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究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2003/12/20 20:47
点击:1059次

 

究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!

 

相对论所说的光速不变最重要的一点是:如果一个观察者观察某束光的速度为C,那么另一个相对运动的观察者观察该束光的速度仍为C。这就意味着,要真正验证相对论意义下的光速不变假设,必须要有两个运动状态不同的观察者观察同一束光。如果两者观察到的速度相同,才算真正验证了相对论意义下的光速不变。

可是,历史上的光速实验有哪个是“两个观察者”的实验呢?没有,都是一个观察者的实验。也许有人要问,“一个观察者”与“两个观察者”有何不同?那可大不一样。举个声速的例子就可说明。

我们在地面上测得的光速为U;在运动的汽车上测得的声速为U;在运动的火车上测得的声速为U;在高速飞行的飞机上测得的声速成为U;任意变换汽车、火车、飞机的速度,测得的声速还是U;我们能否仿照相对论意义下的光速不变说声速不变呢?不能。因为,这些速度都是“某个观察者”测得的自己“参考系内”的速度,只要让“两个运动状态不同观察者”观察“同一束声波”的速度,会立刻发现,并不存在相对论意义下的声速不变!!!

历史上的光速实验,就如同上述声速实验一样,尽管有各种各样的实验,但都是在一个参考系内进行的(即一个观察者),只不过速度不同罢了,从来没有哪个实验涉及到两个参考系(即两个运动状态不同的观察者)。既如此,本文开头提到的相对论意义下的光速不变,实际上从来没有得到过实验检验。

光速不变假设是相对论的基础。既然相对论意义下的光速不变没有得到实验的检验,意味相对论一切都是空的。

 

本文算作是对黄国有先生的回答。其实,象黄先生一样,有许多人认为光速不变是得到了实验检验的。因此,这一帖也算是写给大家的。无论是支持者,还是反对者,请大家都表个态。

 

黄德民20031220

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 [2楼]  作者:xdjxx  发表时间: 2003/12/20 21:20 

回复:需要先区分是洛伦兹/彭加勒的相对论,还是爱因斯坦的相对论

洛伦兹/彭加勒的相对论建立在往返光速不变的基础上, Michelson-Morley实验可认为是其实验基础. 由此衍生出来的洛伦兹变换(原变换与爱因斯坦的变换略有不同)和洛伦兹/彭加勒群是现代物理的基础, 其结论与单向光速是否不变无关, 单向光速可变其理论仍能成立. 爱因斯坦的相对论建在单向光速不变的基础上, 没有任何实验支持, 但单向光速可变只影响爱因斯坦的奇谈怪论, 不影响物理学与洛伦兹/彭加勒的相对论有关的部分. 只有修改经典物理对力速和场作用的认识才会影响物理学与洛伦兹/彭加勒的相对论有关的部分

 [3楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/20 21:52 

回复:哈勃望远镜对行星的观察和地面上的望远镜算不算两个不同参照系?
究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!
 [4楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2003/12/20 22:13 

是两个参照系,但看不到同一束光。这好比....

一个美女从我们两个人面前走过,我看到的美人一定不是你看到的,你看到的美人一定也不是我看到的。因为美女放的电到了我眼里后,一定不会再到你眼里了。huhu~~~

 [5楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/12/20 23:11 

光速不变原理的实验基础光有迈氏实验是不够的,而必须是迈氏试验与光行差实验两者的结合才是。

黄德民先生所提出的声速实验中的的实验条件都属于“封闭”性条件(汽车封闭,从而空气随着汽车拖动(这类似“以太”被地球完全拖曳),观察者,声源与介质(空气)在一个封闭的环境中),这样的实验条件永远是“一个观察者”的实验。拖曳观点与“一个观察者实验”是联系在一起的。

但是,如果将汽车开放(无四壁),那么空气介质不被拖曳,此时,观察者,声源与介质(空气)其实就不再一个封闭环境中,所以,这就是两个观察者的实验。

迈氏实验因为属于是开放性的(观察者与真空介质在一个开放的地球上),所以这是两个观察者的实验。

但是,有人如果要坚持认为迈氏实验也是封闭式的,我也可以采纳,那么我们由于测到的光速始终是c(无论地球如何转动),于是我们认为真空介质(以太)被地球拖曳(类似黄德民的封闭汽车拖曳空气)。这样,光速不变原理没有实验基础了。

