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摘 要:在光速测量工作中,人们普遍的观点是光源只发出一种速度的光,而人眼睛可以看到各种速度的光。这导致狭义相对论的诞生。而另一种被长期忽略的情形是光源发出各种速度的光,而人眼睛只能看到一种速度的光。用这种观点解释了,对建立狭义相对论至关重要的双星观测结果。
关键词:光速;光源;眼睛;相对论
1、关于光速
光是既普通又神秘,既熟习又陌生的自然现象。
一个陌生的对象,要测量其速度,我们首先必须要做一些假设(无论有意识的或无意识的)。
假设1 对于发光方,假定只发射一种速度,用A表示;发射多种速度,用A’表示。
假设2 对于接受方(人眼睛),假定只接受一种速度的光,用B表示;可接受多种速度,用B’表示。
如果我们进行光速测量,就会出现4种情形:AB,AB’,A’B,A’B’。我们分别探讨每种情形:
AB出现的可能性很小(小概率事件),可忽略。
A’B’出现的情形。这会测出多种光速。实测只测出一种光速,这种情形被排除。
AB’出现的情形。也就是光源只发出一种速度的光,人眼睛能看到多种速度的光。这是光速测量者们的观点,也是一种普遍的观点,(无论是齿轮法,旋转镜法,罗默法,布雷德利法,等等[1][2])。而且众多实验都证实了这个速度是一个定值,用C表示。无论光源运动与否,这个值是不变的。这一点被爱因斯坦认为是一个基本原理(光速不变原理);再加上一个相对性原理,爱因斯坦创造出了狭义相对论。
我们来看看另一种可能出现的情形,即A’B出现的情形。这是光源发出各种速度的光,而人眼睛只能看到一种速度。这种情形长期以来被忽略了,我们认为这也许恰恰是实际出现的情形。
用这个观点可以解释,对建立狭义相对论[3]有重要意义的双星观测结果。
2、双星观测
距地球遥远的两颗星,绕其中心做圆周(近似)运动,如图(双星示意图)[4]:
双星示意图
我们观测到的双星运动,是很有规律的,且遵守星球运动的开普勒定律。
可是,这却是经典理论解释不了的。我们来分析一下。假定光速用C表示,当s1星向着地球方向运动时(假定其线速度是v),对地球而言其发出的光速是C+v;,而s2星此时背向地球运动,其光速是C-v,这样的两颗星,其运动是毫无规律的[4]。也就是说,经典理论,无法解释双星观测结果。
狭义相对论认为,光速是一个常数,和光源运动无关。这就解释了双星观测结果。
下面用A’B的观点解释双星观测。
A’B认为,光源发出各钟速度的光。这是光源静止时,发出光的速度分布
…,C-2,C-1,C,C+1,C+2,…
我们看到的是以C速运动的光。
当光源以+v速度运动,不失一般性,假定V=1,光的速度分布是
…,C-1,C,C+1,C+2,C+3,…
当光源以--v速度运动时,光的速度分布是
…,C-3,C-2,C-1,C,C+1,…
也就是,无论光源怎样运动,我们看到的是以C速运动的光(这应叫做视光速不变),这就能解释了双星观测结果。
3、讨论
3.1AB’是目前科学界及大众承认的情形,并由此导致狭义相对论的诞生。
3.2光速不变,作为一个原理提出来,当初并没有排除各种可能情形,比如说,A’B的情形。
3.3A’B是被长期忽略的情形。我们认为,虽然没有新的证据证明这种情形就是观测结果,但这却是一个绝对不能忽略的情形。否则,人类建立的科学大厦就是不完美的,也是无法令人信服的。
參考文献
[1]近代光学[M].电子工业出版社,郑玉详 陈良尧,2011
[2]光学[M].高等教育出版社,母国光 战元龄,2009
[3]现代物理概论[M].中国计量出版社,夏兆阳,2004
[4]狭义相对论实验基础[M].科学出版社,张元仲,1979
关键词:光速;光源;眼睛;相对论
1、关于光速
光是既普通又神秘,既熟习又陌生的自然现象。
一个陌生的对象,要测量其速度,我们首先必须要做一些假设(无论有意识的或无意识的)。
假设1 对于发光方,假定只发射一种速度,用A表示;发射多种速度,用A’表示。
假设2 对于接受方(人眼睛),假定只接受一种速度的光,用B表示;可接受多种速度,用B’表示。
如果我们进行光速测量,就会出现4种情形:AB,AB’,A’B,A’B’。我们分别探讨每种情形:
AB出现的可能性很小(小概率事件),可忽略。
A’B’出现的情形。这会测出多种光速。实测只测出一种光速,这种情形被排除。
AB’出现的情形。也就是光源只发出一种速度的光,人眼睛能看到多种速度的光。这是光速测量者们的观点,也是一种普遍的观点,(无论是齿轮法,旋转镜法,罗默法,布雷德利法,等等[1][2])。而且众多实验都证实了这个速度是一个定值,用C表示。无论光源运动与否,这个值是不变的。这一点被爱因斯坦认为是一个基本原理(光速不变原理);再加上一个相对性原理,爱因斯坦创造出了狭义相对论。
我们来看看另一种可能出现的情形,即A’B出现的情形。这是光源发出各种速度的光,而人眼睛只能看到一种速度。这种情形长期以来被忽略了,我们认为这也许恰恰是实际出现的情形。
用这个观点可以解释,对建立狭义相对论[3]有重要意义的双星观测结果。
2、双星观测
距地球遥远的两颗星,绕其中心做圆周(近似)运动,如图(双星示意图)[4]:
双星示意图
我们观测到的双星运动,是很有规律的,且遵守星球运动的开普勒定律。
可是,这却是经典理论解释不了的。我们来分析一下。假定光速用C表示,当s1星向着地球方向运动时(假定其线速度是v),对地球而言其发出的光速是C+v;,而s2星此时背向地球运动,其光速是C-v,这样的两颗星,其运动是毫无规律的[4]。也就是说,经典理论,无法解释双星观测结果。
狭义相对论认为,光速是一个常数,和光源运动无关。这就解释了双星观测结果。
下面用A’B的观点解释双星观测。
A’B认为,光源发出各钟速度的光。这是光源静止时,发出光的速度分布
…,C-2,C-1,C,C+1,C+2,…
我们看到的是以C速运动的光。
当光源以+v速度运动,不失一般性,假定V=1,光的速度分布是
…,C-1,C,C+1,C+2,C+3,…
当光源以--v速度运动时,光的速度分布是
…,C-3,C-2,C-1,C,C+1,…
也就是,无论光源怎样运动,我们看到的是以C速运动的光(这应叫做视光速不变),这就能解释了双星观测结果。
3、讨论
3.1AB’是目前科学界及大众承认的情形,并由此导致狭义相对论的诞生。
3.2光速不变,作为一个原理提出来,当初并没有排除各种可能情形,比如说,A’B的情形。
3.3A’B是被长期忽略的情形。我们认为,虽然没有新的证据证明这种情形就是观测结果,但这却是一个绝对不能忽略的情形。否则,人类建立的科学大厦就是不完美的,也是无法令人信服的。
參考文献
[1]近代光学[M].电子工业出版社,郑玉详 陈良尧,2011
[2]光学[M].高等教育出版社,母国光 战元龄,2009
[3]现代物理概论[M].中国计量出版社,夏兆阳,2004
[4]狭义相对论实验基础[M].科学出版社,张元仲,1979