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磁场影响光速实验新思路 杨红新先生曾经透露过航天速度仪的另一种制作思路，让部分光路受到保护，尽量不受以太风速度的影响，另一部分光路暴露在以太风中。他没有说具体的光路和具体的保护方法。后来我想到这个光路是 Sagnac 光路，保护方法应该是磁场。用磁场保护部分 Sagnac 光路，理论上有可以检测的影响。激光陀螺仪和光纤陀螺仪是现成的 Sagnac 光路。如果能够借用激光陀螺仪，这是一个非常方便的实验。但是借用激光陀螺仪的想法实施起来一直不顺利，我们无法获得激光陀螺仪厂家的支持。后来计算发现，这个办法利用了地面运动速度比旋转磁场驱动方法更加高效，可以由自制 Sagnac 光路实现。 这个时候，意外发现有黎卡先生提出光栅测量单向光速的办法，认为光栅测量单向光速的实验，技术要求比较低，转移了我一段时间的注意力。直至光栅实验完成以后，才又回过头来思考磁场影响光速的实验。 |
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一、场影响光速的机理
电场磁场对于光速的影响，主要表现为运动电场和运动磁场对于光速的影响。静电场和静磁场对于光速的影响，即便存在，肯定更加微弱，不敢展开研究。所以这里主要考虑运动电场和运动磁场对于光速的影响。那么，运动电场和运动磁场能够多大程度上影响介质运动和光波速度？ 由于引力场无法屏蔽，很多空间中，多种类型的场同时存在。我们认为，电场磁场引力场影响光速的影响力大小决定于各种场的能量密度份量或者说质量密度份量。 这里牵涉到一个问题，电场的能量密度和磁场的能量密度如何计算？根据普通物理的介绍，电场的能量密度 EE/8πk，E 是电场强度，k 是静电力常数 8.98E9。磁场的能量密度 BB/2u，B 是磁感应强度，u 是真空导磁率 2E-7 。根据电场磁场能量密度的算法，可以类比得到引力场能量密度计算方法，gg/8πG，g 是重力加速度，G 是万有引力常数 6.672E-11。由此算得地球附近引力场能量密度，5.74E10 。大约是 1.0T 磁场能量密度 2.5E6 的 23,000 倍。所以，在地面附近引力场是绝对的主导因素，宏观电场磁场对于光速几乎没有影响力。这可能让我们明白，其他学者设计的那些简易实验检测不到磁场影响光速效应的原因。 实现强电场需要高电压，技术要求高。与电场途径相比，磁场容易实现更高的能量密度，所以现在主要是探索运动磁场影响光速问题。 |
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且不说磁场根本影响不到光速，单说这实验新思路与挑战相对论亳无关系！ ※※※※※※ 即别轻信人说的，也别坚信己学的，更别迷信书写的；只信亲眼能见的，而且亲手能算的，关键亲身能验的；科学事实 |
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三、激光器的光斑噪声和处理办法
激光束投射在屏幕上有一个光斑，这个光斑的位置存在无规则的细微漂移现象，此为光斑噪声，以区别于通常说的激光器亮度噪声。 激光束光斑无规则的细微漂移现象，直接观察是不明显的。一般的光波干涉实验，如果直接观察干涉条纹移动，也不需要考虑光斑噪声。现代光纤型干涉仪由于光束方向稳定性好，光斑噪声也不成为问题。所以很少有文章讨论激光器光斑噪声问题。激光武器对于激光束的方向稳定性要求很高，网上可以发现有少数论文专门讨论 He-Ne 激光器出来的光束方向漂移现象，也提到造成这种光束方向漂移现象的原因和处理办法。 这个光斑噪声对于干涉效果检测会产生干扰。光斑漂移必然导致干涉条纹中的亮线产生纵向移动和横向亮度分布变化。这是光干涉实验需要处理的事项。 |
| 我们的图像是，光是综合场中传播的波。比如空气中的特征声速是相对于空气，空气的流动会影响声音相对于地面的速度，树林可以通过影响风速来影响声音相对于地面的速度。磁场影响光波的方式，很像树林对声音的影响，能够减少风速导致的声速方向差异。 |
