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Sagnac效应与相对论
[楼主] 作者:jiuguang  发表时间:2003/05/30 00:27
点击:411次

1913年Sagnac进行了的成功实验,他用的是多边形回路干涉仪,光沿相反方向通过回路形成干涉。当仪器旋转时,两束光通过回路需要的时间不同,干涉条纹出现偏移,干涉仪可以在非常高的精度内测到旋转。这就是Sagnac效应,相对论认为Sagnac效应是符合相对论的。见http://www.mathpages.com/rr/s2-07/2-07.htm
Sagnac效应与相对论的历史几乎一样长,然而在一般的相对论的书籍中却很少提到,因为说明Sagnac效应符合相对论有点麻烦,而且很容易遭到质疑。然而Sagnac效应的影响又是不可忽视的,1980s年代多次用GPS系统进行了环球Sagnac实验,校正值在240 至 350ns之间。Sagnac效应也被称为相对论效应,而且是在关于相对论的书中难以见到的相对论效应。

有很多重要的东西,被人们有意或无意的忽略了,使我们难以看清事物的全貌

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 [2楼]  作者:xdjxx  发表时间: 2003/05/30 01:27 

Sagnac效应不是相对论效应,完全能够用经典物理学来解释,在这一点上反相派和拥相派的意见是一致的.目前反相派和拥相派的意见分歧是相对论能否解释Sagnac效应,一部分反相派认为相对论解释不了Sagnac效应,拥相派和有些反相派认为相对论可以解释.GPS系统中引力势场的时间效应很小,并且原子钟在地面上调准就可以了.平常宣传的GPS需要做相对论效应校准,完全是不顾事实的误导宣传.GPS系统Sagnac效应实际上和你的环球通讯实验性质一样.如果Sagnac效应这样对相对论不利的实验都能被说成是相对论效应,性质一样的环球通讯实验即使像Sagnac效应那样显示出差别,也会被拥相者解释掉的.很抱歉还没回你的信,一方面是工作忙,另一方面是因为不画图比较难解释,看来jiuguang先生自己已经搞清楚了.
 [3楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/05/30 09:34 

1913年Sagnac进行了的成功实验,他用的是多边形回路干涉仪,光沿相反方向通过回路形成干涉。当仪器旋转时,两束光通过回路需要的时间不同,干涉条纹出现偏移,干涉仪可以在非常高的精度内测到旋转。这就是Sagnac效应,相对论认为Sagnac效应是符合相对论的。见http://www.mathpages.com/rr/s2-07/2-07.htm
Sagnac效应与相对论的历史几乎一样长,然而在一般的相对论的书籍中却很少提到,因为说明Sagnac效应符合相对论有点麻烦,而且很容易遭到质疑【【证据何在?】】】。然而Sagnac效应的影响又是不可忽视的,1980s年代多次用GPS系统进行了环球Sagnac实验,校正值在240 至 350ns之间。Sagnac效应也被称为相对论效应,而且是在关于相对论的书中难以见到的相对论效应。

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Hehl, F.W., and Ni, W.T., Phys. Rev.D, {vol 42}, 2045
(1990). 

Sagnac效应效应是转动参考系的效应,一般相对论教材中一般不提及转动参考系的研究,所以不必提到Sagnac效应。

相对论书中不提Sagnac效应,就能说明“Sagnac效应符合相对论有点麻烦”?完全不是如此。

事实上,相对论教材是“不屑于”提到Sagnac效应。因为Sagnac效应可以由广义相对论Kerr度规经转动参考系变换很容易得到(见Hehl, F.W., and Ni, W.T., Phys. Rev.D, {vol 42}, 2045
(1990). )任何学生都可以自己去检验一下,不是相对论教材的主题。

以上这篇论文的主题不是为了导出Sagnac效应,Sagnac效应在这篇论文中只是一个不起眼的副产物而已。用相对论导出Sagnac效应,是常识性知识。

 

 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/05/30 09:49 

Sagnac效应不是相对论效应,完全能够用经典物理学来解释,在这一点上反相派和拥相派的意见是一致的.

【【【对。我在上面帖子中本来也想写上您这句话的。

广义相对论Kerr度规经转动参考系变换,可以得到牛顿力学转动参考系的全部东西,如Coriolis力,Sagnac效应。凡是能够用经典物理学来解释与导出的转动参考系现象,广义相对论都能解释与导出。至于Sagnac效应是否是广义相对论效应,这个问题根本就不重要,因为这与各人的概念范畴范围大小有关,重要的是,我们只要知道:广义相对论Kerr度规经转动参考系变换,可以得到牛顿力学转动参考系的全部东西。

广义相对论经弱场近似,也能得到牛顿引力平方反比关系。至于,这个牛顿引力平方反比关系倒低是广义相对论效应还是牛顿自己的效应,这个问题不重要,因为这与各人的概念范畴范围大小有关。】】】

目前反相派和拥相派的意见分歧是相对论能否解释Sagnac效应,一部分反相派认为相对论解释不了Sagnac效应,拥相派和有些反相派认为相对论可以解释.

