陈绍光的广义化牛顿力学中多普勒频移只取决于接收器速度与光源速度无关,乖γ的相对论公式错了 问题涉及到真空中的光波能被发射它的光源的运动速度产生多普勒频移吗,这是个影响深远的严肃问题 一,问题提出 真空中光源对实验室运动,接收器对实验室静止,问是否有多普勒频移? 具体化为真空室固装在实验室中,由电致伸缩体驱动的接收器和光源都安装在真空室内,发射光束对准接收器: 1, 两电致伸缩体都不施加电压,接收器与光源都对实验室静止,无多普勒频移。2, 接收器的电致伸缩体接通鋸齿波形电压(接收器对实验室运动),光源的电致伸缩体不施加电压(光源对实验室静止),有多普勒频移。3, 光源的电致伸缩体接通鋸齿波形电压(光源对实验室运动),接收器的电致伸缩体不施加电压(接收器对实验室静止),有没有多普勒频移? 此问题的答案影响到发射光源河外星系的速度是否能产生多普勒频移?宇宙是否在膨胀?是否有过宇宙大爆炸?更决定着相对性原理是否普遍成立? 因此是个必需认真回答的严肃问题。可用理论分析或实验结果等多种方式回答。 二,理论思考 光源的运动速度对光速没有影响,即光源的速度不能与它发射出的光波速度相加,爱因斯坦就是这样表述光速不变原理,反相者也未反对这一观点。我们就以此共识为基础进行思考: 现今测量光速以干涉法测相位变化最准,拍频法也是测相位变化。距离/时间法用的旋转齿轮和旋转反射镜来提高时间的测量精度,实质上也是以相位的符合来判断。光源速度不影响光速,从实验上看,就是光源速度不影响光波到达接收器的相位。 改变光速可改变相位,改变光频率或光波长也会影响相位。要不改变光波到达的相位就只有: 1,光速、光频率和光波长三者都不改变。2, 三者中两个都不变只有其中一个变化,必然相位会变化,被排除。3, 光速和光频率都变化,光波长不变,由于光速和光频率的变化不能彼此对消,必然相位会变化,被排除。4, 光速和光波长都变化,光频率不变。由于光速和光波长的变化不能彼此对消,必然相位会变化,被排除。5, 光频率和光波长都变化,光速不变。由于光频率和光波长的同步变化可能彼此对消而保持光速不变,引力红移的频率减小同时发生波长增大就是这种情况。但是频率减小的周期增大和波长增大的路径长度增大都使到达时间延迟,掠过太阳的雷达延迟就是证据。到达时间延迟必然相位会变化,被排除。 五种可能的情况中只有第1种情况光速、光频率和光波长三者都不改变,才能使相位不变。从光源的运动速度对光速没有影响的共识及其实验结果分析得出的 结论是:光源的运动速度对光频率和光波长也都没有影响。即光源的运动速度不会引起多普勒频移。 三,实验证据 1,在Vessot等(R.F.C Vessot etal, Phys.Rev.Lett.45, 2081 (1980))的火箭引力红移实验中,由于采用了双向多普勒除以2与单向多普勒相对消的装置来对消掉最大干扰的一级多普勒速度频移。途中引力红移是正比于v/c的力Fc的途中耗损能量,往返耗损是单程的两倍,使得途中引力红移的贡献也被这个频率处理的减法装置对消掉了。因此实验结果仍与爱因斯坦的错误红移公式(1)相符。 在Krisher 等(T.P.Krisher, J.D.Anderson, and J.K.Campbell, Phys.Rev.Lett. 64, 1322(1990))的飞船引力红移实验中,是用1980年11月12日旅行者1号(Voyager 1)飞船接近土星(Saturn)时的单向多普勒数据和双向多普勒数据,跟土星引力位预言的红移相适合, 结果在1%的精度内证实了(1)式的预言。途中引力红移也是在用单向多普勒数据和双向多普勒数据对消一级多普勒速度频移的数据处理中被对消掉了。 单向和双向多普勒数据都是地球基站接收后再处理。双向多普勒是地球发射电磁被火箭或飞船反射回来,单向多普勒是从火箭或飞船发射电磁波到地球,具体说,是由火箭上安装的氢脉泽或飞船上安装的超稳定晶体振子发射出的。作为光源的氢原子钟和晶体振子都具有飞行器的速度和加速度(飞船为了保证其接收与发射天线对准地球,需要随时随地用小的喷射气流装置调整方向,必有加速度)。若是光源的速度和加速度会影响光波的频率,则单向与1/2双向的多普勒数据不能对消,上述两个测量引力红移实验就不可能进行。 2,更为明显的是机载雷达导航,飞机上发射的雷达束被地面反射回来被飞机接收,导航中计算多普勒频移△f的公式为△f = f 2 V cosθ/c,V为飞机的速度,θ为飞机速度方向与射向地面的雷达束的方向之间的夹角。地面接收雷达时产生一次频移,飞机接收到反射回的波又产生一次频移,故公式中出现2。假设发射速度也产生频移,则飞机发射时也将产生频移,地面作为反射镜是接收后再发射时也将产生频移,则公式中的2就应为4或0(假若发射频率与接收频移符号相反)。这个假设与机载雷达导航的大量实践事实不相符,所以发射速度不会产生频移。 3,长度和时间的单位‘米’和‘秒’现今的国际定义是用光速值和铯133原子基态两个超精密能级间的跃迁辐射周期。若是光源的速度会产生多普勒频移,地球表面上不同纬度的铯原子钟就会辐射出不同周期的电磁波,国际定义的‘秒’在不同纬度有不同的值,赤道与两极相差可达10^-6,南北的大城市之间相差至少10^-7,而国际定义‘秒’的复现精度为10^-11。若出现过万倍以上大的误差,国际权度局为何不补充规定复现‘秒’的纬度,而只在1995年补充规定复现‘秒’的温度为0 K。说明发射光源的温度可影响光波周期,但发射光源的速度(所处的纬度)不会影响光波周期(不会产生多普勒频移)。若是光源的速度和加速度会影响光波的频率,现今的精密测量水平是决不可能达到的。 |