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爱氏相对论在物理理论上并无立足之地
——迈克尔逊-莫雷实验到底错在哪里？ 作者：崔木培 一、前言：历史上的迈克尔逊实验的“零效应” 迈克尔逊实验的“零效应”在历史上的客观影响。 迈克尔逊在1881年，为了测量地球的绝对运动速度，进行实验。但是，却得出了“零结果”。此实验以后还进行过多次，结果都是相同的。 这是一个测量实验。按当时的“理论”计算，应当能够测出：地球的绝对运动速度所引起的影响的。但是实际上却没有被测量出来。可是，在例如光行差和其他天文观测都证实：地球确实在空间运动着。由于这一实验的“零效应”与事实之间有矛盾，所以使当时物理界陷入困惑不安的状态之中。这可算作迈氏实验“零效应”最初的客观影响。 1905—1916年，爱因斯坦在洛伦兹等人提出的过渡方案的基础上，采用新的观点建立了《相对论》。并且将迈氏实验的“零效应”作为否定绝对静止参考系的“判决实验”。这是因为《相对论》认为迈氏实验的“零效应”是绝对无误的，一直到本世纪（二十世纪）中叶，《相对论》经过大发展的阶段，成了近代物理学的一个重要分支。以迈克尔逊实验与《相对论》相比较，轻重悬殊，甚至可以说迈克尔逊实验是微不足道的。可是追根寻源，为《相对论》开辟道路的，乃是迈克尔实验的“零效应”！试想，假如今后某个时期，有人真的把地球的绝对运动速度测量了出来，那末，由《相对论》对各种自然现象的分析和解释，不来一个大转变才怪呢！所以，为《相对论》开辟了道路，是迈氏实验的“零效应”的客观影响之二。 既然迈克尔逊实验的“零效应”为《相对论》开辟了道路，《相对论》又有了大的发展，为什么称迈克尔逊实验为历史悬案呢？这里有形成悬案的客观因素，存在于历史事实之中。迈克尔逊实验的“零效应”，只是一个客观的现象，它的本质即现象的内在因果关系，是当时未被揭露的，而且这种状况一直持续到运动光学尚未被发表的现在。 按照迈氏实验原来的计算，是应该出现“非零结果”的。它的未能出现，也是有物理原理存在其中，是当时没有察觉，而且这种状况一直持续到今天。由于上述状况的存在，使迈克尔逊实验在实际上形成了一桩历史悬案。 有可能说，《相对论》已“从根本上解决了”迈克尔逊实验问题。其实不然，原因如下： 德国物理学家M.V.劳厄说过：“从那些概括出牛顿力学的经验材料出发，人们是不能得出爱因斯坦相对论的”。（见《物理学史》M.V.劳厄著范岱年、戴念祖译，1978年3月第一版，57页，商务印书馆出版。） 事实上，由迈氏实验的“零效应”发展为相对论，不是由和谐的推理达到的。是先否定了迈氏实验之后，换句话说，先将迈氏实验的“零效应”绝对化以后，才能顺理成章地推演出《相对论》的理论。在这里充分地展示了人类思维能力的丰富与宽广的可能性。 然而，《相对论》所解决的，只不过是迈氏实验的“零效应”绝对化以后的问题。而迈氏实验的根本问题，便被相对论一笔勾销了。或者说迈克尔逊实验的问题，被相对论遗留了下来。应当说在人们对迈氏实验的“零效应”深信不疑时。发展出《相对论》是可以理解的。可是，这就形成了一桩不能算微小的历史悬案。这恐怕就是为什么迈克尔逊当面曾对爱因斯坦说：“想不到他自己的工作竟会引出相对论这个‘怪物’” （见《爱因斯坦文集》第一卷564页14行）这句话的原因吧！ 综上所述，迈克尔逊实验无可争辩地作为历史悬案被遗留了下来。具体地说：迈克尔逊实验的非零结果为什么没有出现，它的客观物理原因是什么？这正是需要深入探讨的问题。如此说来，迈克尔逊实验本身成为一桩历史悬案，也就是迈克尔逊实验的“零效应”的客观影响之三。至此，如果在迈克尔逊实验问题上，没有突破性的进展，那就进入了恶性循环的死胡同。所以，对迈氏实验的理论探究，就成了当前物理学向前发展的客观需要了。1887年迈克尔逊和莫雷两人做了精密度高得多的实验，结果仍然是“零结果”。 二、正文：迈克尔逊-莫雷实验到底错在哪里？ 笔者所写的运动光学（或称客观相对论）指出：迈克尔逊-莫雷实验是错误的。到底错在何处？ 开门见山，一句话：迈克尔逊-莫雷实验是一个选错检 测方法的错误实验。 具体地说：该实验应该使用检测“光信号传播时间差” 的检测方法，然而，该实验却使用了，检测“光波传播光程差”的检测方法。因而得出了“零结果”，这一“零结果”反映的仅是,干涉仪中两条相干光路之间的“光波传播光程差”的变动结果是“零”；并不说明干涉仪中两条相干光路之间的“光信号传播时间差”的变动结果也等于“零”。在物理教科书（例如，上海高等工业学校物理编写组编写的《普通物理》四年制使用，新1版,1962年第五次印刷）下册中183页，倒数第二行有下面一段话：“当时间差的改变量是光振动的一个周期T时，就引起一条干涉条纹的移动”。 这句话就是该实验将原来计算的“光信号传播时间差” 转换为“光波传播光程差”的“理论根据”。但是，这句话在此处的应用是错误的。对于这一问题，在拙著《牛顿时空观与客观相对论》中。有详尽地叙述。这里只是简单明了地说明其梗概。 从上面那句话说明，迈克尔逊-莫雷实验所要检测的目 的是“光信号传播时间差”。但是，迈克尔逊干涉装置是专门用来比较两臂之间的“光程差”的。“光程差”是距离之差。而“时间差”是时间之差。二者是两码事，不能混淆。 为了说明，迈克尔逊-莫雷实验在什么情况下，将“光 信号传播时间差”与“光波传播光程差”混为一谈的。下面就迈克尔逊-莫雷实验的计算作些简单分析。 |