但是,光行差实验已经证明以太并没有被地球拖曳,所以认为地球处于封闭条件这一观点不成立,那么马氏实验仍旧是两个观察者实验。

结论:马氏实验可以用两种观点解释:(1)属于开放性条件,两个观察者的实验;(2)属于封闭性条件,一个观察者实验,地球完全拖曳以太。后者对相对论不利。

但是,光行差实验否定了后者。

所以,光速不变原理的实验基础光有迈氏实验是不够的,而必须是迈氏试验与光行差实验两者的结合才是。

 [6楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2003/12/20 23:27 

相反的实验结果早已有了,光速各向异性
虽然这些实验知道的人少一些,但是否认实验结果的人是一个也没有的。当然相对论对这些实验有自己的解释,理解了相对论解释的意义,对理解相对论本身是很有帮助的。
 [7楼]  作者:silin007  发表时间: 2003/12/21 06:30 

哪个实验也验证不了相对论意义下的“光速不变”!

但相对论意义下的“音速不变”却能被实验检验!

即“两个运动状态不同观察者”观察“同一束声波”的速度,会立刻发现:静止(V=0)的观察者与运动(V)的观察者测得的只是音频不同的同一音速(U)!

问题不是不存在相对论意义下的声速不变!而相对论意义下“观测到”的声速不变虽然存在,但观察者运动的速度(V)与音速(U)不可加才是问题的关键!



※※※※※※
请别轻信我所说的,也别坚信您所学的,更别迷信书所写的;只信亲眼能见,与亲手能算,及亲自能验相统一的事实。
 [8楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/21 09:34 

回复:附面层理论能解释拖动说的光行差现象
你应该学过流体力学,流体力学中有附面层理论,你用附面层理论就能理解以太的拖动说,也就能解释光行差现象了。
 [9楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 10:12 

回复:那就会导致附加的摩擦项,并且给出哈勃望远镜不能工作的结论
因为哈勃发出的信号要通过两个边界层,所以要引入附加的剪切项(对于流体力学没有这个问题,这个剪切项是费马原理附加的)
[楼主]  [10楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 10:22 

我多次指出过,"拖曳假说"与行差现象并不矛盾,我书上已作过详细解释,不知沈先生是如何看的?

最主要要区分的是,附面层拖动只拖动了地球周围的一层,并没有使"整个光程"内的光介子层都被拖动.这两种情况带来的结果是不一样的,要注意区分.

另外,不管你认不认为地球是一个开放的系统,对"同一束光"的观测始终只出现了一个观察者.没有同时出现两个观察者这就意味着相对论意义下的光速不变没有得到实质检验.

请沈先生三思.

黄德民

 [11楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 10:35 

回复:你有没有计算光穿透不同速度的光介质的时候的附加折射?

比如说声音,在空气流动的时候,空气分子的振动会附加上一个平均流速,所以当声音从静止大气进入运动大气的时候,就会被带动而产生一个折射,同样,如果认为拖曳假说正确,当光从外空间照射到被地球拖动的介质的时候,也会被附加折射一次,这个折射和拖动介质的厚度无关,其大小只决定于拖动速度和光速之比,也就是和光行差大小相当,你算了这个折射项么?

 

 [12楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2003/12/21 12:21 

如果认为地球的光速实验是封闭系统中的实验,我无话可说

  问题是:地球是以太连动的封闭系统的观点更没有实验基础。以太说几乎早已被抢毙了。

  何谓不同的观察者?按物理学的定义,不同的观察者应该是指不同参考系上的实验者。何谓不同的参考系?地球在不同的时刻所对应的参考系也是不同的参考系。因为我们已经知道地球不是静止的(尽管这有点先验论的味道)。所以。我认为,不同时刻所观察到迈氏实验现象就是“不同的观测者”所观察到的“同一束光”的实验现象。但我们并没有在实验中观察到干涉条纹的移动或相应的变化。正如沈先生所说的一样,别的实验也排除了地球是封闭系统的假说。

  但我认为,光速不变的原因刚没有任何理论作出了令人信服的解释。所以,将目光转移到寻求其原因上是正确的思路。黄德民实际上正是向这个方向努力,这是值得提倡的。

  需要注意的是:物理定律是通过人的实践总结抽象出来的,多少带有主观的成分。这种成分贯穿在牛顿力学和电动力学之中,人们还一时无法意识到。所以,我们有待于建立一种不带先验结论的物理学理论体系。举个例子说,人们观测到一种相互吸引的磁现象总是先验地认为存在一种磁场,观察到另一种粒子相互吸引现象人们又总是先验地认为粒子周转存在电场等。基于这种假设人们是有可能建立起一套完善而自洽的理论体系的。但这种自洽的理论体系之间刚有可能完全不相滆。当然,这与我们讨论光速不变问题离得太远了。但在光的不变问题上,也许我们正是处在这样一种思维的沼泽中。

