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43. M-M实验解密

已有 832 次阅读2021-3-19 15:17 |系统分类:杂谈| 实验 分享到微信

43. M-M实验解密
侯工

在说M-M实验前,先了解一下“以太”。

古人以朴素的想法,想象大气层以外的太空中充满一种称为以太的物质。

法国科学家笛卡尔(1596. 03.31—1650.02.11)认为物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递,不存在任何超距作用。(所谓超距作用是指力、光的传递不需要介质,现代学界仍然错误地认为,力、光可以在真空中传递。)因此,空间不可能是空无所有的,它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉,但却能传递力的作用,如磁力和月球对潮汐的作用力 。

荷兰物理学家惠更斯(1629.04.14—1695.07.08)认为以太是荷载光波的媒介物质,充满包括“真空”在内的全部空间,并能渗透到通常的物质之中。

以上认识本来是正确的,可是以太被后来的M-M实验“否定”了。
M-M实验全称是“麦克尔逊-莫雷实验”,是由普鲁士科学家麦克尔逊(1852.12.19—1931.05.09)和美国物理学家莫雷·爱德华·威廉姆斯(1838—1923)共同设计的。如下图:


实验的思路是,如果地球周围有以太存在,地球自转时就会产生由东向西的以太风,从而使南北与东西互相垂直的两束光所产生的干涉条纹产生移动。但是,无论怎样测量,就是没有产生干涉条纹移动,也就是说没有以太风,因此否定了以太的存在。

 

这是天大的误判,原因是人们有根深蒂固的观点,就是伽利略变换——通俗地说,就是船在河上走,船相对河岸的速度,顺流时船速加水流速度,逆流时船速减水流速度。

 

M-M实验的两个科学家认定了光速和船速是一样道理,从西向东的光速要减去以太风的速度,而南北不受以太风影响。如果真的有以太,那么在东西方向就会产生干涉条纹的移动,但是实验结果是没有干涉条纹的移动,因而“否定”了以太的存在。

 

实际上,光速与船速性质完全不同。光速是宇宙本速,即宇宙球面的径向速度,不受任何运动影响,即不受以太风影响,而船速是船相对河岸的速度,会受河水速度影响。

 

事实是,实验者的本速等于光源的本速。无论有没有以太风,观测者与光源之间相当于没有移动,所以以太风不会使干涉条纹移动。也就是说,图中的Δt=lv^2/c^2中的以太风速v是普通相对速度,不能与光速c进行四则运算。这里v相当为0,那么时间差Δt为0。即使有以太风,对光速也不会产生影响。这就是光速不变的缘由,而不是因为什么相对时空——时慢尺缩。

 

然而,一失一得,M-M实验却证明了观测者与光源之间的运动无关,这是意外收获。问题是知其然,不知其所以然,直到今天很多人还是一头雾水。

 

由上可知,以太就是太空中的最小粒子,不过不是前人所认为的是绝对静止的,而是以光速在径向运动的。太空充满着最小粒子,不仅是电磁波的传播介质,而且是力的传播介质。力的传播速度也等于光速,实际上不存在任何超距作用,以太论基本上是成立的

 

 

 


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