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一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
[楼主] 作者:王建华850  发表时间:2005/02/27 09:23
点击:1361次

一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法

 

王建华   王晓翔  

 

 

摘要:根据光学干涉理论和激光器工作原理,可以设计发明出一种新型激光干涉仪。当观测者把干涉仪向空间各方向转动时,如果观测者在光屏上没有观测到干涉条纹的移动变化,那么相对论“光速不变原理”就是正确的。反之,如果观测者在光屏上观测到了干涉条纹的移动变化,那么相对论“光速不变原理”就是错误的。

关键词:光速、激光、相对论、光速不变原理

 

引言:经典理论认为:整个宇宙中充满着一种叫做“以太”的物质,这种被认为不动的“以太物质”就是“绝对空间”的化身。如果“以太理论”是正确的,那么在地面上用干涉仪做光的干涉实验,就能观测到地球相对于“以太物质”的运动速度。

1887年,美国科学家迈克尔逊-莫雷做了这方面的实验,然而,他们在转动干涉仪的过程中却始终没有观察到干涉条纹的移动。以后人们又在各种不同的条件下重复了这个实验,而且精度越来越高,甚至还考虑了地球自转以及地球公转在不同轨道位置可能造成的影响等等,但得到的都是“零结果”。

“以太理论”虽然被迈克尔逊-莫雷实验被否定了,但这并不表明“绝对空间”不存在。由于光子运动的速率与光源的运动状态无关,因此如果光在某一惯性系各方向上的光速都相等,那么这个惯性系即为绝对静止系,而这个惯性系的空间即为“绝对空间”。于是人们可以根据物体与光束两者,在同一方向上相对速度的大小,来确定物体在宇宙中绝对运动的速度。

1、激光是质量非常高的相干光。

激光器是由工作物质、共振腔和激励能源组成。工作物质具有一定的能级结构,用来实现粒子数反转。在工作物质的两端安置有两面互相平行的反射镜,其中一面是全反射镜,另一面是部分反射镜,这两个反射镜,以及它们之间的空间称为光学共振腔。光学共振腔的作用有三个,其一是产生和维持光振荡其二是确定激光方向,其三是选频。

相干光的条件是:频率相同,相位差恒定,振动方向相同。而激光的频率相位振动方向都是相同的。与普通光相比,激光是质量非常高的相干光。激光的时间相干性和空间相干性都很好。从激光器部分反射镜辐射出的光束是步调一致的光束,由于激光束在其波场空间中每一点都有确定的传播方向,在其波前上各点间有稳定的相位关系,因此激光具有很好的相干性。激光的这一特性已经被人们用来生产制造精度非常高的激光干涉仪。

2、新型激光干涉仪的加工制作步骤。

根据光学干涉理论和激光器工作原理,可以设计发明出一种新型激光干涉仪,新型激光干涉仪的具体实施方式为

1)、首先在激光器部分反射镜的镀膜反射薄层上,制作加工出两个相同的微小辐射光孔FAFB,激光器只能从这两个辐射光孔向外辐射激光。

2)、在靠近辐射光孔FA处,安置一个反射镜A,在靠近辐射光孔FB处,安置一个反射镜B,使从激光器辐射出的激光束FAAFBB两者分别被反射镜AB反射后,能在点O处垂直相交。

3)、在点O处安置一个透反射镜O,它能使激光束AO被透射,使激光束BO被反射,从而使光束AOBO两者在点O垂直相交后能向同一个方向传播,即向观测光屏P方向传播。

4)、在线段AO延长线外,安置一个观测光屏P,用来观测光束AOBO两者合成后所产生的干涉条纹。

5)、在光束BO的光程安置一个光程补偿镜Q

6)、把激光器反射镜A、反射镜B、透反射镜O、光程补偿镜Q、光屏P这六者,固定连接在旋转平台G上,使它们在旋转平台G上能同时、同步地作3600角旋转。

7)、把旋转平台G与竖向转动装置R连结,使旋转平台G通过竖向转动装置R能作竖向转动。

8)、把竖向转动装置R固定在水平转动平台T上,把水平转动平台T安置在干涉仪底基座M上,使水平转动平台T在干涉仪底基座M上能作3600角转动。

3、新型激光干涉仪的工作过程。

在激光器部分反射镜的镀膜层上,有两个相同的微小辐射光孔FAFB,激光器从FAFB这两个光孔向外辐射激光束FAFB,光束FAFB两者分别被反射镜AB反射后,在透反射镜O′上的O′点处垂直相交,其中反射光束A O′穿过透反射镜O′后,经过O′点到达观测光屏P,而反射光束B O′则穿过光程补偿镜Q到达O′点,并在O′点处再一次被透反射镜O′反射后到达观测光屏P

