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光速不变原理探讨(三)
[楼主] 作者:清华小猪  发表时间:2004/01/05 14:21
点击:304次

黄德民先生对我的《光速不变原理探讨(二)》的反驳几乎是针对每一个主要论点逐点进行的。不得不承认,每一点反驳都很有份量。

看来这个探讨需要(三)(四)(五)(六)地进行了。本帖先针对光行差吧。

不仅黄先生认为光介子气被地球完全带动时照样有光行差,同时还有不少反相者认为地表以太被地球完全带动时也有光行差。这与“探讨(二)”中的观点是完全不同的。

公认“光行差是反对拖动论的”。下面我从惠更斯原理出发给出以太假说下对公认看法的证明。

                       \3

                   \2

               \1

-------B'-----A------A'------------------

                   \2'

                 \1'

上面示意图中,B'AA'为一假想界面,在界面上是静止以太,界面下是与地表同速(v,向右)运动的以太。1、2、3为入射光的平面波前,相邻波前距离为波长λ。在静止以太系看来入射光方向与界面的夹角为θ。1'、2'为光进入运动以太后的光波前,在运动以太看来,光在运动以太中的传播方向与界面夹角为θ'。

光线的传播方向垂直于波前,光速相对于以太恒为c。

A为静止以太系中的界面点,A'、B'为运动以太系中的界面点。设A'点遇到1号波前时与A重合,A'点遇到2号波前时B'点刚好遇到1号波前。

A'点遇到两个波前的时间间隔Δt=λ/(c+v cosθ)。

在运动以太系看来,满足2号波前到达A'而1号波前刚好到达B'的A'B'距离d=λ/cosθ。

在运动以太中,B'遇到1号波前时,A'发出的1号子波波前形成以A'为球心、半径r=cΔt的球面。运动以太中的1'号波前为通过B'点与该1'号球面子波波前相切的切面(该切面的法线方向即为运动以太中的光传播方向,与界面的夹角为θ')。因此

cosθ'=r/d=cΔt/d=cλ/(c+v cosθ)/(λ/cosθ)=cosθ/(1+v/c cosθ)

从上式可以看出,当θ=90度时,有θ'=90度,即没有光行差。θ=90度是公认说法的缺省条件。

从上式还可以得出,当θ≠90度时,光行差是负的!即地面看来,恒星的视位置不是向运动方向的前方移动,而是向后方移动。而实际观测结果光行差始终是正的,即视位置总是向前方移动。

因此,光行差现象是反对以太拖动论的。部分的拖动就会导致光行差小于观测值,完全拖动时光行差就为零。而10亿分之一的滞后(不完全拖动)都会被迈克尔逊实验检测到!

也就是说光行差要求不拖动或拖动很小不易检出,而迈氏实验几乎要求完全拖动。两个实验加起来对以太论形成了致命打击。

至于黄德民先生的光介子论对光行差的解释,由于要从粒子角度处理;以及jiuguang先生认为sagnac效应形成的挑战,由于涉及旋转参照系,都是很重大的话题,且待下回分解。

(待续)

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 [2楼]  作者:马国梁  发表时间: 2004/01/05 16:39 

我完全同意小猪的分析!
光行差现象是反对以太拖动论的。部分的拖动就会导致光行差小于观测值,完全拖动时光行差就为零。而4亿分之一的滞后(不完全拖动)都会被迈克尔逊实验检测到!

光行差要求不拖动或拖动很小不易检出,而迈氏实验几乎要求完全拖动。两个实验加起来对以太论形成了致命打击。

上述完全正确!


[楼主]  [3楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/05 18:05 

回复:多谢鼓励!不知您对光纤陀螺仪中您的理论与相对论的分歧有无新见解?
反对以太或光介子,坚持回路光速不变原理是您的理论与爱因斯坦相对论共同的基础,您老兄可要多出点力啊:)
 [4楼]  作者:刘久明  发表时间: 2004/01/05 22:17 

仅有几点不同意见。

即使feng先生的计算公式没有错也不会导致,“从上式还可以得出,当θ≠90度时,光行差是负的!即地面看来,恒星的视位置不是向运动方向的前方移动,而是向后方移动。而实际观测结果光行差始终是正的,即视位置总是向前方移动。”的结论。但值得注意的是,只有光行差不断向负方向加大时,才会使“恒星的视位置不是向运动方向的前方移动,而是向后方移动”,只要这个光程差是个不变的负值,则只能是“恒星的视位置总是滞后于静止以太中光线传播方向连线位置”。

另外假想界面不等于90度时,仍然有另一种情况,即光行差为正值,使得“恒星的视位置超前于静止以太中光线传播方向连线位置”。

另外提醒大家注意,无论是绝对静止以太,还是可拖动以太,也无论光速可变,还是光速不变,都不能使麦—莫实验有设想的结果。这只是历史性的一个小错误造成的,仔细分析一下,麦—莫实验要观测的是光程差的“变化”,所以他注定要失败。实际上,无论有多么大的光程差,都不能使实验装置发生干涉条纹的“移动”,装置中并不是没有条纹,而是没有“移动”,即光程差没有变化,这个实验没有得到任何有用的信息。

 [5楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/01/05 22:39 

回复:???

