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上一主题:至黄得民先生: 下一主题:光的本质虽然是波,但也仍然可以...
历史上的各种光速实验(根据刘武青先生的提议帖出)
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2003/07/13 15:51
点击:388次

读帖时,帖子不存在
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 [2楼]  作者:刘武青  发表时间: 2003/07/13 16:48 

回复:已转帖到北大、淅大物理系BBS上。感谢黄德民先生提供的资料


※※※※※※
刘武青
 [3楼]  作者:欧阳飞  发表时间: 2003/07/13 22:29 

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 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2003/07/13 23:41 

我来补充一个“相对光速实验”:直接检验“时慢公式”

实际的“飞船闪光”试验:

现在的飞船速度达到v=10000m/s是平常的事,
在地球附近飞船可以这个速度v作接近或远离地球的飞行,
然后按相对论上所说的那样:
在飞船上的同一位置xo'处,向地球发出两个激光闪光信号S1和S2,
S1和S2的时间间隔假设是Δt'=t2'-t1'=1秒,
飞船发出S1的地点距离地球假设为x1=L1=30万公里=3*10^8m,
如果飞船停留在L1=3*10^8m处,相对地球静止,
那么地球接收到的激光脉冲闪光时间间隔显然应该是:
Δt =t2-t1 =t2'-t1' =1秒,

飞船接近地球:
如果飞船以v=10000m/s接近地球,
1、按加利略变换:
在发出S2的t2'时刻,两个激光脉冲闪光的间距为:
ΔL= cΔt’- vΔt'=(c-v)Δt',
两个闪光S1和S2将保持这个间距ΔL,以光速c向地球运动,
地球接收者测得这两个闪光的时间差为:
Δt=t2-t1 =ΔL/c = [(c-v)/c] Δt'
这就是加利略光多普勒的周期变换式:
Δt= [(c-v)/c] Δt'

=[(3*10^8 - 10^4)/3*10^8] *1
=2.9999*10^8 / 3*10^8
=0.9999666666 (秒)

Δt'-Δt= 1- 0.9999666666 =0.0000333334 = 3.33334*10^-5(秒)
现在GPS上测量时间的精度一般是10^-12(秒),
“时钟环球飞行”实验的精度是:
发现向东飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均慢了5.9 X 10-8秒;
而向西飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均快了2.73 X 10-7秒。

显然比较起来,10^-5秒的测量精度并不算要求很高吧?
所以这个检验性实验还是很可行的?

2、按相对论时慢公式:
Δt= Δt'/sqr(1-vv/cc)
= 1/sqr[1-(10^4/3*10^8)^2]
=1.00000000055555(秒)

那么地球实际测量到的Δt是多少呢?
是加利略的结果:Δt= 0.9999666666(秒)?
或相对论的结果:Δt= 1.0000000005(秒)?

这个鉴别实验简单、明了,没有什么纠缠不清的问题,
实际实施的可行性也很充分?

 

 [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/07/14 00:42 

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 [6楼]  作者:马国梁  发表时间: 2003/07/14 10:26 

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 [7楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/07/14 11:10 

另一种光速实验,Sagnac实验

Sagnac实验是在1913年做的,泡利《相对论》中提到过,当中文资料不多,现根据网站http://www.mathpages.com/rr/s2-07/2-07.htm>的资料介绍给大家。

实验原理如图,来自光源(source)的光,由半镀银镜分为两束(分别用虚实箭头表示),分别以相反方向沿镜片构成的回路绕行一周,最后到达探测器(detector),在探测器上可以看到干涉条纹。当转动整个仪器时,干涉条纹会产生移动。仪器测到的是相对于惯性系的绝对旋转。Sagnac效应现在已经得到了广泛的应用,最好的这样的仪器可以达到的精度是0.00001 度/小时。

Sagnac实验测到的是在非惯性系中光速不是常数,上述网站也提到了有人以此反对相对论,他的解释是在非惯性系中不能使用狭义相对论而应当用广义相对论,而我没有看到很多广义相对论的解释,简单的解释应该是实际测到的光速是“表观光速“,不是令人很满意的解释。这大概就是中文资料不多的原因,说不清楚就不说。从下面的图(在同一网页上)中可以看到,”环球通信实验“与Sagnac实验相差不多,一个是用时钟测量时间,一个是测量相位的变化。地球本身就是非惯性系,当然可以测到不是常数的”表观光速“,只是还没有测到而已,证明相对于地球表面光速是常数实验是不充分的。

 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2003/07/14 15:08 

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 [9楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/14 16:18 

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 [10楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/14 16:36 