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即便磁场影响光速又如何？大的影响肯定是没有了，这样的结果也无法解释M-M实验0结果，也无法推翻相对论，实验目的何在？ ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
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我也曾经认为，磁场影响光速实验没有大的物理意义，大不了说明磁场也是一种光波介质。
现在根据杨红新的方法，有希望做出航天速度仪器，这个意义就不一样了。理论上可以否定了相对性原理，而且航天速度仪器有很大的应用价值。比如，火箭附带了自身速度测量仪器以后，可以在没有远洋测量队帮助情况下完成发射任务；航天速度仪也可以为无人机提供导航，避免假的 GPS 信号迷惑；导弹上安装航天速度仪，也可以帮助导弹减少末段风速误差；潜艇更加需要速度仪器，来纠正洋流影响，然后可以获得更准确的自身位置。 所谓相对性原理，用实验语言来说就是速度仪器不可制造。 |
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二、理论分析局部磁场对 Sagnac 光路的影响 Sagnac 回路，一边光速差大，另一边光速差小，就可以实现干涉相位差。假设地面系光路长度 L ，东西两个方向的光速是 c-v、c+v ，有时间差， Δt = L/(c-v)-L/(c+v) ≈ 2Lv/cc 。 v 是地面自转速度，v ≈ 400 das 。如果 Sagnac 干涉仪两边的 v 有差异，这个速度差异是Δv ，那么干涉仪有干涉条纹移动， n = 2 LΔv /cλ。 如果由磁场 B 导致这个速度差Δv ，Δv = v BB/23,000 ，于是有， n = 2 BB Lv / 23,000 cλ。 v/c ≈ 1.34e-6 ，λ= 0.65μm ，代入得到， n ≈ 0.000,18 BB L 。 如果选择 B = 1.0 T ，L = 0.4 m ，那么， n ≈ 0.000,072 。 如果采用亮斑分光两光电管检测干涉条纹移动，两光电管总背景电流 I = 1.2 mA ，那么有差分信号电流 4nI ≈ 0.34μA 。光路旋转 180°，光电流差值变化量 8nI ≈ 0.68μA 。对于微电流检测来说，这是一个很强的信号电流，但是激光束干涉光路有很大的光斑噪声，导致检测这个信号电流有某些难度。 |
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在宇宙飞船上利用设备测量相对地球磁场的速度，就能否定相对论吗？我看不行，绝对速度仪必须在运动者自己内部进行实验，否则我们完全可以依赖宇宙背景辐射做测量基准，这样的结果仅仅是实用性，与倒相无关。 ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
| 航天速度仪并没有利用地球磁场，而是航天速度仪内部有磁铁。通过测量光速差异获得航天器自身的速度，能够否定相对性原理。现在的方法是利用 Sagnac 光路，所以效果比 Michelson 光路要好。Sagnac 光路，部分光路有磁场，剩下光路没有磁场，才有效应。如果理解为整个 Sagnac 光路放在均匀磁场中，就不对了。1 楼图中，方框范围是磁场区。 |
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画一个比较贴近实际操作的 Sagnac 光路图。
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我知道你的意思了，你意思是如果自己没有磁场，则整个光路都受到以太风的影响，而Sagnac实验无法测量这样的情况，然而如果运动者自己有磁场，并干扰实验的部分光路，使得绝对以太风可以被测量。