    问题:1,光行差用的是绕太阳公转速度(3km/s)  ,你用的是地球自转速度( 7.9km/s)。

             2,以太被地球拖动一不被拖动之间不会有界面。

            

    我认为,之所以公转速度决定光行差,而与自转速度无关,恰证明了地球周围的以太被地球拖动。

 [6楼]  作者:马国梁  发表时间: 2004/01/06 10:02 

我仍坚持认为:东西环球光信号有0.414微妙之差!
[楼主]  [7楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/06 14:00 

可见本贴对很多反相人士有益

问题:1,光行差用的是绕太阳公转速度(3km/s)  ,你用的是地球自转速度( 7.9km/s)。


[[小猪:我用的地表相对于绝对静止以太的速度,并没有特指是自转还是公转。顺便提一下,你用的两个速度值都有误。]]

             2,以太被地球拖动一不被拖动之间不会有界面。

[[对于从地表完全拖动渐变到高空完全不拖动的情形,我们可以用数学分析的方法分层考虑,层厚度为微分量dH,同样可以得出θ=90度时(即天顶恒星)没有光行差,θ≠90度光行差为负的结论。我就不在这里做数学推导了。]]
      

    我认为,之所以公转速度决定光行差,而与自转速度无关,恰证明了地球周围的以太被地球拖动。

[[通常所说的光行差现象,实际上是“光行差的差”,“光行差的差”的最大值20.5",是一年中恒星视位置垂直于地球公转方向并在公转的相对位置上测得的视位置差,而且都是在夜晚测,地球自转速度的影响已经附加到一起了,而不是与自转无关。并且,赤道上自转速度约为公转速度的1.5%,考虑进来也在观测误差水平上。]]

[楼主]  [8楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/06 14:24 

别小看前人的智慧

即使feng先生的计算公式没有错也不会导致,“从上式还可以得出,当θ≠90度时,光行差是负的!即地面看来,恒星的视位置不是向运动方向的前方移动,而是向后方移动。而实际观测结果光行差始终是正的,即视位置总是向前方移动。”的结论。但值得注意的是,只有光行差不断向负方向加大时,才会使“恒星的视位置不是向运动方向的前方移动,而是向后方移动”,只要这个光程差是个不变的负值,则只能是“恒星的视位置总是滞后于静止以太中光线传播方向连线位置”。

[[小猪:假定有一个绝对观测者可以测得恒星的没有光行差的真实天球位置,地球观测者测得的视位置与“真实位置”相减就可得出光行差。

但实际上没有绝对观测者,我们所说的“光行差”实际上是两次视位置的差,每次测得的视位置都是“真实位置”与光行差的和。两次视位置相减,那个未知的“真实位置”就被消去了,所得值是“光行差的差”,仍简称为光行差。

这个“差的差”仍有正负之分。观测者运动方向与恒星视向构成一个视角,光行差为正即两次观测(公转到对径点时观测)的视角不会相交;光行差为负则两次视角相交。请从我原帖推出的完全拖动公式中自行体会θ≠90度时光行差是否为负。]]

测定时观测者有相对速度。

另外假想界面不等于90度时,仍然有另一种情况,即光行差为正值,使得“恒星的视位置超前于静止以太中光线传播方向连线位置”。

另外提醒大家注意,无论是绝对静止以太,还是可拖动以太,也无论光速可变,还是光速不变,都不能使麦—莫实验有设想的结果。这只是历史性的一个小错误造成的,仔细分析一下,麦—莫实验要观测的是光程差的“变化”,所以他注定要失败。实际上,无论有多么大的光程差,都不能使实验装置发生干涉条纹的“移动”,装置中并不是没有条纹,而是没有“移动”,即光程差没有变化,这个实验没有得到任何有用的信息。

[[您这就小看了前人的智慧!迈莫实验的两臂不可能绝对等长,当然本就有光程差。但迈莫实验测的是当实验装置转动时光程差是否有变化(对应于干涉条纹的移动),如光行差观测一样,也是测的光程“差的差”。为了转动的平稳,迈氏将实验装置放在大石板上,将大石板浮于水银上。这些细节您不知道吧?]]

[楼主]  [9楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/06 15:05 

回复:不要避重就轻,我们讨论出的最后判据是

光纤陀螺仪中双向光程差与光纤折射率是否有关?

相对论推出与折射率无关,您的理论推出与折射率成正比。

 

 [10楼]  作者:刘久明  发表时间: 2004/01/07 00:35 

光行差的差?

从您的公式来看,您计算的只能是光行差,用平面波前1与平面波前2得到的差,与用平面波前2与平面波前3得到的差难道不相同?有变化?

您计算得不到变化,麦—莫实验当然就观测不到“条纹移动”,没什么希奇的。麦—莫实验原本就不可能观测到光程差的变化(差的差),放在水银池中又有什么用?我马良、我车夫好、我钱多,南辕北辙我也不介意?

