应当这样测量地球的绝对运动速度

作者 崔木培

近百年来，迈克尔逊-莫雷实验被认为是：证明地球绝对运动速度不可能被测量出来的物理实验。

可是，笔者所写的运动光学（又称客观相对论），从理论上证明，迈克尔逊-莫雷实验是一个选错检测方法的错误实验。

有人会问：迈克尔逊-雷实验如果将检测方法改正为正确的检测方法，能够达到原来的实验目的（测量地球的绝对运动速度）吗？下面我们将首先探讨这一问题。

让我们先看下面的示意图。

图1、迈克尔逊-莫雷实验示意图。

图中：

S表示光源（现拟改用‘飞秒’激光脉冲发生器）。

M₁、M₂表示光路中的两个平面反射镜。

O表示‘半镀镜’或分光束镜。

E表示观察者。（现拟改为飞秒脉冲接收器）。

我们说迈克尔逊-莫雷实验是选错检测方法的错误实验。现在我们按照运动光学所揭示的规律，将迈克尔逊-莫雷实验，改造成为测量地球绝对运动速度的实验。

设: =100cm,

v=20000000cm/s                           

c=29979245800cm/s

上面三式中： 是干涉仪的‘光路臂’的长度。1米长。比原来的迈克尔逊-莫雷实验的 =1100cm,小多了。这是因为现在可以用‘飞秒激光器’的激光脉冲。测量时间的精度提高的多了。

v是地球绝对运动速度。这是考虑到太阳绕‘银心’运动速度约300km/s,现在取200km/s是中间值。

c是光速的标准数值。

现在暂取‘飞秒激光器’的波长是：

，周期是：

根据上面的设定数据，我们计算‘光信号传播时间差’如下：

如图2所示，当OM₁与速度v平行时,设自玻璃片上O点发出的光波的每个波前达到反射镜M₁所需时间为t，但是在这时间内，M₁已移至M₁＇,

M₁M₁＇=vt,

图2：光在平行于地球运动方向的传播时间的计算

所以，光波每个波前经过的路程为ct= +vt因而得到

                        ⁽¹⁾

根据上面的数据，我们可以算出时间t。

t=t·T/T=3.337867737645s^-9×T/2.110793594414s^-15

t=1581333.08·T                  (2)

在上式中，我们对t先除以T再乘以T，从而得出了以周期数表示的时间数值158333.08T。                     

光波的波前到达M₁＇，再设光波的波前在M₁＇上反射后再回到玻璃片所需时间为t＇，在这时间内，玻璃片已由O＇移至O＂, =vt'。因此光波波前

经过的路程为                                 

ct＇= -vt'或

                           ^（3）

根据已知条件，我们可以算出时间t＇。

= ×T/T=3.33341713544 ·T/2.110793594414s^-15

=1579224.58·T                 (4)

在上式中，我们对t'先除以T再乘以T，从而得出了以周期数表示的时间数值1579224.58·T。

把以上(1)、(3)两式相加，得到光波的每个波前在这方向上往返所需的总时间为

^{。。（5）}

t₁=t+ =3160557.66·T           

其次，我们可以计算光波的每个波前，由O点沿着与v

垂直的方向传到M₂所需的时间和经过的路程。这里，需要着

重指出的是，原来迈克尔逊-莫雷实验在这方向上的计算，是错误的。其结果是：

这一结果所以错误，是因为计算者，忽略了一个基本事实：在仪器中光源与接收器是同步运动的，并与光波传播方向相垂直的。在这种情况下，光行差等于零。所以说原来迈克尔逊-莫雷实验在这方向上的计算是错误的。           

正确的计算结果应当是：

OM₂=ct=                      (7)

所以，

^{=3.33564095198s-9}

t=t·T/T=1580278.1289·T        (8)

光波的波前由M₂反射再回到玻璃片上所需时间，显然与上值相同。因此，光波往返总时间是

                          ⁽⁹⁾

t₂=3160556.26·T               (10)     

由(5)式与(9)式可知，图1中(1)与(2)两光线的光波波前自

O点出发再回到O点的时间差是：

(11)式是纠正了在垂直光路中计算错误的正确结果，但是从数值上讲两者相差无几，这与‘选错检测方法’相比是一个小错误。

或者由（6）式和(10)式相减可得上述时间差。

t₁-t₂=3160557.66·T-3160556.26·T

=1.40·T

按(11)式，我们可由v的数值求出(t₁-t₂)T/T=ΔT

为了能够清楚的测量到激光脉冲，我们可以对脉冲的连续与间隔方面，加以调整，以便得到恰当的结果。例如，发出的 脉冲连续长度2T≈4.22飞秒，间隔为20000000T≈42.216纳秒(见图3)。这样，在

图3。脉冲激光的连续长度和脉冲间隔长度示意图                                                    

即使v=0.9c时，光波从O点出发再回到O点的时间内就只有一个脉冲在其间传播，如果在接收时发现脉冲连续长度大于2T或间隔小于42。216纳秒时，说明有时间差存在。设：

测出的时间差为（t₁-t₂）T/T=ΔT，即

^{·····(12)}

从(12)解出v，得

        ^（13）

将测出的时间差数值ΔT中的Δ代入(13)式，即可求出地球的绝对运动速度。

例如：将t₁-t₂=ΔT=1.4067636·T中的Δ=1.406736代入(13)式，并将已知数据(v除外)都代入，得：

^{=20000893cm/s     (14)}

用ΔT=1.4067636T算出的结果，与前面的已知值

200km/s偏差不超过十万分之五。

通过上面分析，可以看出，用迈克尔逊-莫雷实验这一装

置，改变一下检测方法，是能够用来测量地球的绝对运动速度的。

就是把原来的干涉法，改变为现在的测量时间差的方法。这就是结论。第6页

运动光学还告诉我们，测量地球绝对运动速度，除了改进

的迈克尔逊-莫雷实验以外，还有其他的测量地球绝对运动速度的方法。但非本文任务。

第二版（压缩版）2002/11/06

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