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测单程光速的核心是“异地钟同步”。在没有单程速度已知的信号时,异地钟能同步吗？
实验告诉我们，外出旅行的钟回到原地，读数变慢了，“动钟不变”的伽利略假设是不成立的。但是，实验也告诉我们，外出旅行的钟，只要旅行速度足够慢，回到原地时，读数变慢的值可以任意小。于是，似乎“极其缓慢地搬钟”可以作为异地钟同步的可靠方法，至少是可以作为一种理论上的极限方法。 然而，这种思维在逻辑上忽略了这样一种可能：在极其缓慢地搬钟时，从A地到B地钟加快，从B地到A地钟减慢，加快或减慢的程度与距离成正比，这样，钟回到原地后读数总是一样快。极缓慢地旅行并回到原地的钟能同步，在逻辑上不构成极缓慢地分开的钟在异地也同步的实验证明。如果没有单程速度已知的信号，根本无法实际验证异地钟是否同步。 下面我们将用思维实验来证明这一点。 假定上帝选定了空间坐标XYZ，极其缓慢地搬钟会使钟的读数发生变化ΔT=kΔX/C。读数变化只与X坐标的变化有关。同时上帝还将真实光速设定为各向异性的C'=C/(1-kcosθ)，其中θ为光传播方向与X轴正向的夹角。但是，凡人并不知道上帝的坐标轴取向。凡人随意地选了一个方向来测单程光速，用的是“缓慢搬钟法”，实验涉及的距离为L，光信号在起点钟的0时刻发出。上帝看到这个凡人实验选择的方向与X轴的夹角为θ，凡人将一个钟从起点搬到终点时，钟快了ΔT=kΔX/C=kLcosθ/C。θ方向的真实光速是C'=C/(1-kcosθ)，传播的真实时间是T=L/C'=L(1-kcosθ)/C，但由于凡人的终点钟读数快了ΔT=kLcosθ/C，所以终点钟收到光信号时的读数是t=T+ΔT=L/C，于是凡人认为，该方向的单程光速是c=L/t=L/(L/C)=C。由于θ是任意的，所以凡人得出了“光速各向同性恒为C”的结论。 上帝笑了：人类一思考…… 名门闺秀姗姗也禁不住大声抗议：光束是有发散角滴……光斑是会扩大滴……测量到滴不是一条光线滴……何必要求那么严格滴…… 帝笑曰：光斑扩大到几公里或几光年与一点的接收装置何干？弱水三千，只饮一瓢尔。 马国梁大侠也大声抗议：偶不要用双钟法测单程光速，偶要测同频率的光各方向的波长是否变化。 于是用双缝干涉测波长的又一轮凡人实验开始了。凡人深信，光波在双缝的两条缝处是“同相”的，但两条缝处于“异地”，这个“异地同相”实际是“异地同时”的又一说法。上帝清楚地看到凡人的“异地同时”是虚假的，在干涉装置转动过程中，由于双缝处的初始相差补偿了光速各向异性（从而波长各向异性）带来的相差变化，所以干涉条纹不会有任何变化。（细致的数学推导就不在这里写出来了） 凡人通过“波长*频率”法，再次测出光速是各向同性的。 上帝继续笑着：…… 凡人怒了：主啊！你将单程光速设成各向异性的，但又巧妙地安排了钟在移动中的读数变化方式，使得任何时实验都发现不了单程光速的变化，那与单程光速真的不变有何区别？我们要将单程光速公设为不变的（接受此公设等于承认单程光速不可测）！或者将“缓慢搬钟法”得到的钟公设为同步钟（接受此公设等于承认异地钟的同步是不可实证的）！我们只需且必需这两个公设中的一个！ 一向痴呆的正和突然大叫起来：这个上帝是假的！（伸手扯下了上帝的面具）天啊，这不是阿尔伯特.爱因斯坦吗？ 疑云散尽。那个ΔT=kΔX/C不就是ΔT=γVΔX/CC吗？k=γV/C呀。 |