回复:说明一下关于拖动假说和等价的一些假说的问题。

在数学上,认为以太完全跟着地球运动,和认为光速(乃至电磁学规律)必须相对于附近的大质量物体(在麦克尔逊实验中就是地球)之类的假说完全等效。因此这里一起指出一下,他们的问题是一样的。

如果以太跟着附近的大质量物体运动,那么以太中的波动必须跟着以太一起运动,但是,地球和太阳以及地-日空间的以太运动方式是不同的(因为地球对太阳有相对运动)。那么,当光从太阳射入宇宙空间的时候,就会通过速度不同的以太层,因此由于以太的带动导致一个附加速度差,从而导致一个多余的折射,这就象声音通过运动的空气将会被附加折射一样;同样,当光射入地球附近的时候,再次穿过不同速度层,因此又附加一个折射。两个折射总和,大致相当于地球相对于太阳的速度与光速之比的量级,这就会给光行差加上一个同量级的修正。结果是,以太运动和以太静止,算出的光行差至少差100%。

而历史上光行差的计算,基本是按照以太静止的假设完成的,现在的计算基于相对论,但是结果也和以太静止的结果一样。这个计算的结果和天文观测的结果是一样的,这就说明以太完全被地球拖动,或者电磁学规律必须相对于地球这类假设是错误的。历史上,这类假设是最早被推翻的,所以很多人不知道,现在又拿出来当成新发明。

后来的非涅尔拖动公式就是为了解决这个问题,假设拖动系数是1-(1/n^2),因为空气的折射率非常接近于1,因此这个拖动几乎为0,从而拖动可以忽略。

必须说明的是,上面的分析不仅对于以太完全拖动的想法,也针对诸如地球定义了附近空间惯性系之类的想法,因为他们数学上是等效的,因此结论必定一样,从而必然要被光行差效应所否定。

 

 

 

 [11楼]  作者:yanghx  发表时间: 2003/07/14 18:32 

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 [12楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/14 20:01 

回复:你脑子怎么就这么奇怪呢

你看懂那个公式没有啊,纵向的时候,那个公式就是(c-v)/c /Sqrt(1-v*v/c/c),第一个(c-v)/c就是源运动的多普勒公式,第二个1/Sqrt(1-v*v/c/c)就是时间膨胀效应,时间膨胀效应是修正在经典公式上面的,就是说相对论多普勒效应和经典多普勒效应的比值才是时慢效应,而不是说相对论多普勒效应里面只有时慢效应,明白了没有?

 

 

[楼主]  [13楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/07/14 20:48 

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 [14楼]  作者:guojia_new  发表时间: 2003/07/14 20:56 

哎,yanghx,你真的是...

你那个公式f'= f[(1-cosφ*v/c) / √(1-vv/cc)]是时间膨胀公式么?当然不是,那是多普勒效应的公式!当然会有φ的不同而f'的不同。当φ=0,f'=f(1-v/c)/√(1-vv/cc),很明显,这个公式由两部分组成:f(1-v/c)和√(1-vv/cc),前者是经典多普勒效应,后者是相对论的修正效应。这跟时间膨胀决不完全等同。yanghx啊你只知道抄书却不知道书中的含义,这才是尽信书不如无书的典型呢。

 [15楼]  作者:刘武青  发表时间: 2003/07/14 21:34 

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 [16楼]  作者:逆子  发表时间: 2003/07/14 22:15 

赞同

在我看到的猪头的贴子中,这一贴算是他自已的观点。

是的,如果说观测者所在的星体会带动以太或类似以太的东东,那么光得差就不是我们所观测到的结果了。可是,另一方面我可以站在黄先生的一方,假如说地球”以太层“或者说”光介子层“极薄,由拖动附加的折射可以忽略呢?这就里就不存在问题了。

黄先生在理论中没有估算出地球的光介子的分布情况,对此现象也是无法作出量化的解释的。



※※※※※※
逆子
 [17楼]  作者:逆子  发表时间: 2003/07/14 22:38 

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 [18楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/14 22:49 
 [19楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/07/14 23:46 

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 [20楼]  作者:yanghx  发表时间: 2003/07/15 01:02 

你们用另一种方法证明了时慢公式的错误?

说法不同而已,其实是一个意思,所以就按你们的说法吧,
这么说你认为经典的“时慢公式”的推导模型:
飞船两次闪光的结果是什么呢?
是先用经典的多普勒公式计算,然后除上膨胀因子?
那么我归纳的下面这个实验你们看看结果是什么呢?

