是证伪了狭义相对论的同时性（下，I） 现在再让我们回到地球表面上的对钟问题上来。假定地球赤道上有三只等同的原子钟A、B、C，其中A、B位于同一处，而C在它们的东面且与之相隔大小为s0的弧线距离，现在我们想确定按照以下两种对钟方案所获得的同时性是否等价：一、把B以相对于地面的线速度△v缓慢地运输到C处，二、直接由A发送电磁信号至C处。以R0、ωE、v0、 c分别表示地球赤道的半径、地球自转的角速度、赤道上地球自转的线速度以及光的真空媒介速度，由于自A发送至C的电磁信号相对于自转的地球的传播速度不是c而是c-v0，因而使用电磁信号对钟所造成的C相对于A的延误 △T2=s0/(c-v0)-s0/c=(s0/c)[(v0/c)/(1-v0/c)]......（3a） 而另一方面，由于地球上的时钟其节律相对于无穷远处时钟的变化是由有效重力势Φ=φ-½ω2ρ2=φ-½v2决定的(【Cocke66】)，于是地球上两只时钟的节律差别为△T/T=(Φ1-Φ2)/c2=(φ1-φ2)/c2+½(v22-v12)/c2（【Fliegel96】），而赤道上的时钟A、B却总是对应于同一ρ值与同一φ值，但是其v值却不相同，分别为v1=v0、v2=v0+△v，而T=s0/v，于是在把B运送至C的过程中B相对于A的延误 △T1=(s0/v)(Φ1-Φ2)/c2=(s0/v)[½(v0+△v)2-½v02]/c2=(s0/c)[v0/c+½△v/c]......（3b） 比较（3b）与（3a）可知，在"缓慢输送"B钟至C处即△v≈0以及忽略二阶乃至高阶误差的前提下，△T2≈△T1，即使用电磁信号对钟与使用缓慢输送方法对钟所获得的同时性等效。
值得注意的是，两种对钟方案中，前者的延误是由于Sagnac效应所引起，而后者的延误却是由二阶多普勒效应½(v2/c2)所引起，二者虽然性质完全不同但是却有相同的主项，而且均证明爱因斯坦相对的同时性在地球自转参照系内因不自洽而不可用。基于类似的推理，我们不难发现，在无重力、无自转的ECI内，使用电磁信号对钟与使用缓慢输送方法对钟不仅是等效的，而且均能获得ECI内绝对的同时性。如果能够获得实验证实，这应该是一个很有意义的结果。
所以，如果运动的时钟真的会变慢，那么它变慢的真正原因也是离心加速度引起的二阶多普勒效应而不是匀速直线运动；需要指出的是，现代铯原子钟的发明者Louis Essen既肯定了以上原子钟因运动而变慢的事实也澄清了它变慢的原因（【Essen71】）。考虑到Essen既是一个相对论的激烈批评者同时又是原子钟领域的顶尖权威这一事实，时钟由于离心加速运动而产生节奏产生这件事不该再是一个争论的话题了吧？不过如何合理或正确解释它发生的真正物理机制却另当别论，我们稍后将接着探索这一主题。当然，如果我们能证明地球的重力势可以影响原子钟的节奏变化，那么离心加速度对原子钟的任何可能影响也就完全可以理解的了，因为我们知道二者的本质都是力的作用。但是我们前面已经提到，重力势对原子钟的节律影响似乎是有理论与实验根据的，不仅如此，迄今为止的相关文献中都把它们统一起来处理，这反映在前面所定义的有效重力势Φ上。于是，原子钟在有效重力势的影响下其节奏是否改变这件事我们不准备再做怀疑，但是存在争议的应该是到底是这种节奏变化是原子钟内部跃迁或其它机制改变的结果，还是这种变化只是一种电磁信号交换时所引起的表观效应如红移或蓝移。原则上，地球上或ECI内的缓慢输送时钟的对时方法以及实验结果应该可以对此有个结论，所以我们接下来就介绍相关的实验。
下一贴：三、GPS是证实了还是证伪了狭义相对论的同时性（下，II）
参考文献： 【Cocke66】W. J. Cocke, "Relativistic corrections for terrestrial clock synchronization," Phys. Rev. Lett. 16, PP. 662-664 (1966). 【F&D96】H. F. Fliegel and R. S. DiEsposti, "GPS and Relativity: An Engineering Overview," http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1996/Vol%2028_16.pdf（2012年10月21>日引用）. 【Essen71】Essen, L. (1971) The Special Theory of Relativity: A Critical Analysis, Oxford University Press (Oxford science research papers, 5). |