我不太相信这样的猜测，如果真如此，地球拖曳以太就不仅仅是公转门业包括自转，然而大家知道，自转部分是完全没有被干扰的。 ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
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磁场和电场对光都没影响，这一实验是我在中国传媒大学的实验室作过的，当时我的目的不是测试场对光的作用，而是为了验证我的一个想法：“场对场不起作用”。
我试了让分光镜出来的两速激光分别通过强磁场和强电场再进行干涉，不论是否有电场和磁场的存在，电场和磁场的方向如何，干涉都不发生任何变化。 因为观测误差大概在一百分之一波长的数量级下，所以我最后用交谈的磁场测试，看看会不会有影响，结果还是没有影响。 这表明了场对场没有作用。 此外用相互垂直的两组极化天线测试了电磁幅射的发射与接收状况，也不受其他电磁场的影响。这表明了我的那个想法是符合事实情况的。即电场与电场之间没有相互作用。 从电场的叠加上看，两组正交的极化天线发出的是圆极化电磁波，但是对于原来的单横波来说，没有任何影响，说明电磁场是各走各的，相互之间即不影响方向也不影响强度。 这和我们在初学时讲的电力线的概念有一点相悖，但是我想，其实也并不相悖，因为检验电荷在任何位置检验到的是两个场的共同作用，而电力线表达的是检验电荷的受合力方向，并不代表两个场之间产生了作用。 这就像力与力之间互相不起作用，但是物体所受的力的作用却是不同方向和大小的力的合力。比如支撑力不因为有引力的存在而改变，引力也不因为支撑力的存在而改变，但是作为显式的影响，物体受的力是合力，支撑力与重力相互作用在物体上的合成结果是力与力抵消了。但是物体受的引力并没变，受的支撑力也没变，只是作用抵消而已，不是力抵消了。 电场力也一样，在没有作用到电荷时，各个方向的电场互相之间没影响。否则电磁波或光在电场或磁场中必然会受影响。 |
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王飞老朋友还是没有完全理解这个实验。这个实验建立在地球自转不带动地球引力场的基础上。根据这样的图像，地球表面有引力场风速，本实验就是要检测这个风速效应。
15 楼可能是黄志洵老师，我只能说老师的试验设计灵敏度不够。教学用的普通磁铁跟随地面运动影响光波光程的效果是非常微小的，约为可见光波长的百万分之一。强电场的影响更小。百分之一波长的测量精度肯定是测量不出来的。很多人都是基于电场磁场能够完全拖拽光波的假设来设计实验。这是一个错误的前提，它忽视了星体引力场的强大影响。 由于星体表面磁场光速效应很弱，我这里采取了一些技术措施。采用 1.4 T 剩磁的钕铁硼永磁，再加铁块做出近乎闭合的磁路。8 字形截面的磁路迭出 200 mm 长度，影响 Sagnac 光路中 400 mm 的光路长度，分析计算也只有 0.000,072 条纹的光程差影响。需要克服噪声需要光电检测才能发现这么微小的效应。 |
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[16楼]
【这个实验建立在地球自转不带动地球引力场的基础上。】 既然是自己的东西，当然要跟着自己转动，为什么不【地球自转不带动地球引力场】，如果说不拖曳以太转动的话，还是可以说得过去的，毕竟以太不是地球的一个部分。 ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