由于激光束(FAAO′→P)与(FBBO′→P)来源于同一个激光器,因此两者的频率、相位、振动方向都是相同的,当这两条垂直相交的光程AO′与BO′都等于距离d时,那么这两条激光束在光屏P上就会产生干涉条纹。其干涉条纹的性质属于薄膜干涉。把新型干涉仪向空间各方向转动,就可以观察到干涉条纹的移动变化,其干涉条纹移动数量的最大值N

N2Ud[λ(CC-UU)1/2]

如果把这两条光程相等的光束同时、同步地向空间各方向转动时,那么根据相对论“光速不变原理”可以确定:这两条光束在光屏上所形成的干涉条纹是不会发生移动的,或者说:这两条光束的光程差δ在地面各方向上始终是一个常数(或等于零)。从这一点讲,当观测者把干涉仪向空间各方向转动时,如果观测者在光屏上没有观测到干涉条纹的移动变化,那么相对论“光速不变原理”就是正确的。反之,如果观测者在光屏上观测到了干涉条纹的移动变化,那么相对论“光速不变原理”就是错误的。

4、用-氖激光做干涉光源时,干涉条纹的最大移动量N=15.8(条)。

如果新的干涉实验用-氖激光做干涉光源,那么氦-氖激光的波长λ0.6328×106m。假设地球在宇宙真空中运动的速率为:U104C,而光束B在地面系中运动光程BO5×102m。当光束BO与地球运动方向相同时,如果观测者在实验中把光束BO转动1800,使其与地球运动方向相反时,那么在干涉实验中应当能观测到的条纹移动数量最大值N为:

N2Ud[λ(CC-UU)1/2]15.8(条)

在实验中,人们通过观测干涉条纹的移动数量,就可以计算出地球在宇宙真空中的运动速度和运动方向。地球在宇宙真空中的运动,是光速的万分之一。当激光在宇宙真空中运动的距离为50mm时,那么地球在宇宙真空中的运动距离应为5μm。如果观测者通过单程光干涉实验,来确定地球在宇宙真空中运动了5μm长度时,那么激光共振腔、部分反射镜的有效直径Æ则不应小于75mm,即Æ75mm

参考文献:

1王建华 、王晓翔, 一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法及结果预测《ISSN 1531-085x Copyright 2005 USN, Matter  Regularity .7, 78~92页。

2王建华  用经典物理学对麦克尔逊莫雷实验结果所做的分析与探讨 ISSN 1531-085x Copyright 2003 USN, Matter  Regularity .3 》第258~269页。

3大学的普通物理学教科书。

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-63204.html[复制地址]
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[楼主]  [2楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/27 09:35 

回复:如果有人能完成此实验,说不定会得大奖的!

我发明的新型激光干涉仪,实质上是测定物体在宇宙真空中绝对速度大小的新仪器。它将就完成著名的麦克尔逊干涉仪所没有完成的历史使命。

我发明设计的新实验方法如果在中国做,大约需要10万左右的人民币。我曾写信给生产激光干涉仪的厂家打听过有关特别定制异型激光干涉仪的事宜,然而却一直没有得到回信。

如有人能完成此实验,说不定会得大奖的!到时别忘了分给我们一半。

 [3楼]  作者:逆子  发表时间: 2005/02/27 14:49 

最好图示一下。
没有光路图难以理解你的意思。

※※※※※※
逆子
[楼主]  [4楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/27 20:40 

回复:光路示意图

(因无法把图贴上来,所以只能简单地表示一下)

图中文字说明:

1、FA、和FB是激光器的两个辐射光孔

2、A、B是两个反射镜的反射点

3、O是透反镜,也是AO、BO两条光线的交点。

4、P是观测光屏

 

               A ╱←┄FA     

                             

        O′↙                 

         ╱ ↖                 

                       

    P ╲      B ╲←┄FB   

 [5楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 10:57 

单程光速是不可测的!!领会不到这一点就理解不了相对论。请将你的实验原理简化提出来,不要涉及太具体的设备。
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
[楼主]  [6楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 11:51 

回复:实验原理已在主贴和光路示意图中介绍了。请不要把话说的太绝对了。
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
 [7楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 12:29 

我喜欢旗帜鲜明!你的实验原理一言蔽之是否“测同频率激光在不同方向上的干涉条纹宽度”?