  相对论是什么?我认为它仅是根据新的实验事实提出的一种数学处理方法。实验证明,这种数学处理是非常成功的。它的精确度决不亚于牛顿的力学理论和麦克斯韦电磁理论。至于相对论引发的一系列物理意义的争论则是人们不顾具体条件而自由发挥的。我并不赞成对这种问题进行的争论,只赞成黄德民为解释这种现象的本质所做的努力。

  所以,说光速不变有没有获得实验验证,我说是获得了多方面的验证,而不象有些人所说的那样是无法验证的。



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hgy
 [13楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/21 12:38 

回复:最好还是论证一下
究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!
 [14楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 13:07 

回复:算一下就知道了
可以参考朗道《流体力学》关于流体中的声波的一段,只要边界层厚度能够包括观测仪器,其中的波相速就要加上流动速度,然后用惠更斯原理分析一下就会得出结果
[楼主]  [15楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 14:14 

泛泛地讲,地球当然不是一个封闭系统。但针对具体问题,则要具体分析!

黄先生我的回复在((()))中:

  问题是:地球是以太连动的封闭系统的观点更没有实验基础。以太说几乎早已被抢毙了(((原来意义上的以太学说确实被枪毙了,但类似于光介子假说的观点并没有被枪毙。该假说认为光介子象地球周围的大气层一样在随地球动。尽管地球周围没有象汽车、火车一样的壳体将空气包住,但地球周围的大气层确实是随动的,从随动这种意义上,在地球上做声速实验,可以认为地球象汽车、火车一样是个封闭系统。当然,对光速实验来说,我们没有理由排除这种可能性。)))


  何谓不同的观察者?按物理学的定义,不同的观察者应该是指不同参考系上的实验者。何谓不同的参考系?地球在不同的时刻所对应的参考系也是不同的参考系(((可以这样认为)))。因为我们已经知道地球不是静止的(尽管这有点先验论的味道)。所以。我认为,不同时刻所观察到迈氏实验现象就是“不同的观测者”所观察到的“同一束光”的实验现象(((请注意,并不是同一束光!!!!例如,我在10M/S的汽车上测得的声速为U,在在10000M/S的汽车上测得的声速为U,在100000M/S的汽车上测得的声速仍为U,我能说是“不同的观测者”所观察到的“同一声波”的实验现象吗?若要严格地验证光速不变假设,必须设定“两个观察者”对“同一束光”进行观测,即使有1000个、10000个不同运动状态的观察者观测光速,也各是各的光速,为C,永远不能说成是甲测得的一束光的速度为C,乙对“同一束光“测的光速也为C。)))。但我们并没有在实验中观察到干涉条纹的移动或相应的变化。正如沈先生所说的一样,别的实验也排除了地球是封闭系统的假说。(((前面已经解释,对”封闭“的理解要针对具体问题来谈。)))


  但我认为,光速不变的原因刚没有任何理论作出了令人信服的解释(((我自己认为,光介子假说作了较好的解释,可惜,没有多少人去关心!)))。所以,将目光转移到寻求其原因上是正确的思路。黄德民实际上正是向这个方向努力,这是值得提倡的。


  需要注意的是:物理定律是通过人的实践总结抽象出来的,多少带有主观的成分。这种成分贯穿在牛顿力学和电动力学之中,人们还一时无法意识到。所以,我们有待于建立一种不带先验结论的物理学理论体系。举个例子说,人们观测到一种相互吸引的磁现象总是先验地认为存在一种磁场,观察到另一种粒子相互吸引现象人们又总是先验地认为粒子周转存在电场等。基于这种假设人们是有可能建立起一套完善而自洽的理论体系的。但这种自洽的理论体系之间刚有可能完全不相滆。当然,这与我们讨论光速不变问题离得太远了。但在光的不变问题上,也许我们正是处在这样一种思维的沼泽中。


  相对论是什么?我认为它仅是根据新的实验事实提出的一种数学处理方法(((我也认为相对论是一种数学处理,它没有揭示物理现象的物理本质。因此,我认为应该更进一步寻找可以揭示本质的理论。)))。实验证明,这种数学处理是非常成功的。它的精确度决不亚于牛顿的力学理论和麦克斯韦电磁理论。至于相对论引发的一系列物理意义的争论则是人们不顾具体条件而自由发挥的。我并不赞成对这种问题进行的争论,只赞成黄德民为解释这种现象的本质所做的努力。


  所以,说光速不变有没有获得实验验证,我说是获得了多方面的验证(((最多只能说获得了部分验证,但最核心的部分没有得到验证!))),而不象有些人所说的那样是无法验证的。

黄德民

[楼主]  [16楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 14:14 

做点澄清!