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能够想到光波干涉检测存在光斑噪声方面问题，事情就好办了。不好办的事情是，面对噪声不知道噪声来自哪里，茫然不知所措。 工业电场的能量值很低，磁场能量密度也很难做强。无论是永磁材料还是软磁材料，闭合磁路内部磁感应强度最好也就是大约 1.7 T 。这个 1.7 是很难利用的，它只存在于电磁铁磁性材料内部。这里的磁隙不可能做得很薄，磁隙中的磁感应强度会小很多。永磁的剩磁远小于 1.7 T，磁隙磁感应强度更小一些。教学用普通永磁铁磁极附近磁场，大概是 0.3 T ，拖动光速的效果大约是 1/200,000 。这个拖动效率是很低的。为了增强空隙磁场效果，需要接近完整的 C 型磁路，或者 8 字型磁路，磁隙在中间。 采用 1.4 T 剩磁的钕铁硼永磁磁路，磁隙处磁感应强度可以达到 1.0 T 。即便这样，磁场拖动光速的效果依然只有 1/23,000 。这个拖动效率还是太低。为了增加拖动效果，可以增加拖动长度，但是增加影响长度并不是没有副作用。光路长度的增加需要增加光束直径，否则会放大光斑噪声。增加光束直径，需要增加了磁隙，同时需要 3 次方增加磁路体积。所以这个试验它的光路长度会受到很大的限制。所以我的设计中，受磁场影响的光路长度只有 400 mm 。 |
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磁场能否影响光速还没有任何理论，计算其拖曳能力是否合适？对于单模光纤输出的激光器，我看还是免了吧，毕竟我们实验并不要求一次测量出准确的结果，完全可以采用多次测量，最后进行统计的方法。 ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
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Newton 时代没有场概念，Newton 也把引力和以太联系，原话是，引力可能因为以太。反过来说，以太可能就是与引力有关的那个东西。现在，很多人也想到了，引力场就是以太，以太就是引力场。当然有区别，以太强调存在，引力场强调受力效果。 场与光的关系，场源运动与场的运动的关系，场的运动与光速的关系，这方面的探索是以太论结合现代物理学的场概念所做的发展。过去人们认为以太是光速参考系，现在越来越多的人认为引力场是光速的参考系。地球附近主要是地球的引力场，地球附近地球引力大于太阳的引力，也支持地球附近主要是地球引力场的观点。当然，月球那么远的地方，太阳的引力就开始大于地球的引力。月球绕着地球转，这是一种表象。既然地球附近的引力场主要是地球引力场，所以 Michelson 实验也就变得很好理解。地球附近的引力场跟着地球运动，所以我们观测不到干涉条纹移动。 后来，很多人注意到激光陀螺、光纤陀螺能够观测到地球的自转，又让我们想到，地球的引力场没有跟着地球自转。有些人通过长时间的讨论，也逐渐明白，地球的引力场没有跟着地球自转。至此，光速的图像已经非常清楚。当然，也有人总是还不清楚这种图像或者不同意这种图像。 光速的图像已经明确，但是有点遗憾。这个遗憾是，这个图像既没有导致新的理论，也没有导致新的实验。为此，我做了一些扩展的思考，影响光速的不仅仅是引力场。电场和磁场也能够影响光速。目前没有理论能够从微观机制上详细阐明电场、磁场影响光速的机理和完整的数学描述系统。科学是两条腿走路，实验和理论是科学的两条腿。王飞觉得理论做完整了，才能做实验。我觉得，哪一条腿能够先伸出去，就哪一条腿先发展。理论发展不了，就现做以下实验。这是我的想法。我觉得光速的参考系是电场、磁场和引力场的综合场。也给出了计算综合场运动速度的一种算法，即依据能量份量作为影响因子来计算综合场速度。本课题实验就是对这种算法的一个检验尝试。 |
| 现在 650 元就可以买到真单模光纤输出 10-30 mW 光束的激光器。这款产品有两个波长可以选择，650 nm 或者 780 nm 。这两个波长都可以用，细微的差别是 650 nm 炫光刺眼，780 nm 光线柔和。选择单模光纤整理光束，是一个比较高效方便的办法。如果你是一个愿意麻烦来省钱的人，也有很多稳定激光器光束方向的其他办法。很多办法网上有介绍，叫做激光束自准直技术，有兴趣的朋友可以找来研究比较。方法挺多的，可能效果都没有单模光纤整束效果好。比如，给激光器提供更好的散热条件和温度保护措施，也可以在激光器外面设计修正光路，或者利用干涉条纹稳定性。也可以采用抵消光路，在光电流环节抵消光斑漂移噪声电流。当然有人原意麻烦，愿意花时间从大量掺杂噪声的数据中统计出信号，也是可以的。 |