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三、GPS是证实了还是证伪了狭义相对论的同时性（下，II） 目前作者能够搜集到的唯一一个将使用电磁信号对钟与使用缓慢运输方法对钟进行比较的实验是由Nelson等人于1992年发表的一个报告（【Nelson92】），但是遗憾的是，Nelson等人的结论不具有足够的说服力。我们稍后将对此作出解释。 Nelson等人的实验思路是，从位于美国马里兰州Greenbelt市的国家航空航天局（NASA）的Goddard光学研究所（GORF）里的一个与天文望远镜连接的激光发射装置上向位于华盛顿特区的美国海军天文台（USNO）发送激光脉冲信号，该信号再由可移反射镜经同一路径反射回来，其中信号发射与返回到原处的时刻由位于GORF的静止原子钟与事件计时器记录下来，而信号反射的时刻却由从GORF以卡车小心地运输到USNO的可移原子钟记录下来。这样一方面，激光信号在USNO的反射时刻可以由它的发送时刻、返回时刻以及已知的物理规律推出，另一方面这个时刻又由可移原子钟直接做了记录，于是从二者之差△T即可确定它们是否导致相互等价的对钟方案或同时性概念。 我们无法在一篇简短的文字中描述实验的太多技术细节，但是我们有必要指出该实验的一个核心假设。根据作者的说法，单向光速的各向同性要求△T的大小是独立于在哪个参照系对结果进行分析的，但是既然作者在地球参照系即ECEF内明确考虑了Sagnac效应，那么我们可以推知他所说的光速的各向同性是指在ECI内的。另外，作者声言他们的实验结果也可以解释为单向光速的非各向同性的一个度量，但是既然两种对钟方案都涉及了Sagnac效应，我们不清楚作者要验证的非各向同性究竟来自于何种物理机制，因为从目前我们对有关物理规律的理解上，理论上不存在Nelson实验中所出现的那个量级的光速非各向同性，除非有关结果来源于实验误差。我们先看Nelson等人的实验数据： 表3.1：Nelson等人的实验所测得的两种对钟方法的计时差别△T
那么实验证实了通过电磁信号对钟与通过运输原子钟对钟两种方法的的等价性了吗？客观地讲，没有，以下是主要理由： 首先我们注意到，不管是使用电磁信号对钟还是使用运输原子钟的方法对钟，在扣除了海拔高度的差别所造成的影响之后，它们所涉及的物理效应的主项都是Sagnac效应（参见前一小节的推导），对于给定的实验环境作者给出的这个数值为83.1皮秒。事实上，根据报告中的有关信息，我们对此也可以做个粗略的计算与核实。根据有关信息，GORF与USNO均在北纬39度附近，且它们之间东西方向的距离为20.7 km，从而在这一纬度上地球自转的v0线速度为v0=R0*ωE*cos(39º)=0.361 km/s。于是根据上一小节的推导思路，这一纬度上东西距离20.7 km所产生的Sagna效应为 T=(s0/c)*(v0/c)=(20.7/299792.458)*(0.361/299792.458)=8.31*10-11=83.1皮秒 如果两种对钟方法是等价的，那么在忽略其它实验误差的前提下，这两种对钟方案对比的结果△T应该比83.1皮秒小一个数量级，但是从表3.1可以看出，△T的最大值却高达123.2皮秒，平均值也达到了近40.2皮秒，这表面上似乎证明了两种方案的不等价，但是存在多个别的因素严重削弱甚至否定了这一结论（见下）。 其次，从表3.1可以清楚地看出，所用的可移原子钟的稳定性不足以满足实验的目的。事实上，在一个往返行程的前后，该原子钟的节律变化最大可以达到3.7*10-14，而根据报告，一个单程运输需要大约一小时，从而仅仅原子钟的不稳定性所造成的误差已经高达3600*3.7*10-14=133.2皮秒，比主项为83.1皮秒的两种有待核实的物理效应都要高，更不要说与理论上应该小它们一个数量级的二者之差△T相比。退一步讲，即便我们不采用最差的稳定性数据，而是使用所有稳定性数据绝对值的平均即1.62，那么也可以算出由此导致的实验误差可以达到3600*1.62*10-14=58.3皮秒，这也与待核实的物理效应83.1皮秒大小相当。这样，相对于预定的实验目的来说，因为可移原子钟的稳定性记录存在严重的问题而远远无法满足实验的精度要求。 但是以上所列举的显然不是Nelson等人实验的仅有的问题，事实上，作者在报告中还提到信号探测器的不理想的反应机制问题，比如因为信号强度的波动而引起的记录时间偏差就需要减小。此外，实验者还在几次行程还发现，原子钟的节律变化不是在平稳的运输过程发生的，而是在旅途中间的停顿中发生的；还有，甚至原子钟的方位改变都可能影响它的运行节律。当然还有别的问题，我们无法在此一一赘述。这些因素不仅暗示与强调了这类实验的操作难度，而且也都毫无疑问地削弱了它们的结论的可信性。 小结： 根据我们目前掌握的情况，针对在地球表面上使用电磁信号对钟与使用缓慢运输的方法对钟这二者是否等价的问题，暂时还没有一个可信的实验结果--虽然理论上讲此结论应该是肯定的。但是鉴于电磁信号的Sagnac效应已经得到完全可信的实验证实，所以以上问题的实质便归结为加速度与重力势是否影响以及如何影响原子钟运行节律的问题，我们稍后将对此做进一步的探讨，不过接下来先让我们再深入思考一下GPS中的Sagnac效应问题。