 [11楼]  作者:马国梁  发表时间: 2004/01/07 08:26 

我已经改正过来啦!请看——
 

在随地球运动的实验室内a′点,东西方向的环球光信号不可能同时返回。由于光的相对速度不同,所以使得朝东的光信号所需的传播时间增多.

t1= 2πRn / ( c – ωR/n )

朝西的光信号所需的传播时间减少.

t2= 2πRn / ( c + ωR/n )

时差是   Δt =  t1- t2 = 2πR 2ωR / cc

看见没有,Δt 与光纤的折射率无关!是吧?

 [12楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/01/07 23:35 

回复:按你给的条件我得的结果是:无论地球拖动、半拖动它周围的以太,对光形差都无影响。

    上贴中两个速度全当然地写错了,谢谢你的纠正。不过其结论我不认为也是错的。

    我只用了一个波面。设光传播方向与界面夹角为q, 当波面一点与  A' 重合时、该面距 B' 点为 L 、且垂足点为B''。则,A'B' =L/cosq.    B''  用 L/c 时间到达界面   D' 点,  A'D' =L/cosq + v L/c. 这时 A' 的光已发出半径为 L  的球面次级子波。 从 D' 向该球面作切线、形成一个直角三角形、并设A'处的锐角为q'。有

 cosq' = L/ A'D' = L / L/cosq +v L/c = c cosq/c+vcosq   ,q =q'。

  可见,不管有无以太、也不管以太是否被地球拖动,对光行差都不会有什么影响。

 

[楼主]  [13楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/08 09:39 

光行差的差!!!

从您的公式来看,您计算的只能是光行差,用平面波前1与平面波前2得到的差,与用平面波前2与平面波前3得到的差难道不相同?有变化?

[[小猪:我的公式是直接计算光行差,计算“光行差的差”需要对同一恒星用观察者速度v和-v分别代入再相减。我的公式只是要证明在地球完全拖动以太时天顶行星(θ=90度)没有光行差,从而也没有“光行差的差”,这才是关键。至于负光行差只是一个附带结果。]]

您计算得不到变化,麦—莫实验当然就观测不到“条纹移动”,没什么希奇的。麦—莫实验原本就不可能观测到光程差的变化(差的差),放在水银池中又有什么用?我马良、我车夫好、我钱多,南辕北辙我也不介意?

[[说明您还是不太理解迈莫实验。如果迈莫装置与以太有相对运动,则当装置转动时,纵臂(以太风方向)偏离以太风向,光程将加大,横臂(垂直以太风方向)转向以太风向,光程将减小,从而光程差发生变化,干涉条纹发生移动,移动量正比于转到两个位置光程差的差。]]

[楼主]  [14楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/08 09:50 

我只用了一个波面。设光传播方向与界面夹角为q, 当波面一点与  A' 重合时、该面距 B' 点为 L 、且垂足点为B''。则,A'B' =L/cosq.    B''  用 L/c 时间到达界面   D' 点,  A'D' =L/cosq + v L/c. 这时 A' 的光已发出半径为 L  的球面次级子波。 从 D' 向该球面作切线、形成一个直角三角形、并设A'处的锐角为q'。有

 cosq' = L/ A'D' = L / L/cosq +v L/c = c cosq/c+vcosq   ,q =q'。


[[小猪:您少用了一个括号,应当是:cosq' = L/ A'D' = L / (L/cosq +v L/c) = cosq/(1+v/c cosq),与我推出的公式一模一样!您的方法更简洁一些,非常漂亮!]]

 可见,不管有无以太、也不管以太是否被地球拖动,对光行差都不会有什么影响。

[[结论不言自明。您自己的证明让您站到相对论的立场上了!]]

[楼主]  [15楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/01/08 09:58 

您自己的证明让您站到相对论的立场上了!

我只用了一个波面。设光传播方向与界面夹角为q, 当波面一点与  A' 重合时、该面距 B' 点为 L 、且垂足点为B''。则,A'B' =L/cosq.    B''  用 L/c 时间到达界面   D' 点,  A'D' =L/cosq + v L/c. 这时 A' 的光已发出半径为 L  的球面次级子波。 从 D' 向该球面作切线、形成一个直角三角形、并设A'处的锐角为q'。有

 cosq' = L/ A'D' = L / L/cosq +v L/c = c cosq/c+vcosq   ,q =q'。


[[小猪:您少用了一个括号,应当是:cosq' = L/ A'D' = L / (L/cosq +v L/c) = cosq/(1+v/c cosq),与我推出的公式一模一样!您的方法更简洁一些,非常漂亮!]]

 可见,不管有无以太、也不管以太是否被地球拖动,对光行差都不会有什么影响。

[[结论不言自明。您自己的证明让您站到相对论的立场上了!]]

 [16楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/01/08 12:48 
 [17楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/01/08 13:06 
 [18楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/01/08 13:10 

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