若是这样,那原理上就决定了绝不能以此测得各向异性光速(你自己先琢磨一下吧)。并且你的论文相对于此原理就显得太冗长了。

[楼主]  [8楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 12:52 

回复:测“干涉条纹移动数量的最大值N”

我在主贴中3、新型激光干涉仪的工作过程一节的第二段曾说道:

 

由于激光束(FAAO′→P)与(FBBO′→P)来源于同一个激光器,因此两者的频率、相位、振动方向都是相同的,当这两条垂直相交的光程AO′与BO′都等于距离d时,那么这两条激光束在光屏P上就会产生干涉条纹。其干涉条纹的性质属于薄膜干涉。把新型干涉仪向空间各方向转动,就可以观察到干涉条纹的移动变化,其干涉条纹移动数量的最大值N

N2Ud[λ(CC-UU)1/2]

贴中明白无误地指出:是观测干涉条纹的移动数量,而不是观测干涉条纹的宽度。

 [9楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 13:22 

同样在原理上就不行!
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
 [10楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 14:11 

多写几句,指出你的思维盲区

我在主贴中3、新型激光干涉仪的工作过程一节的第二段曾说道:

 

由于激光束(FAAO′→P)与(FBBO′→P)来源于同一个激光器,因此两者的频率、相位、振动方向都是相同的,

当这两条垂直相交的光程AO′与BO′都等于距离d时,那么这两条激光束在光屏P上就会产生干涉条纹。其干涉条纹的性质属于薄膜干涉。把新型干涉仪向空间各方向转动,就可以观察到干涉条纹的移动变化,其干涉条纹移动数量的最大值N


N2Ud[λ(CC-UU)1/2]

贴中明白无误地指出:是观测干涉条纹的移动数量,而不是观测干涉条纹的宽度。

//正和:光源S到FA,FB的光路怎么能省略呢?SFA,SFB与d是同数量级的,你怎么能只注意两个垂直的d呢?FAFB=sqrt(2)d,SFA>=sqrt(1/2)d。考虑到SFA,你的装置与迈莫实验等价。

[楼主]  [11楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 15:48 

回复:请先生仔细看一下主贴和光路实验图,然后再下结论不晚。
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
[楼主]  [12楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 15:50 

回复:请正和先生复习一下光的干涉理论。
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
 [13楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 16:31 

请直接回答SF到哪去了?
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
[楼主]  [14楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 16:55 

回复:再一次请正和先生仔细看一下主贴。

我在主贴中曾说道:

 

2、新型激光干涉仪的加工制作步骤。


根据光学干涉理论和激光器工作原理,可以设计发明出一种新型激光干涉仪,新型激光干涉仪的具体实施方式为


1)、首先在激光器部分反射镜的镀膜反射薄层上,制作加工出两个相同的微小辐射光孔FAFB,激光器只能从这两个辐射光孔向外辐射激光。


 [15楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 17:26 

再次告诉你:不能省略激光器到反射镜的光程

如果激光器谐振腔直径达米级且两个出射孔距离达米级,则你的AO'和BO'光路长度才可达到米级。

如果你的谐振腔直径很小(两个出射窗距离很近),AO'、BO'各为米级以上而又互相垂直,那么AB的米级以上距离只能来源于从出射窗非平行的射出,从而扩大了两条光路间的空间距离。那非平行的扩大距离的光路必须加以考虑。

你怎么还不明白呢?

如果你的谐振腔直径很大,注意,当转到不同方向时,“绝对静止系”的观察者就会根据光速各向同性认为同一波前不是“同时”从窗口中出来的!

你的装置在原理上行不通。

你思维真的不够严谨。

 [16楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 17:35 

你怎么保证A,B点同相?

只有A,B同相,才能由到达O'点的相位差产生的干涉条纹移动来判断装置转动过程中AO',BO'方向上单向光速不同。

而A,B同相,只能用同一点O发出的光波经过相等光程到达A,B。可是,由平面几何可知,OA和OB不可能平行。既然假定光速各向异性,则不能保证同时到达A,B,即A,B不能同相。

若假定从O到达A,B是各向同速的,则由A,B到达O'当然也是各向同速的。

你还体会不到单程光速的不可测性吗?

 [17楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/28 17:37 

是的,我需要再学习。但在这个具体问题上,知识足够了。
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
[楼主]  [18楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 18:05 

回复:激光器到反射镜A、B的光程始终是相等的。

我在主贴中曾说道:

4、用-氖激光做干涉光源时,干涉条纹的最大移动量N=15.8(条)。

如果新的干涉实验用-氖激光做干涉光源,那么氦-氖激光的波长λ0.6328×106m。假设地球在宇宙真空中运动的速率为:U104C,而光束B在地面系中运动光程BO5×102m。当光束BO与地球运动方向相同时,如果观测者在实验中把光束BO转动1800,使其与地球运动方向相反时,那么在干涉实验中应当能观测到的条纹移动数量最大值N为:

N2Ud[λ(CC-UU)1/2]15.8(条)

在实验中,人们通过观测干涉条纹的移动数量,就可以计算出地球在宇宙真空中的运动速度和运动方向。地球在宇宙真空中的运动,是光速的万分之一。当激光在宇宙真空中运动的距离为50mm时,那么地球在宇宙真空中的运动距离应为5μm。如果观测者通过单程光干涉实验,来确定地球在宇宙真空中运动了5μm长度时,那么激光共振腔、部分反射镜的有效直径Æ  则不应小于75mm,即Æ  75mm