下一贴：四、Sagnac效应的本质是相对的同时性还是可变的光速？
参考文献： 【Nelson92】R.A. Nelson and others, Experimental Comparison of Time Synchronization Techniques by Means of Light Signals and Clock Transport on the Rotating Earth (Technical Report), University of Maryland, Department of Physics (December 1992); http://tycho.usno.navy.mil/ptti/1992/Vol%2024_10.pdf> （2012年10月23日引用） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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对【43楼】说： 梅先生 我曾向你了解丘容老师现在的情况如何?你不是与他在福州大学吗? 另外,关于GPS的工作原理和钟的计时规律,我已经写有专门的电子书发表,你下栽来参考好了. GPS跟老爱理论没半毛钱关系. |
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四、Sagnac效应的本质是相对的同时性还是可变的光速？（上） 前面我们已经知道，在以地心为中心且其三个坐标轴都固定于地球上的参照系ECEF内，如果假定光速为常数并使用庞加莱对钟方法--亦即后人误称的爱因斯坦方法--对地球表面的原子钟进行同步调节，那么这种方法将导致不自洽以及误差可以多达二百纳秒的对钟结果；究其原因，乃是因为地球上的光信号不是相对于自转着的ECEF参照系而是相对于不自转的ECI惯性系以常数速度c传播的，也就是说，如果以光信号为探测手段，那么地球的自转会在地球参照系ECEF内产生可以探测的物理效应，我们把这个效应叫做GPS中的Sagnac效应。
GPS中的Sagnac效应这个名字让我们联想起了Sagnac 操作于1913年的实验（【Sagnac13a】，【Sagnac13b】）；事实上，学术界也真的是把二者归为一类的，认为它们都是非惯性运动--转动的结果。从这个意义上讲，Sagnac效应与狭义相对论表面上似乎并不矛盾；但是若对这一问题做更深入的思考，我们却会得出完全相反的结论。
回到GPS中的Sagnac效应上，该效应的实质乃是地球上的观察者与光源相对于ECI的运动（【Cao11】），也就是说，如果我们设想在地球上任一点处都有一个做平动的局部惯性系，它相对于ECI的运动速度跟该处地球自转的线速度完全一致（包括大小与方向），那么不难理解，这个系列局部惯性系针对光速测量所产生的运动学效果是与地球自转的效果完全等价的，这是因为，就这个系列惯性系来说，一方面，光源与观察者都在各自的局部惯性系相对于ECI做（拟）匀速直线运动，而另一方面，根据一个熟知的结果（【Maxwell65】），ECI内所测得的光速不能叠加于光源的运动速度之上，但是它却可以叠加于观察者的运动速度之上，因而地球上的观察者所测得的来自于地球上的光信号的速度不是由观察者与光源相对静止这一事实所决定的常数数值c，而是由观察者相对于光信号的媒介ECI有运动这一事实所决定的c±v，其中v为当地地球自转的线速度。
如果以上的理解是正确的，那么：一、GPS中的Sagnac效应的实质乃是地球上的光源与观察者相对于ECI的运动，它跟这种运动是转动还是平动没有关系；二、当经典的Sagnac实验做一改造以便在包括曲线光径的同时也包括直线光径时，该实验的结论仍然在整个回路上是成立的；三、在ECI参照系内应该存在一个有关光速传播规律的统一表述，它适用于ECI内的一切物体相对于该参照系的任何运动形式。