【【【能解释,见参考文献Hehl, F.W., and Ni, W.T., Phys. Rev.{\bf \ }D {\bf 42}, 2045
(1990).            】】】

GPS系统中引力势场的时间效应很小,并且原子钟在地面上调准就可以了.平常宣传的GPS需要做相对论效应校准,完全是不顾事实的误导宣传.GPS系统Sagnac效应实际上和你的环球通讯实验性质一样.如果Sagnac效应这样对相对论不利的实验都能被说成是相对论效应,性质一样的环球通讯实验即使像Sagnac效应那样显示出差别,也会被拥相者解释掉的.很抱歉还没回你的信,一方面是工作忙,另一方面是因为不画图比较难解释,看来jiuguang先生自己已经搞清楚了.

[楼主]  [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/05/30 23:46 

这里的Sagnac效应与建其的Sagnac是两个概念

这里所说的Sagnac效应与建其先生所说的不是一个概念,我看到的文章是这样说的,不知道是谁错了。

This paper discusses the conceptual basis, founded on special and general relativity, for navigation using GPS. Relativistic principles and effects which must be considered include the constancy of the speed of light, the equivalence principle, the Sagnac effect, time dilation, gravitational frequency shifts, and relativity of synchronization.

Sagnac效应与GPS的关系见

http://www.livingreviews.org/Articles/Volume6/2003-1ashby/node2.html>

 [6楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/05/31 10:55 

回复:是同一个效应。昨日刘志波先生提供的网页上的数学处理正是与我几年前所做的完全一样。

刘志波提供的网页:

http://www.livingreviews.org/Articles/Volume6/2003-1ashby/node2.html>

[楼主]  [7楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/05/31 11:44 

既然如此,你就应该知道“环球通信实验”的结果,怎么会出现莫名其妙的解释?
Sagnac效应与相对论
 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/05/31 18:58 

回复:您的环球通信实验可以暂时与Sagnac实验无关。Sagnac效应是一阶引力效应,我多次说过,在不计引力条件下,您的环球通信实验

您的环球通信实验可以暂时与Sagnac实验无关。Sagnac效应是一阶引力效应,我多次说过,在不计引力条件下,您的环球通信实验与广义相对论无关,只用狭义相对论考虑即可(精确到速度平方/c^2)。考虑好了这个,可进一步再来关心引力效应等。
沈建其
-----------

 

 

 

刘志波先生,
由于前面半篇外加7个起始公式与我一样,所以后面半篇我的确没有看。但一切都无所谓。即使此文中,讨论的Sagnac效应与正统文献上略有不同(如相差一个常数因子,或者它把其他也与转动有关的引力效应如一个叫做什么lensing的效应也合并到Sagnac效应中去),这些都无所谓。由于历史原因,允许各人定义有所不同。这些都并非实质性问题。
我只要知道一点“前面7个起始公式与我一模一样”就足够了,这就说明一切了,我们之间没有区别,哪怕下面它做什么任何其他定义。
同时再知道:Sagnac效应可以由广义相对论与牛顿理论导出。凡是牛顿力学的任何效应,都是属于广义相对论一级效应,广义相对论可以全部导出牛顿力学的任何效应。
我不清楚您倒低在怀疑什么?您说我的Sagnac效应与网页上不同。那么除此之外,您的其他问题是什么?
我的Sagnac效应(或者文献上Sagnac效应)的具体表达式是什么样的,我倒的确想不起来(需要把文献找到才能知道,但是我的文献堆积如山,一下子找不到)。如果网页上Sagnac效应的定义与文献上Sagnac效应的定义只相差一个常数因子,这不是什么实质性不同(只要它们数学处理的出发点相同就行了)。
我给您的文件您打不开,我下面给您发一个中文版本。请见附件。里面的固定参考系到转动参考系的坐标变换比您提供网页上的前面几个公式(也是固定参考系到转动参考系的坐标变换)复杂,后者是前者的弱场近似极限形式。
沈建其

 

 

