单向光速是否可变真的不能由实验检验吗？

张元仲先生在《狭义相对论的实验基础》一书中明确指出：“钟的校准（同步）与校钟信号的单向速度是互为前提的......如果找不到更为理想的校钟手段，单向光速就是个不可观测量”。“如果象现在实验中所做的那样，选取光信号作为校钟信号，这在逻辑上是循环的，光速的单向性效应会因使用光本身校钟而被消除掉。”笔者认为，这种说法是不完全成立的，只有在“同一方向”上既用光信号校钟，又测量该方向上的光速时，才会陷入张先生所说的逻辑循环中。如果两者方向不一致，不会出现这种逻辑循环。

举个具体例子，如果按图-1 (a)所示的“光线漂移时间差法实验方案”进行实验，就不会出现这种情况。

△T=L/（Csinθ）        （式中C为光速值）

假设光线受到某种作用的影响（比如历史上所谓的“以太风”），光线的传播方向将发生偏移，如图-1（b）所示（图中V代表“以太风”的速度）。

当光线传播方向与“以太风”方向相同时，光线从A到B所用的时间为：

△T₊=L/（Csinθ+V）

当光线传播方向与“以太风”方向相反时，光线从A到B所用的时间为：

△T_-=L/（Csinθ-V）

实验时，只需将上述装置沿不同方向（东西、西东、南北、北南）放置，测量光线从A到B所用的时间，并进行比较即可。

为方便起见，取一些具体数字估算一下数量级。若取θ=10^-5弧度，L=0.3米，C≈3×10⁸米/秒，V=300米/秒（暂取某一地区地球自转线速度，在赤道处最大，约为465米/秒），则：

△T =10^-4秒，△T₊≈0.91×10^-4秒，△T_-≈1.11×10^-4秒

由此可见，在相对于以太静止、顺风、逆风这三种不同情况下，光线从A到B所用的时间，其差值在10^-5秒数量级。

下面再来分析一下对钟误差。为了让A、B两处的钟同步，可以在水平面直接从A向B发一光信号，B处接收到光信号时将钟同步。在相对于以太静止、顺风、及逆风情况下，对钟光信号从A到B所用的时间分别为：

△T^/=L/C     △T₊^/=L/（C+V）    △T_-^/=L/（C-V）

取与上面完全相同的数值，L=0.3米，C≈3×10⁸米/秒，V=300米/秒，则：

△ T^/≈1×10^-9秒

△ T₊^/≈（1-10^-6）×10^-9秒

△T_-^/≈（1+10^-6）×10^-9秒

由此可见，三种情况下因光速不同引起的对钟误差在10^-15秒的数量级。

既然对钟误差在10^-15秒的数量级，而光线从A到B所用的时间差在在10^-5秒数量级，则对钟误差完全可以忽略不计，不会出现张先生所说的“光速的单向性效应会因使用光本身校钟而被消除掉”的情况。若该实验观察到实验装置沿不同方向放置时，光线从A到B所用的时间不同，则说明在地球表面，单向光速是不同的。

请正和注意，我早料到你们可能会这样辩解。我文中后半部分完全只有一个惯性系——运动的平台。只不过将发射器的方向换了一个180度的方向。不涉及加速问题。该实验说白了就是想证明光速在运动的平台系中不是各向同性的。
另外，我说的很清楚，要证实光速是否可变，并不一定要测出光速的具体值（迈——莫实验等历史上的实验都是一样），只需证明光速性了变化即可。

黄德民

1、如果你认为仅仅因为实验装置改变化方向的这一“加速”也会影响到光斑的移动量，请你说明理由。并计算说明这种影响不能忽略，足于影响实验结果。

2、如果你认为仅仅因为实验装置改变化方向的这一“加速”也会影响到时钟，请你说说该实验与时钟有何关系，并计算说明这种影响不能忽略，足于影响实验结果。

谁主张谁举证，否则任何人都可以找一些鸡毛蒜皮来否定实验设想，那还了得。

黄德民