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北京相对论研究联谊会论坛
贴子主题： 用GPS做愛因斯坦光速不變原理的判決實驗 阿新 --------------------------------------------- 用GPS做愛因斯坦光速不變原理的判決實驗 [转载]用GPS做愛因斯坦光速不變原理的判決實驗 1905年愛因斯坦提出狹義相對論，他基於的一個原理是光速不變原理。這個原理不僅是指在真空中 光波或電磁波的速度是常數c每秒30萬公里，而且是指任何一個觀測者，不論這個觀測者是靜止的， 還是運動的，也不論運動觀測者的速度是多少，是0.000001c，還是0.999999c，測量得到的光速都 是c。 這個原理的主要實驗基礎是1887年做的著名的邁克耳遜莫雷實驗。一百多年來，這個實驗被多次重 做過，但都只是在靜止於地球的實驗室內做的。因此實驗只是證明和地球一起運動的觀測者，光速 的確是c，但相對於地球運動的觀測者，如汽車、飛機、航太飛機中的觀測者，光速是否還是c，卻 一直沒有得到檢驗，而且不時受到質疑。造成這種情況的主要原因是光速太快了，沒有很高的運動 速度和精確的計時設備是很難分辨出光速究竟是變的還是不變的。隨著科技的不斷進步，如今情況 有了改變。人們為了導航需要建立了高科技的GPS（全球定位系統）。在這個系統中有好多個電磁波 波源GPS衛星，使用了眾多高精度的原子鐘，而且GPS接收器也已使用在各種運動物體上，因此GPS已 構成了一個大的檢驗光速不變原理的「實驗室」。 科學實驗是檢驗科學理論的唯一標準。日前，美國聖克勞德州立大學(St. Cloud State University)王汝湧和美國導航學會（Institute of Navigation）主席Ronald Hatch 在美國導航學 會58屆年會撰文指出，可以利用GPS提供的大實驗室進行光速不變原理的判決實驗：讓兩架相距幾百 公里的飛機向同一方向，以相同的速度在兩個GPS衛星的連線上飛行。兩架飛機上的鐘不用事先對準 ，他們各自記錄GPS信號到達的時間並計算出它們的差別。這個差別就是GPS電磁波從一架飛機到另 一架飛機所需的時間。而比較所需的時間是否與飛機的飛行速度有關就能確定光速是否與觀測者相 對於地球的運動有關，因此這個判決實驗將首次檢驗對相對於地球運動的觀測者來說，光速是否是 不變的。他們還指出：不僅飛機的飛行速度和GPS技術已足夠用來鑒別光速是變還是不變的，而且根 據現有成熟的GPS理論可以預計這個實驗會發現不同的飛行速度會得出不同的結果，即光速不變原理 將被證偽。 這個實驗不僅有重大的理論意義，而且有巨大的實際意義。迄今為止，物理學家都認為在一個封閉 系統中速度是不可能被直接測量的。因此慣性導航系統用的是加速度計，速度是由對加速度的積分 來得到的。如果通過實驗證明不同速度的觀測者得到的光速是不同的，那麼反過來就能利用光速的 不同來測量觀測者的速度，而這將是導航領域的一次革命。它對不能接收到GPS信號的系統，如水下 的潛艇則更為重要，為此，王汝湧已設計了速度計，並申請了專利。 王汝湧和Ronald Hatch 的論文刊登在Institute of Navigation (ION) 58屆年會會議錄上。 http://218.103.90.163/archive/2004/Issue32/hyts-3.html 发贴时间： 2005-8-4 0:50:40 |