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光代替以太观察双星现象与迈克尔逊莫雷实验
2013-11-26 | 阅:  转:  |  分享 
  
光代替以太观察双星现象与迈克尔逊莫雷实验

在《物理学的进化》中有这样的两段描述:

‘在我们的行星系中,地球与其他的行星都绕着太阳运动。我们不知道是否还存在着与太阳系相似的旁的行星系。不过还存在着许多所谓双星系,它们是由两个星球组成并围绕着同一个点转动,这个点称为双星的质心。对这种双星的观察表明,牛顿的引力定律是有效的。现在假定光的速率跟发射体的速度有关,那么从星球发出的光是快是慢,就要看星球在发光时的速度怎样。在这个情况中,整个运动就会非常混乱,而且在很远的双星的情况中,根本不可能确认那主宰我们整个行星系运动的同一个万有引力定律的有效性了。’

‘刚才所考察的判决实验使我们能够检验这个通过以太海的运动的理论。事实上,自然界向我们提供了一个运动速度相当高的一个系统——每年围绕太阳运转一次的地球。如果我们的假设是正确的,那么在地球运动方向上的光速跟相反方向上的光速将会不同。这种速度之差是可以计算的,并且可以设计出一个适当的实验加以验证。根据这个理论,这里所发生的将是一个很小的时间之差,因此必须设计出一个很巧妙的实验装置来。有名的迈克耳孙-莫雷实验就是为了这个目的而设计的。其结果是把那一切物质都在静止的以太海中通过的理论判决了死刑。它丝毫未能发现光速与方向有什么关系。如果认定了以太海的理论,那么不仅光速,而且其他的场的现象都会显示出它们与运动着的坐标系的方向有关。每个实验都和迈克耳孙-莫雷实验一样,得出了否定的结果,从来没有发现过与地球运动的方向有任何关系。’

分析:

以太是不存在的,双星现象说明光的速度与光源的运动无关。在双星现象中,双星的运动不能带动光与双星一起运动。这里的光指的是光上变化的电磁场。

迈克耳孙-莫雷实验说明光的速度与光源的运动无关,这里说的是相对性原理。这里地球的运动能带动光与地球一起运动。

就是说光的速度与光源的运动无关有两种不同的含义,1,光源的运动不能带动光与光源一起运动;2,光源的运动,能带动光与光源一起运动。双星现象与迈克耳孙-莫雷实验是两种不同的现象,同时对应着两种不同的理论解释。

就是说

如果把‘光的速度与光源的运动无关’描述成光速不变,那么光速不变有两种不同的含义。一种是光源的运动不能带动光与光源一起运动的光速不变;另一种是光源的运动能带动光与光源一起运动的光速不变。前一种光速不变能根据麦克斯韦方程组解释,后一种光速不变能根据麦克斯韦方程组解释,也能根据相对性原理解释。但前一种不变不能根据相对性原理解释。因为,双星现象不是相对性原理现象。

双星现象中光源的运动会造成光源与光之间波长的缩短,即相对于光源的光波长是变化的。光源与光之间产生多普勒效应效应;而迈克耳孙-莫雷实验中光源的运动不会会造成光源与光之间波长的变化,光与光源之间不产生多普勒效应。

与双星现象对应的是光行差现象,双星现象属于光源的运动,光行差现象属于观察者的运动。两者都会产生多普勒效应。光源的运动,观察者的运动对光速没有影响指的是根据麦克斯韦方程组得出的光速不变即即c^2=1/(εμ),指的是光自身是速度,即光在介质或真空的传播。不是光与观察者或者光源的运动速度。多普勒效应中波长相对于光源的变短,属于相对运动的变化;观察者的运动波长不变,频率的变化属相对运动的变化。光行差现象就是相对运动的变化。观察者与光的电磁场发生相对运动。而相对性原理中虽然同样光源的运动对光速没有影响,但不产生多普勒效应,这与谁观察无关,其他参考系的观察者看来也不会产生多普勒效应。观察者与光源的运动与光的运动是一起的,这个光的运动不是指光波的运动而是指光上电磁场的运动。观察者与光源与光上的电磁场始终处于相对静止的状态,而光就是在这种状态下的传播。

相对性原理现象中例如迈克耳孙-莫雷实验,地球的运动对光速没有影响,光是在与地球一起运动的空气中传播,当光传出地球在真空中传播的时候,光就变成相对于真空的光速,不在是相对于地球的光速。

这个在同时相对性举得例子中,光一开始是在火车上的真空传播,传出前后壁后,是在火车外的真空传播,此时光不是再相对于火车上的真空的光速C,而是相对于火车外的真空的光速C.火车上的真空相对于火车外的真空是运动的。就是说光从一种介质传播到另一种介质的时候,不再保持原来介质中的光速不变。

光从同一种相互运动的介质中传播的时候,光不在保持与原来介质中的速度不变,而是变为现在介质的速度不变。就是说相互运动的同一种介质,相对于两种不同的介质,介电常数与磁导率是相对不同的。

参考文献:【1】《狭义相对论讲义之同时的相对性》【2】《狭义相对论讲义之时间的相对性》【3】《物理学中量的计算与相对论的关系》【4】《狭义相对论讲义之光速不变》【5】《歪解光速不变原理》【6】《真空中的光速对任何观察者来说都是相同的如何理解》吴兴广【7】《光速不变原理理论的另一种推导》【8】《迈克尔逊莫雷实验与同时的相对性之间忽略的关系》【9】《物理学的进化》爱因斯坦

2013年11月26日7:58:12小马吃鱼



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(本文系小马吃鱼原创)