猪头先生,不知您详细看过我的文章没有?我觉得有几点需要澄清:

1、我的假说叫“光介子”而不是“光介质”,光介子并不是光必需的传播媒质。

2、光介子层的折射率为1,光介子只对光的粒子速度产生影响。

3、您说的这种附加折射现象与观察者的运动状态有关,如果介质相对于观察者有运动速度,观察者应该观察到这种折射效应。但如果观察者与介质相对静止,就观察不到这种效应在光行差现象中,地球上的观察者处在光介子层内,两者相对静止,所以不用考虑您说的这种折射效应。

不知我作了这种澄清后,您是否还有意见,欢迎讨论。

黄德民

 [17楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 14:21 

回复:你的第三条是怎么出来的?
是作为基本假设还是可以用力学原理推出?如果从力学上,从静止射入流水中的枪弹肯定会被流水带动,声波也一样,这里的关键问题是一开始是在静止介质中,后来射入了运动介质中,你怎么能保证介质的流动不改变光的运动呢?
[楼主]  [18楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 14:23 

建其,再给你做点简单解释!

若附面层延伸到了光源处,意味着完全没有给光线发生倾斜的机会,所以,不再能观察到光行差现象;

如果附面层只在地球周围,没有延伸到光源处,则已经"先给了光线发生倾斜的机会",它就是斜着来到附面层内的,所以此时仍能观察到光行差现象.

所以用"拖曳假说"解释光行差现象时,一定要注意附面层的厚度是没有延伸到光源处的,关键是给不给它"发生倾斜的机会"问题.

黄德民

[楼主]  [19楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 14:29 

要知道,若你与流水一起在运动,你是感觉不到流水的.既然你感觉水是静止的,已谈不上带动问题!

只有在流水外的人才看到带动的问题!这是基本的道理不是我的假设.

 

黄德民

 [20楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 14:43 

回复:如果你一开始在静水里面然后惯性运动到流水中呢?

在这个穿越过程中难道不会被改变方向?

我一直说的是这个穿越过程,而不是穿越之后。

 [21楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 14:52 

回复:还是那个问题:穿入界面层的那一瞬间会不会被带动?
究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!
 [22楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/21 14:57 

先谢谢你提供了这本书。我用流体力学中的附面层理论来类比地球周围的以太被层层拖动只是为了便于从物理意议上理解,至于具体数值的计算不应该全盘搬用,因为以太和流体总归有本质的不同,不能说流体有什么规律以太就也有什么规律。
 [23楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2003/12/21 14:58 

严格到光产生的量子过程,当然不是同一光束

  但我们关心的是光源在前一时刻与后一时刻发射的光束之间的区别(不管这两个时刻相隔非常短或者相对较长如贯穿整个实验过程),特别是这种区别为什么不在连续的实验观察中体现出来。如果我们没能找到它们的区别,我们能否“当作”同一光束来处理呢?

  然而我认为它们是不是同一束光还不是主要的问题。我们要否定光速不变原理,需要解释为什么在地球上不同的时间和不同的地点取向上测得的光速的数值是一样的。再者,即使你所说的光介子能成立,它也不能否定光速与参考系无关的相对论观点吧?你要给出的不正是这个原理的另一个证明吗?

  实际上,宇宙整体系统是一个绝热等熵的封闭系统,所以,我们在宇宙中测到的光速恒定才是必然的。在我的宇观系统论中,光是宇宙质磁波子的波动传播,它产生于粒子激发引起的正负“粒子”堙灭,电磁波则是质磁涡旋的脉动传播,它产生于涡旋的协动感应,不仅指出光和电磁波的本质区别,自然也解释了光速不变的根本原因。这样,你的光介子似乎也没有存在的必要了。但是,我们都只是提出各自的解决方案而已。即使我们的假说成立,光速不变就成为一个必定的事实了,我们都在为相对论提供“证据”或提供新的理论解释。

  黄国有



※※※※※※
hgy
 [24楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 15:22 

回复:那你要给以太什么样的特性呢?

而且这里的计算根本不需要详细处理以太的特性,只要承认惠更斯原理就可以了,如果你说光不是一种波,那是另外的问题,只要是波,就得服从惠更斯原理.