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看上去还是普通的半导体激光器嘛？加个尾巴就贵了几百，行吗？还有这个实验原理我看悬。 ※※※※※※ 空间本无物理性质，具有以太的空间才有了局部静止系、惯性，运动才可以自身测量。 |
| 要是大家都认为实验原理成立，还用得着做实验吗？正因为有不同意见，才需要用实验来做裁判。 |
| 前几天订购的单模光纤耦合激光器收到了。样子基本就是 22 楼图片那个样子，就是光纤长度短一些，只有半米。由于订购的是 780 nm 波长的，光斑亮度效果没有厂家广告图片漂亮。22 楼的图是从网上下载的。 |
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羊先生：最近我有几点关于实验的想法如下，请参考。
一、将温度计插入装满水银的玻璃管的一端并密封好，另一端也封闭。通过旋转让温度计在不同的位置，或上端，或下端，观察水银的温度变化，以验证水银的引力温差。估计应该比你原先用两只温度计做的效果好。我想做可是没有精密的温度计，所以无法做。不知你处咋样？ 二、让激光束垂直通过用起电机产生的强电场，看激光的投影有无变化。以判断它们是否产生干扰。电场的作用比磁场大得多，如果没有干扰，那么磁场对光速的影响实验就根本不用做了。我粗略做了一下这个实验：结果是没有干扰。 三、引力能够让不同材料的导体同一端产生温差，这样一来用来制成热电偶发电似乎有了可能：将绝缘导线的一端置于地下的高温处，另一端接入电流表，从电流表出来后再接入地面。这样以来电流表内就应该永远有电流通过。因为金属导线和地壳是不同的材料。你认为可行吗？ |
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马先生，你好。
你对于朱顶余他们的工作了解不详细，所以还在想将温度计放在水银里。这是菜鸟容易犯的错误。温度计碰到水银压力，温度计的水银袋受压收缩，会出现一个假的偏高温度。 后来，大家领悟金属类材料不能作为引力温差介质，因为金属类介质有热路内部短路效应。所以，水银也不能用来做引力温差实验。这个实验比过去想象的有更高的难度。于过去的做法相比，新的设计应该倒过来。介质用石头，外面温度保护用金属。至于温度计，老式温度计、电子温度差计网上都可以买到的。老式温度计，在这里灵敏度已经不够。最好是用热敏电阻来检测温度差，电路要用自动调零的运算放大器。 你没有仔细看我的文章，还是在凭感觉想象电场对于光波的影响程度。起电机的方法，我不知多少年前就考虑过了。问题是空气的绝缘强度有限，3000 V/mm 。按此计算空气中能做出的电场最大能量密度是 40 J/m3 。这个能量密度只有磁场能量密度的 6 万之一。 纯理论的问题，感兴趣的人很多，你可以找其他朋友讨论。 |
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人，有时候是喜欢享受挑战的快乐，有时候也喜欢借用先进器件走捷径。上面是能够抵消光斑噪声的 Sagnac 光路设计，只是因为喜欢享受挑战的快乐。喜欢借用先进器件走捷径的人，会选择捷径，不会去操作这个光路。当然，这个光路设计对于喜欢复杂光路的人，也是值得参考的。
能够想到的问题，都有解决的办法，但是往往都是笨办法。这里解决光斑噪声的光路，也是一种笨办法。这个原理图中，贴到第 3 次才张贴成功。实际是两个 Sagnac 光路合在一起。其中一个是工作光路，另一个是提供参考光束，用以在光电流环节抵消光斑噪声电流。两光电管的差分电流是信号电流。两干涉光束与光电管之间有遮光板没有画出来。上边的一半光束进入各自的光电管，下边的另一半光束放弃。这个设计光束功率利用率低，需要更高功率的激光器做光源来补偿。当然这是小问题。信号效率下降的问题，在这个原理图上表现不出来。 |
