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光相对于光传播媒介的速度为常数是波动的共性。人们可以用迈克尔逊干涉仪做倾斜薄膜干涉实验，沿光束方向移动观察屏，检测干涉条纹对应的横向移动距离。将整个仪器转动到不同方向做相同实验，在观察屏移动距离相同情况下干涉条纹对应的横向移动距离也相同，表明光波长在各个方向上完全相同，它等效于光在各个方向上的单向光速相同。如果光对于光传播媒介的速度在各个方向上不相同，在观察屏移动相同距离情况下干涉条纹对应的横向移动距离将不相同。该实验没有改变光在两个干涉臂上的来回过程，只是根据光的干涉条纹是分布在空间之中这个性质来对光在单向上的传播速度作出是否保持相同的判断，并没有测量出光速的具体大小数值。该实验证明：光在各个方向上的单向光速相同！
基于光在各个方向上的单向光速相同，人们就可以从同一点O向两个等距离的位置A、B点发射光脉冲来使A点与B点的钟实现同步！具体校正步骤不用多说。当A点的钟与B点的钟被校正为同步钟后，只要从A点向B点发射光脉冲，测量出光脉冲从A点到B点起始与到达时刻差tb-ta，即可根据A、B两点距离L与时刻差tb-ta计算出光从A点向B点传播的速度。注意：A、B两点的钟所显示的数值可能与O点的钟相差一个时间，即光从O点传播到A点或B点的时间，它是待定数，但这对测量光速毫无影响。 如果光的传播速度与光波长之间不是目前人们已经确认的关系，波长只是空间物质属性，光子运动快慢与此无关。要知道，在迈克尔逊干涉仪的一条臂上放进一段非真空传播媒介，例如玻璃，转动迈克尔逊干涉仪也将得出条纹不发生移动的实验结果。人们总不至于得出光在真空与玻璃中的传播速度相同吧？ 人们知道，光在玻璃中波长比在真空中要短，如果光的传播速度与波长不是固定不变的关系，那么光子从真空进入玻璃和从玻璃出来进入真空，光速突然变慢处就要形成“堆积效应”。没有实验表明有这种效应存在，人们只能判定光的传播速度与波长具有固定不变的关系。于是就可以通过上述实验先证明光在各个方向上的单向光速相同，便利用它校对异地钟同步，然后再测量出单向光速具体数值。 这里，只有校对钟的误差和判断响应误差对测量结果产生影响，但这些误差在做原理分析时都可以不考虑。总之，光在各个方向上的单向光速不同可以导致异地钟校对存在原理误差，这是仅用校对信号无法解决的难题！但并不意味着没有其它实验手段判断光在各个方向上的单向光速不同完全是错误的假设。 请正和及JQS别在制造莫须有的混乱了。 Ccxdl 2005年11月28日 测单程光速不可测定理 正和 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。 即使真实光速各向异性,你假设其为各向同性来校钟,这样校出来的钟用来测光速测出来必是各向同性的如果在旋转条件下测光速,你还得假设校好的钟在旋转过程中仍能保持同步.但楼顶帖中类似的时钟运动与各向异性光速协同变化时,观测上将表现为光速各向同性. 你需要给出定量计算,而不是文字说明就"证毕".虽然这里我同样没给出数学计算,但你还没有给坛友们数学上的这种信心.而且我随时可补足数学证明,所以你还是先去做数学证明吧. 正和提出“单程光速不可测定理”，其理由是异地钟的同步判断要借助光信号。 首先，钟本身的同步稳定性与光速无关，如何对钟的同步稳定性作出实验分辨也无须要借助光信号。无论是经典物理时空，还是相对论时空，“同时才能并且一定呈现”是理论物理的建立基础。 正和混淆了理论物理与实验物理之间的概念！按照“同时才能并且一定呈现”的基本定律，在理论物理中，相对保持静止的钟，只要已经在同一地点进行时刻校对相同（注意：原理分析不考虑校对误差！），无论经过任何途径到达两个地方又保持静止，它们必定是以相同的时刻进行呈现。并非要回到同一个位置，才以相同的时刻进行呈现。否则，异地同时事件就没有原理上的分析判断依据！ 光从A地传播到B地，A地的检测设备可以把起始时刻以编码形式发送到B地，当然也可以把光波到达B地的时刻以编码形式发送到A地。对方收到的是数码信息进行处理，测量就与信息的传播速度无关。即便信息传播速度很慢，B地收到A地发送来的起始时刻远远滞后B地测到光波到达B地的时刻，也仅仅不过是让计算工作往后推迟一会而已。 捍相族的巨大错误就是在混淆原理分析与应用物理之间的概念！事实上，现实中的任何钟，其走时准确性都与光的传播速度无关。以相对误差来比较，原子钟达到2.78×10-12，而以光波干涉原理可能制做出的光波钟仅能达到±3.6×10-9；地球钟与原子钟在一年期间里的走时相差不超过±1秒，准确性与光波干涉原理制做的光波钟相同。这意味着，如果以地球钟做时间基准，异地同时的判断误差不小于±3.6×10-9；而以原子钟做时间基准，异地同时的判断误差不小于2.78×10-12。由于空间长度上的稳定性，其相对误差为±3.6×10-9，也就决定了光在非实物传播媒介物中传播的速度相对误差为±4×10-9。 