如果你要解决光行差,就必须假设在静止和运动的以太里面速度一样,尤其是不会因为以太的运动带动光的运动,可是这正好违反麦克尔逊结果,反过来,只要以太的运动带动光的运动,就会有拖动折射。

 [25楼]  作者:liangxinga  发表时间: 2003/12/21 15:49 

回复:现在认为它是光波的载体
究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!
[楼主]  [26楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 17:06 

请您注意“在各个参考系内测得的光速均一样”与“一个参考系测得的光速为C,另一个参考系的观察者同时测量该光速仍为C”,含义是

回复在((()))中

 

但我们关心的是光源在前一时刻与后一时刻发射的光束之间的区别(不管这两个时刻相隔非常短或者相对较长如贯穿整个实验过程),特别是这种区别为什么不在连续的实验观察中体现出来。如果我们没能找到它们的区别,我们能否“当作”同一光束来处理呢?(((对“同一观察者”来,可以认为是同一束光。但对“两个观察者”来说,不能认为是同一束光。例如,对于变速运动的汽车内的观察者来说,“可以”将声源发出的光始终看作是一个波,但对地面上或者飞机上的另外的观察者来说已是不同的波。)))

  然而我认为它们是不是同一束光还不是主要的问题。我们要否定光速不变原理,需要解释为什么在地球上不同的时间和不同的地点取向上测得的光速的数值是一样的(((对!我认为应该从物质作用的观点加以解释,相对论则认为无需解释,认为本来就这样,这是我不能认同的。)))。再者,即使你所说的光介子能成立,它也不能否定光速与参考系无关的相对论观点吧?(((当然否定了光速与参考系无关的观点!例如当你测得的光速为C时,另一个相对于您运动的观察者测得的光速心定不为C。)))你要给出的不正是这个原理的另一个证明吗?(((不是!要证明的是:光速不变只是某种物质作用造成的,不是光或者说时空本身因有的特性!)))


  实际上,宇宙整体系统是一个绝热等熵的封闭系统,所以,我们在宇宙中测到的光速恒定才是必然的。在我的宇观系统论中,光是宇宙质磁波子的波动传播,它产生于粒子激发引起的正负“粒子”堙灭,电磁波则是质磁涡旋的脉动传播,它产生于涡旋的协动感应,不仅指出光和电磁波的本质区别,自然也解释了光速不变的根本原因。这样,你的光介子似乎也没有存在的必要了。但是,我们都只是提出各自的解决方案而已。即使我们的假说成立,光速不变就成为一个必定的事实了,我们都在为相对论提供“证据”或提供新的理论解释。(((完全不是这样!!我的工作是要说明光速不变仅是一种物质作用造成的结果,其本质是可变。)))

[楼主]  [27楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 17:07 

还是要请您注意观察者的运动状态!!

举个简单例子,让一束光穿过一运动的玻璃板.现在来讨论观察者观察到的情况:

如果观察者相对于玻璃板是运动的,则他看到的光在进入玻璃板和离开玻璃板时,都会有运动产生的折射效应(暂不讨论介质折射率引起的折射效应),共有两次折射,穿越前后整个光线类似于"闪电"符号.

如果观察者相对于玻璃板静止(包括玻璃板内的观察者),他根本看不到运动产生的折射现象.因为在他看来,玻璃板根本没有运动,当然也就不会有您所说的运动产生的折射效应.他看到的整个穿越过程始终是一条直线!!(但这条直线与上一个观察者看到的前后两部分的直线斜率是不一样的,这就是光行差.)

请您再考虑.

黄德民

          

[楼主]  [28楼]  作者:hudemi  发表时间: 2003/12/21 17:14 

回复:请看41334帖!
究竟有哪个实验验证了相对论意义下的“光速不变”?请大家发表意见!
 [29楼]  作者:超级猪头  发表时间: 2003/12/21 17:58 

回复:你这个还是有问题的
这个是折射率完全不同的两种介质,一个是空气,一个是玻璃板,结果是运动项被折射率差距淹没了。
 [30楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2003/12/21 18:02 

只要光速不变,爱因斯坦就有理由建立一套基于光信号传递的观测理论,那就是相对论

  只要光速不变,不管原于何种因素,爱因斯坦就有理由建立一套基于光信号传递的观测量理论,那就是相对论。而且作为观测量的理论,相对论是正确的。

  我认为,相对论作为一种观测量的理论,它应止步于黑洞和特殊时空区的概念。由此往后的理论都是错误的。相应于现在很成功的标准模型,它作为对基本粒子的分类等都是非常成功的,但它应止步于虚物质的概念,由此往后的理论也是错误的一样。所以,霍金之流就不算是物理学家了。



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