[楼主]  [19楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 18:15 

回复:用一个激光器同时发射出两条光束来保证A、B点同相。

我在主贴中曾说道:


2、新型激光干涉仪的加工制作步骤。



根据光学干涉理论和激光器工作原理,可以设计发明出一种新型激光干涉仪,新型激光干涉仪的具体实施方式为


1)、首先在激光器部分反射镜的镀膜反射薄层上,制作加工出两个相同的微小辐射光孔FAFB,激光器只能从这两个辐射光孔向外辐射激光。


(2)、在靠近辐射光孔FA处,安置一个反射镜A,在靠近辐射光孔FB处,安置一个反射镜B,使从激光器辐射出的激光束FAA、FBB两者分别被反射镜A和B反射后,能在点O′处垂直相交。>


 [20楼]  作者:逆子  发表时间: 2005/02/28 18:22 

用网上相册也可以。

在网上可以申请到免费相册,把图上传到相册中,要这里只是链接一下其绝对地址即可。

下面我把相册中的磁控管图贴出来。

磁

※※※※※※
逆子
 [21楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/02/28 18:45 

请建华将图贴出来

或发到我的E-Mail中也可以。我没有看明白你的意思。逆子先生的图看不到。

 

[楼主]  [22楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/02/28 19:14 

回复:久广:您好!我把与新实验有关的两篇论文发给您了。如有问题我重新发一下。
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
 [23楼]  作者:刘久明  发表时间: 2005/02/28 21:51 

用我建立的班级像册上传图片应该是可一的:

http://alumni.chinaren.com/class/class_index.jsp?classuuid=2817034545009328806>

只需要注册成搜狐(SOHU)或者CHINAREN的用户即可。

 [24楼]  作者:无尘宗禅  发表时间: 2005/02/28 22:39 

一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
[楼主]  [25楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/03/01 00:43 

回复:我已是班级成员,如何把图片贴到论坛上来?
一种能证伪“光速不变原理”的新实验方法
 [26楼]  作者:正和  发表时间: 2005/03/01 08:51 

两光孔相距多远?理论上只要不是一个孔,你就不能说两孔同相!除非将两孔同相作为公理。

如果两孔有不可忽略的距离(以保证两垂直光路d有较大值),怎么能公设激光器在不同绝对运动方向时两孔总是同相呢?那等于说“异地同时性是绝对的”了。

我希望你复习平面几何和逻辑学。

 [27楼]  作者:正和  发表时间: 2005/03/01 09:03 

如果你的实验能测到干涉条纹移动,则迈氏实验也能测到

因为你们的逻辑是相同的:设在绝对静系中光速各向同性,在绝对运动系中光相对于运动观察者的速度按伽氏合成。

则由此可导出你的实验有非零结果,也可导出迈莫实验有非零结果。若迈莫实验有零结果,就否定了伽氏合成,也就导不出你的非零结果了。

 [28楼]  作者:刘久明  发表时间: 2005/03/01 09:40 

进入班级以后,找到上方的班级相册按钮,按此按钮进入。

进入班级相册后,按上方的上传图片按钮,即可把你硬盘中的图片上传,最好是褒是贬.gif或.jpg格式的。

上传成功后会看到图片的缩略图,点击缩略图看放大图片。浏览器上方的地质栏显示了该图片的URL地址,按逆子说的方法把这个地址写到贴子中即可。

还可以,在图片上单击右键,在弹出的菜单中选择复制,然后回到本论坛的发贴编辑窗口中,在要插入图片的地方单击右键,在弹出的菜单中选择粘贴命令即可。

>

[楼主]  [29楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/03/01 10:08 

我曾详细分析推导过迈莫实验,其结论是:观测不到干涉条纹移动。。

正和先生:您好!

不知您是否就是清华小猪先生,您俩的发贴很相似。

与新实验相关的论文有两篇,其中之一即

用经典物理学对麦克尔逊莫雷实验结果所做的分析与探讨 ISSN 1531-085x Copyright 2003 USN, Matter  Regularity .3 》第258~269页。

我在文章中,详细分析讨论了迈莫实验,并由此发现,相对论变换式与迈莫实验相矛盾。 我在文章中,详细分析讨论了迈莫实验,并由此发现,相对论变换式与迈莫实验相矛盾。如有兴趣批评指正,我可把两篇论文发给您。

[楼主]  [30楼]  作者:王建华850  发表时间: 2005/03/01 10:18 

一个激光器发射的两条光束,能形成干涉条纹,早已被物理实验所证明了
一个激光器发射的两条光束,能形成干涉条纹,是早已被物理实验证明了的事实,我的新实验只不过是让这两条光束垂直相交而已。

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