值得庆幸的是，以上几点都有了严格的理论与实验根据：大量的GPS定位与导航数据以及这些数据所总结成的定位与导航方程是（一）与（三）的最强有力的证据（【Cao12a】）；而推广的Sagnac实验又是（二）的明确无误的证据（【WZY04】）。
这样，表面上看来，GPS中的Sagnac效应发生乃是因为地球的自转运动即转动，然而其真正的原因却是由于地球上的光源与观察者相对于ECI的运动所导致的地球参照系ECEF内所测得的可变光速c±v，其中v为地球在当地自转的线速度。这就清楚地证明了Sagnac效应不是像Ashby等人所说的相对的同时性（【Ashby04】），而恰恰相反，是对狭义相对论以及建立在光速常数原理上的相对的同时性的完全否定，所以把Sagnac效应归因于相对的同时性是典型的颠倒黑白。其次，读者也千万不可因为看到了relativistic Sagnac effect这样的术语（【AWA85】）而误以为Sagnac效应就是相对论的解释范畴，因为那同样是一个极具掩饰与欺诈性的名字。这里再次强调，Ashby等人不是不懂以上的所有道理，而是对它们太清楚；那么为何会有人不惜以高级科研人员的诚信为代价而去而去掩饰狭义相对论中的根本错误呢？这只有一个解释，那就是Santilli先生所说的，是为了捍卫一个叫学术-金钱-族裔利益的东西（【Santilli84】）。
接下来让我们乘胜追击，在把围绕Sagnac效应的一些更微妙的话题或大众困惑也试着搞清楚。
下一贴：四、Sagnac效应的本质是相对的同时性还是可变的光速？（下）
参考文献： 【Sagnac13a】Sagnac, Georges (1913). "The demonstration of the luminiferous aether by an interferometer in uniform rotation". Comptes Rendus 157: 708-710；http://en.wikisource.org/wiki/The_Demonstration_of_the_Luminiferous_Aether> （2012年10月24日引用）. 【Sagnac13b】Sagnac, Georges (1913). "On the proof of the reality of the luminiferous aether by the experiment with a rotating interferometer". Comptes Rendus 157: 1410-1413；http://en.wikisource.org/wiki/On_the_Proof_of_the_Reality_of_the_Luminiferous_Aether> （2012年10月24日引用）. 【Cao11】 G. Cao, "Relativity, non-locality, and the newly revived theory of ether", Physics Essays 24, PP. 381-394 (2011)；http://physicsessays.org/doi/abs/10.4006/1.3608089 【Maxwell65】Maxwell, James Clerk (1865). A dynamical theory of the electromagnetic field. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155: 459-512；http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/A_Dynamical_Theory_of_the_Electromagnetic_Field.pdf> （2012年10月24日引用） 【Cao12a】G. Cao，"A new non-locality feature and some of its physical implications，"Proceedings of the NPA 19th Annual Conference，PP. 71-78；http://www.worldnpa.org/site/abstract/?abstractid=6575&subpage=pdf> （2012年10月24日引用） 【WZY04】RuyongWang, Yi Zheng, and Aiping Yao，Generalized Sagnac Effect，Physical Review Letters 93 (2004) 143901；http://arxiv.org/ftp/physics/papers/0609/0609235.pdf> （2012年10月24日引用） 【Ashby04】N. Ashby, "The Sagnac effect in the Global Positioning System", Relativity in Rotating Frames, pp. 1-19, G. Rizzi and M. L. Ruggiero, eds.，Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherland, 2004. 【AWA85】Allan, D.W., Weiss, M., and Ashby, N., "Around-the-World Relativistic Sagnac Experiment", Science, 228, 69-70, (1985). 【Santilli84】 R. M. Santilli，Il Grande Grido: Ethical Probe on Einstein's Followers in the U. S. A.- An Insider's View，Alpha Pub (October 1984)；http://www.scientificethics.org/ilgrandegridoedfig.pdf> （2012年10月24日引用）
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代算错误。引力势钟慢与原子钟的随机钟差是两个完全不同的概念，前者是时间的长期积累，后者则是除随机变动 范围扩大外的一个平均值长期相对不变量。1米高差长期积累结果到一年后就是吓人的3.4纳秒了，更何各地原子钟 的地势和纬度不同导致的引力势差异那么大？“调钟”根本就是不可能实际操作的世纪骗局！ ※※※※※※ 牛 东 |
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无忧仙人：
以前我在这个论坛也问过同样的问题，现在的谐振腔型Sagnac仪精度和灵敏度非常高，问是否能测到地球绕太阳公转，好像有人回复当然能测，但我没看到过这样的文献报道。 也不知道能否测得到（本人认为测不到），如果测不到，倒不是仪器精度问题，本人认为是这个原因：以太和地球一起绕太阳公转。这也正是迈—莫实验不能测到30公里每秒“以太风”的原因。 |
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对【53楼】说： 回欧阳先生： 地球上的实验测不到地球的公转这件事既有理论根据又有实验证据，所以零结果是肯定的，问题只是在于如何解释。我前面的几个贴子的核心论点就是现存的理论比如以太说存在严重的缺陷，比如，如果你认为在地球公转的同时以太也随着地球一起运动，那么你又如何解释光行差现象？光行差现象源自于地球上的观察者相对于来自于恒星光线的横向运动，这是学界的共识，但是如果以太虽地球一起运动，那么在光线到达地球上的观察者之前已经不存在二者之间的横向相对运动，原因是所有以太论的根本出发点就是，以太是光的媒介，光信号相对于它总是沿着任何方向以常数速度c传播的，这样就排除了地球上的观察者相对于迎面而来的星光的任何横向运动的可能，若如此，光行差现象如何产生？当然，这只是新、旧以太说众多的问题中的一个，但是限于篇幅，我不可能一一指出这些问题。 ~无忧仙人 |
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至于为什么以太有如此奇怪的行为：
本人是根据实验做出的判断。依据，1，M-M实验没有测到“以太风”，2，激光陀螺检测到地球自转，本人根本不相信伪科学相对论的胡说八道，所以暂时只能认为以太是这样了。 可以肯定的是以太和质量有关系，在宇宙中分布也不是均匀的，以太是有层次的，每个层次的以太运动是不一样的。 所以如果在太阳上观察很远的星光，会有太阳绕银河系中心转动的光行差（如果有这个条件和时间长的话），在地球上会观察到地球绕太阳公转运动产生的光行差（如果时间长和仪器精度高的话还能测到太阳系绕银心运动带来的光行差），地球自转也有光行差。 那为什么地球自转不能带动周围以太一起自转呢？本人还不清楚，只能说根据实验事实了。可能的一个原因是地球自转角速度太大，以太来不及一起转动，说不定也带动一些，但带动的是平动。或说以太和引力场有关（和质量有关），地球和太阳之间的引力场只和地球和太阳之间直线方向有关系，地球自转不影响它和太阳之间的引力方向关系。 |