很抱歉,你的文章不能用金山词霸看,你讨论的问题也不一样。(尤其是前面7个起始公式与我一模一样)也许是对的,但是你没有继续往下推,或者没有正确的理解公式的含义。下面一段文字就是我推出的结果而且更精确。Traversing the equator once eastward, the last clock in the synchronization path would lag the first clock by 207.4 ns. Traversing the equator once westward, the last clock in the synchronization path would lead the first clock by 207.4 ns. 在另一篇文章中则有光从相反方向通过回路时Sagnac效应给出的时间差值。见http://www.mathpages.com/rr/s2-07/2-07.htm>
其中有这么一段This is most easily seen for a purely circular loop, in which case the sum of the speed of the wave front and the receiver is c-v in the co-rotating direction and c+v in the counter-rotating direction, both beginning from an initial separation of 2pR, so the difference between the travel times is 2pR[1/(c-v) - 1/(c+v)] = 4pRv/(c2 - v2). Since v = wR, this equals 4Aw/(c2 - v2). This reasoning is valid in both the classical and the relativistic context.
你好象并不清楚这个问题。

刘志波

----- Original Message -----
From: shen jianqi
To: Liu
Sent: Saturday, May 31, 2003 12:22 PM
Subject: Re: Re: 见附件(从广义相对论Kerr度规出发做转动参考系的坐标变换)


 一样的。至少我与正统的文献上的理解是一样的(我也是从结合正统的文献上学来的,研究来的)。您提供的网页上的数学部分就跟我一样(尤其是前面7个起始公式与我一模一样)。所以我们讨论的Sagnac效应是一样的。总之一条:Sagnac效应可以由广义相对论与牛顿理论导出。凡是牛顿力学的任何效应,都是属于广义相对论一级效应,广义相对论可以全部导出牛顿力学的任何效应。
沈建其

 

 

是不是你对Sagnac效应这一概念的理解局限太大了,网上有很多Sagnac效应的介绍,似乎与你的理解有很大的出入。你理解的Sagnac效应与别人的理解不同,那讨论起来说的不是一回事,也就没有意义了。
From: shen jianqi
To: Liu
Sent: Friday, May 30, 2003 6:48 PM
Subject: 见附件(从广义相对论Kerr度规出发做转动参考系的坐标变换)


刘志波先生,您好!
1.您提供的网页上的数学部分我自己在几年前全部推导过(即四维线元做转动参考系的坐标变换,得到Sagnac效应)。相对论解释Sagnac效应用的正是我这种方法。但是,经典理论也能导出Sagnac效应。
2.我还得到更为复杂的推导(从广义相对论Kerr度规出发做转动参考系的坐标变换,得到Mashhoon的自旋-转动耦合效应,Sagnac效应也在其中,只是我没有去讨论它),见附件。相对论解释Sagnac效应用的正是我这种方法。用四维线元做转动参考系的坐标变换得到Sagnac效应,见Hehl, F.W., and Ni, W.T., Phys. Rev.{\bf \ }D {\bf 42}, 2045 (1990).  )
3.您的环球通信实验可以暂时与Sagnac实验无关。Sagnac效应是一阶引力效应,我多次说过,在不计引力条件下,您的环球通信实验与广义相对论无关,只用狭义相对论考虑即可(精确到速度平方/c^2)。考虑好了这个,可进一步再来关心引力效应等。
沈建其
--------------------
沈建其先生:
您好
如果可能的话,可否将你提供的文献或摘要给我一份吗?既然你有这些资料,在看到我的文章时是应该和Sagnac效应联系起来的,相对论解释Sagnac效应恐怕用的不是你那种方法吧!我提供的资料你大概没看,http://www.livingreviews.org/Articles/Volume6/2003-1ashby/node2.html>
我推出的结果与文中的几乎是一样的,至少定性的说是这样。从文中看Sagnac效应大概是对GPS系统的精度影响最大的问题了。环球通信实验实际上也是Sagnac实验,既然符合相对论你就不知道怎么算出实验结果吗?

刘志波

 [9楼]  作者:xdjxx  发表时间: 2003/05/31 20:17 

回复:还有没被说服的反相者,请参考文献:Vigier,J.P.,

Physics Letters A, 234 (1997) 75.

Hasselbach,F.& Nicklaus, M., Phys. Rev. A, 48 (1993) 143.

 [10楼]  作者:王建华850  发表时间: 2003/05/31 23:51 

回复:国外的月亮不总是圆的。国外反对相对论的专家学者也很多。
Sagnac效应与相对论
[楼主]  [11楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/06/01 00:00 

为什么无关,你似乎没有理解sagnac效应
我给你的洋文你大概懒得看吧。文中清楚的说明在圆回路(circular loop)中,环绕一周的时间差值在下面的式子中给出difference between the travel times is 2pR[1/(c-v) - 1/(c+v)] = 4pRv/(c2 - v2). Since v = wR, this equals 4Aw/(c2 - v2). This reasoning is valid in both the classical and the relativistic context. 最后一句是“这一推论在经典理论和相对论中都是有效的”。如果你连这一点都不清楚的话,怎么能说明你知道什么是Sagnac效应呢,即使你用过起始公式。正如知道牛顿三定律未必能说明他懂牛顿力学一样。

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