地球钟校对时刻的方式是观察天上的星体，在同一地点以铅垂方向观察天上不同各个星体可以划分出地球钟的各个时刻，在不同地点以铅垂方向观察到天上相同的星体可以判断出各个地点的时间差，从而能够对两个钟在同一地点校对一致后分别移动到两个位置后的同步状况作出判断。请注意：光像对准存在判断误差，从天上同一星体到达地面垂直位置点的光波也存在时间误差，用它判断地球两地的钟是否保持着同步当然也会产生误差。采用原子钟做光速的测量时间基准，原子钟的误差可以忽略。 目前的光电器件响应频率已经能达到109，换算成光在传播距离上的判断误差为0.3米，加上电路上的响应速度影响，误差在1米数量级。这样，人们完全可以在地面上两个静止点对单向传播下的光波作出速度测量。但要在运动状态下的两个相对静止点之间测量光速还有很大困难！运动物体要很长，运动速度还要很快，方能达到可以测量的要求。 正和想表达的单程光速不可测定理，其实不过是我在1991年就已经指出的:如果用同一光源发出的光波来定义时间和长度单位，并且只能用它来做长度与时间计量工具，则该光源发出的光波传播速度永远是由定义导致的一个比例常数。无论是光波，还是规定用其它某种运动方式来定义时间和长度单位，并且只能用它来做长度与时间计量工具，则该运动方式永远是由定义导致的比例常数。 存在测量误差与不可测量是两个不同的概念，没有谁会用自己去测量自己得出有实际意义的东西。 狭相是纯理论研究对象，必须遵守理论研究中的约定前提：“同时才能并且一定呈现”。如果连在同一参照系里的异地同时事件都不能给予确定表达，“同时性具有相对性”也就成了无源之话了。 Ccxdl 2005年11月21日 从纯理论讲（不谈实验如何操作），异地同时当然是允许的，这就是Lorentz变换之所以可以存在的理由。但是，这种异地同时只是纯理论上的构思，但因为是一个自洽的构思，所以可以在理论上存在。但它在实验上无法操作（理由正和已经讲，张元仲《狭义相对论实验基础》也讲了很多），除非能找到瞬时传播信号，那么异地同时才可以被操作。 总之，异地同时可不可以存在，都是允许的。存在与不存在之间其实相差一个“规范”变换（可以称为“对钟规范”）。异地同时存在，其实是相当于选了一种最简单的对钟手法，导致Lorentz变换；异地同时不存在，是另一种复杂的对钟手法，导致Edward变换。Lorentz变换与Edward变换最终还是等价的，两者只是相差一个“对钟规范”。这个“对钟规范”，从广义相对论角度看来，其实是一个广义坐标变换。 JQS 2005-11-21 首先，大家应该明白：“原理分析”与“纯理论分析”是不同的基本概念！我在前面发的贴中也曾经忽视过这之间的差别，必须纠正：狭相属于“原理分析”理论，而不宜使用错误的“纯理论分析”概念。 何为“原理”，它乃是指原始的道理。在工程测量的误差理论之中，测量误差分为5大来源，其中一个来源就是原理上导致的误差，称为“原理误差”。例如用“正切”机构代替“正弦”机构作设计，将引入原理上导致的误差。测量一般遵循用高精确度设备检测低精确度设备的原则，但也会使用同精确度设备进行相互检测，称之为等精度测量。对万能工具显微镜自身标尺的检测就只能使用等精度测量。此外，人们还要使用低精确度设备检测高精确度设备的方式来发展提高整体的制造精度，否则，人们就不可能从无到有的把制造技术提高。人们对光速的测量同样经历了这样的过程，由于受到历史原因局限导致早期的测量只得采取来回路程方式，并不等于原理上不能进行单向测量。 且不谈建其是在重谈老调，在原理上，存在异地同时事件是客观事实。请看论证： 甲从A地走到B地，t1时刻前甲没有出现在A地点，t1时刻甲出现在A点，t2时刻甲出现在B点；而乙在t1至t2时间段里的某个时刻tb出现在C点。由于t1＜tb＜t2，在A至B的路径中必定存在一个位置点，使得甲出现在该点与乙在tb时刻出现在C点为异地同时事件。 上述论证只不过是连续函数的最简单性质，人们可以举出很多的同时事件事例。 存在异地同时事件是客观事实，而能不能对同时事件作出实验判断又是另一回事情！ 如果因为没有找到理想化的实验判断方式就认为异地同时事件不存在，不仅是唯心论的思维体现，还是对数学基本原理的否定。既然连数学基本原理都否定掉了，又怎么做更进一步的数学推理呢？ 所以，有意义的物理理论必须在原理上能够对异地同时事件作出准确的表达，而不能似是而非。 人们必须明白，映射变换与参照系之间的坐标变换可能根本不是一码事情。当异地同时事件被排除掉后，所做的坐标变换根本不是大家以往讨论的时空变换。对于那些在原理上不能对异地同时事件作出准确表达的假设理论，人们则需要弄清楚它是何种意义！ 举个例子说，电视图像的像点扫描就可能没有同时事件存在。对两种扫描格式的电视图像像点进行相互变换，就会成为很复杂的时空变换关系。而在这里，并不把“同时才能并且一定呈现”作为建立理论的基本原理。人们看到的电视连续图像，完全是基于人眼对图象处理的生理机能得出的结果。 学而不思是捍相族的特点，建议JQS找影像数据处理专家了解一下，他们是怎么做的数学计算，然后看看自己学的那些变换有没有别人玩得复杂。 Ccxdl 2005年11月22日 |