我来补充一个“相对光速实验”:直接检验“时慢公式”
作者:yanghx  2003/07/13 23:41   字节:1K 点击:2次 帖号:33816
当前论坛: [挑战相对论]讨论区 [hongbin.xilubbs.com]

实际的“飞船闪光”试验:

现在的飞船速度达到v=10000m/s是平常的事,
在地球附近飞船可以这个速度v作接近或远离地球的飞行,
然后按相对论上所说的那样:
在飞船上的同一位置xo'处,向地球发出两个激光闪光信号S1和S2,
S1和S2的时间间隔假设是Δt'=t2'-t1'=1秒,
飞船发出S1的地点距离地球假设为x1=L1=30万公里=3*10^8m,
如果飞船停留在L1=3*10^8m处,相对地球静止,
那么地球接收到的激光脉冲闪光时间间隔显然应该是:
Δt =t2-t1 =t2'-t1' =1秒,

飞船接近地球:
如果飞船以v=10000m/s接近地球,
1、按加利略变换:
在发出S2的t2'时刻,两个激光脉冲闪光的间距为:
ΔL= cΔt’- vΔt'=(c-v)Δt',
两个闪光S1和S2将保持这个间距ΔL,以光速c向地球运动,
地球接收者测得这两个闪光的时间差为:
Δt=t2-t1 =ΔL/c = [(c-v)/c] Δt'
这就是加利略光多普勒的周期变换式:
Δt= [(c-v)/c] Δt'

=[(3*10^8 - 10^4)/3*10^8] *1
=2.9999*10^8 / 3*10^8
=0.9999666666 (秒)

Δt'-Δt= 1- 0.9999666666 =0.0000333334 = 3.33334*10^-5(秒)
现在GPS上测量时间的精度一般是10^-12(秒),
“时钟环球飞行”实验的精度是:
发现向东飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均慢了5.9 X 10-8秒;
而向西飞行时四只原子钟的读数比地球上的原子钟读数平均快了2.73 X 10-7秒。

显然比较起来,10^-5秒的测量精度并不算要求很高吧?
所以这个检验性实验还是很可行的?

2、按相对论时慢公式:
Δt= Δt'/sqr(1-vv/cc)
= 1/sqr[1-(10^4/3*10^8)^2]
=1.00000000055555(秒)

那么地球实际测量到的Δt是多少呢?
是加利略的结果:Δt= 0.9999666666(秒)?
或相对论的结果:Δt= 1.0000000005(秒)?

这个鉴别实验简单、明了,没有什么纠缠不清的问题,
实际实施的可行性也很充分?

 ==================================
现在又有了第三种解法:
经典的多普勒效应结果[(c-v)/c] Δt'  再除以时胀因子---光多普勒公式:
Δt=[(c-v)/c] Δt'  / sqr(1-vv/cc)
=0.9999666666 (秒) / sqr[1-(10^4/3*10^8)^2]
=0.9999666666 (秒) / 0.9999999994444
=0.999966667(秒)

在低速下,这个结果当然是与经典的多普勒结果差不多,
可是你就要把相对论教授们气晕过去了吧?
你们这不是证明时慢公式的结果Δt= 1.0000000005(秒)是错误的了吗?
对不对?

这个实验不是用来鉴别光多普勒公式的,
所以你完全可以使用相对论的光多普勒公式来计算,
问题是:相对论的时慢公式能同意吗? 这个矛盾你怎么解决呢? 或者说你们估计实际的测量结果会是怎样的? 现在有上面的三种结果,任选一个你认为最合理的吧?

 [21楼]  作者:senpy  发表时间: 2003/07/15 03:38 

读帖时,帖子不存在
 [22楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/15 10:37 

回复:你白痴阿

你现在测的是多普勒效应,自然要用相对论的多普勒公式,这么一点问题你还没想通?时慢效应是叠加在多普勒效应上的,这句话你到底明白不明白?因为时慢效应的影响,才导致相对论多普勒公式和经典多普勒公式不一样,并不是你做多普勒实验的时候可以忽略多普勒效应!如果实验结果满足相对论多普勒公式,就说明除了经典多普勒效应之外,还有时慢效应的影响,这么简单的问题要给你说多少次你才懂?

 

 

 [23楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/15 10:38 
 [24楼]  作者:senpy  发表时间: 2003/07/15 11:30 
 [25楼]  作者:冯小骏  发表时间: 2003/07/15 11:52 
 [26楼]  作者:冯小骏  发表时间: 2003/07/15 11:53 
 [27楼]  作者:senpy  发表时间: 2003/07/15 12:23 
 [28楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/07/15 12:38 
 [29楼]  作者:guojia_new  发表时间: 2003/07/15 12:39 
 [30楼]  作者:senpy  发表时间: 2003/07/15 14:03 

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