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(三) 分析迈克耳孙—莫雷实验

2已有 874 次阅读  2011-10-03 20:05   标签分析  title  style  迈克 

(三)、分析迈克耳孙-莫雷实验

                                                            

   迈克耳孙-莫雷实验牵扯到这样一个计算公式: $$$$t_1=\frac{L}{c-u}+\frac{L}{c+u}=\frac{2Lc}{c^2-u^2}=\frac{\frac{2L}{c}}{(1-\frac{u^2}{c^2})}$$$$。             4

    在迈克耳孙-莫雷实验装置中,用一个分光镜把一束光分成二路,分别标为光束(1)、光束(2) 。上面公式就是关于光束(1)的计算公式。今天我们主要讨论的就是这个计算公式中的 $$=\frac{L}{c-u}$$$$=\frac{L}{c+u}$$两个因式中“L”的实际距离问题。也就是在迈克耳孙-莫雷实验装置中,光束(1)先从P反光镜运行到$M_1平面反光镜,然后又从$M_1平面反光镜运行到P反光镜。我们要探究的是光束(1)在这两个来回行程中的实际运行的距离是否相等,上面提出的等式是否成立的问题。

    在探讨这一问题之前,我首先要声明:伽利略速度变换式是没有错的,是正确的!只不过不适合用它来分析光(电磁波)的演化运动罢了。因为光(电磁波)是基本粒子,而类似光(电磁波)之类的基本粒子其质量是非常小的,小到甚至可以忽略不计。然而,宇宙中物质的运动规律受惯性制约,而惯性运动又受物质的质量制约。一个物体能获多大惯性是以质量为基数的,既然光(电磁波)的质量小到可以忽略不计,那么它的惯性也应该小到可以忽略不计。因此可以断定,光(电磁波)之类的基本粒子是没有惯性的,它不属于惯性系这个范畴里讨论的东西,有关这个问题后面会详细谈到。

     假设,在自然界就算能够用伽利略速度变换公式来衡量光(电磁波)粒子的运动属性,上面这个计算公式的等式也是不能成立。下面我们就来做一些具体的分析。

     请看图二:

    

     图二是光束(1)在迈克耳孙-莫雷实验装置中实际的来回行程简图。由于光速是有限的,因此我们在探测自然界中的光(电磁波)粒子时必定要考虑到光(电磁波)粒子在运动过程中的实际位置(时间与光程的物理关系)问题。而且在分析迈克耳孙-莫雷装置时还必须考虑到整个装置时刻在跟随地球的公转而运动移位。因此,在分式$$\frac{L}{c-u}$$中,由于分母是$c-u$,说明迈克耳孙-莫雷装置中的光束(1)运行方向跟地球公转运动的方向是同一方向。当光子(或某一时段里的一束光子)从反光镜$$P$$位置运行到平面反光镜 $M_1$位置时,由于地球的公转,必定使得平面反光镜$M_1$也从初始位置$M_1$位移到$$M_1$$` 处。也就是说光束(1)在这个运行过程中要运行到$$M_1$$` 处才能碰到平面反光镜$M_1$,也即光束(1)在这个运行过程中的光程已不等于$L$,而是$L+x$

     同样,在分式$$\frac{L}{c+u}$$中,由于分母是$$c+u$$,说明这时迈克耳孙-莫雷装置中的光束(1)的运行方向跟地球公转运行的方向是相反的,这也就是说,这时光束(1)的运动方向与实验装置的运动方向是相向的。从图中可以看出,在这一过程中,由于地球的公转,必定也使得反光镜$$P$$已从初始位置$$P$$移位到$$P$$` 处,也就是说图中的光束在运行到$$P$$` 处时就与反光镜$$P$$相遇。光束(1)在这一实验运行过程中,从平面反光镜$M_1$反射到反光镜$$P$$的实际光程根本就不是$L$,而是$L-y$ 。

     因此,上面$$t_1=\frac{L}{c-u}+\frac{L}{c+u}$$ 式子应改写为$$t_1=\frac{L+x}{c-u}+\frac{L-y}{c+u}$$

    通过上述针对迈克耳孙-莫雷实验中的光束(1)演化移动的量化关系分析,不难看出,光束(1)从反光镜$$P$$移位到平面反光镜$$M_1$$的光程已不能再以反光镜$$P$$到平面反光镜$$M_1$$之间的固定距离  L  来衡量,这就像一名游泳健将在一个由牵引船拖着,并漂浮在水面的一个大小如游泳池的木框里游泳一样,从木框的一头游到另一头的泳程,已不能再单单用木框的固定长度来衡量,因为在衡量泳程时必定还要考虑到木框在水面的移位(水流的流向和流速犹如本实验中的“以太风”)问题。

   但使我感到奇怪的是,当初在思考迈克耳孙-莫雷实验中的光程计算问题时,为什么在计算光束(2)在$$P$$$$M_2$$之间的来回光程时,考虑到实验装置的移位问题?而在计算光束(1)在$$P$$$$M_1$$之间的来回光程时,就不用考虑实验装置的移位问题?我只能说,关于这个问题很值得人们深思。

 

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发表评论 评论 (4 个评论)

  • 邱有良 2011-10-18 09:48
    有道理,我对迈克耳孙-莫雷实验有类似分析
  • 关宇 2011-10-18 19:38
    秋实: 有道理,我对迈克耳孙-莫雷实验有类似分析
    我这里文章中的图形已加载进去了,应该能正常看到。其实,我这些文章只是把自己对人类科学活动的想法写出来而已,没有什么多想,只是贪图了这个过程,没有考虑后果。
  • 钟杏生 2011-10-22 14:51
    该实验的问题是把合速度当做光速,按新概念物理学,任何物质都是相对自己运动条件的相对运动,地球围绕太阳相对运动,光电子相对于看不见的元粒子运动,两者所受力的性质不同,相互间没有力的作用,两个速度 互不影响。看不见的元粒子包围地球,随地球运动,彼此无相对运动,按伽利略相对性原理:系统内物体的相对运动应该与系统运动无关。该实验结果与以太存在与否无关。一个小错误就是把合速度当做光速,光速不变,合成时不应该出现C²-V²。光速可与机械运动速度叠加形成合速度,应保持光速作为一个不变的矢量;这样就不应该出现C²-V²项,这样,光速成为合速度,光速就不是不变了。这错误对相对论却是致命的。也导致了对以太的错误否定,妨碍了人们对看不见物质的认知。
  • 钟杏生 2011-10-28 19:27
    我看过罗素对该实验的介绍。当时还没有认识到伴随光源电子的媒质被极化磁化所形成的电磁场的洛伦兹力对光电子加速创造了光速。这媒质就是以太,就是我认识到具有正负电子对系统构成的元粒子。光的媒质传输说与麦克斯韦的“光是产生电磁现象媒质的横向振动”说相符。不过包围地球的元粒子应该认为与地球是没有相对运动,不能作为地球运动的参照系。光速却是光电子相对元粒子运动。实验的零结果仍然是对的。光速本身不变决定于媒质的电磁属性,不受其它力影响。与地球速度的合速度应该保持不变光速。不应该出现
    √(C²-V²)。该实验的矢量运算是错的,选择以太做地球运动的参照系也是不合适的。当时,肯定也没有认识到光速是媒质的电磁场洛伦兹力创造的。
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