摘要:爱因斯坦:现在引起的问题是这两个定理哪一个更好地与经验相符合。关于这个问题,我们可以从杰出的物理学家斐索在半个多世纪以前所做的一个极为重要的实验上得到启发,这个实验在后来曾由一些最优秀的实验物理学家重新做过,因此,这个实验的结果是无可怀疑的。这个实验涉及下述问
爱因斯坦:现在引起的问题是这两个定理哪一个更好地与经验相符合。关于这个问题,我们可以从杰出的物理学家斐索在半个多世纪以前所做的一个极为重要的实验上得到启发,这个实验在后来曾由一些最优秀的实验物理学家重新做过,因此,这个实验的结果是无可怀疑的。这个实验涉及下述问题,光以特定速度w在静止的液体中传播,现在如果上述液体以速度v在管T内流动,那么光在管内向箭头(下图)所指方向的传播速度有多快呢?
T
━━━━━━━
v
→
━━━━━━━
按照相对性原理,我们当然必须认定光相对于液体总是以同一速度w传播的,不论此液体相对于其他物体运动与否,因此,光相对于液体的速度和液体相对于管的速度皆为已知,我们需要求出光相对于管的速度。
显然我们又遇到了第6节所论述的问题,管相当于铁路路基或坐标系K,液体相当于车厢或坐标系K',而光则相当于沿着车厢走动的人或本节所引进的运动质点。如果我们用W表示光相对于管的速度,那么W就应按照方程(A)或方程(B)计算,视伽利略变换符合实际还是洛伦兹变换符合实际而定。实验①作出的决定是支持由相对论推出的方程(B),而且其符合的程度的确是很精确的,根据塞曼最近所作的极其卓越的测量,液体流速v对光的传播的影响确实可以用公式(B)来表示,而且其误差恒在百分之一以内。
《狭义与广义相对论浅说》第一部分狭义相对论13.速度相加定理 斐索实验
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1.在斐索实验中,如果光以特定速度w在静止的液体中传播(爱因斯坦所谓“光以特定速度w在静止的液体中传播”的说法是错误的,因为速度是向量w,不是标量w),则
w=c/n
式中c是光在真空中的绝对速度,n是液体折射率。
如果上述液体以速度v在管子内流动,那么光相对于液体的速度即相对光速
w'=w-v=c/n-v
如果液体静止,则v=0,w'=c/n;但如果液体运动,则v≠0,w'≠c/n,显然在液体相对于管子静止和运动的情况下光相对于液体的速度w'是不同的,爱因斯坦按照相对性原理“认定光相对于液体总是以同一速度w传播的,不论此液体相对于其他物体运动与否”的观点是错误的。
2.方程(B)即W=(v+w)/(1+vw/c²)是爱因斯坦用虚假的“速度c”和“速度v”背离速度向量合成法则而导出的荒谬公式,而方程(A)即W=v+w则是爱因斯坦主观任意地“以无穷大值代换光速c”(见“爱因斯坦相对论批判之36”)而导出的错上加错的荒谬公式。无论按照方程(A)或方程(B)计算都不可能得出正确结果,因为洛伦兹变换和由洛伦兹变换导出的伽利略变换本身就不符合实际,就歪曲了速度是向量c和v的客观事实,就背离了速度向量合成的客观规律。
3.只有从速度是向量的客观事实以及速度向量合成的客观规律出发,用真实的速度c和速度v根据速度向量合成法则进行推导,才能得出符合实际的正确结果。
参见下图,在斐索实验装置中,光源S发出的光分别沿着顺水流的光路Ⅰ和逆水流的光路Ⅱ运动。
沿光路Ⅰ运动的光进入第一根管子时相对于水流的速度是c/n-v,进入第二根管子时相对于水流的速度是-c/n+v,它们的大小都是c/n-v,两根管子的长度均为l,光经过每根管子所用的时间是t'₁,所经过的距离是
(c/n-v)t'₁=l-vt'₁
由此可知
t'₁=ln/c
光依次经过两根管子所用的时间为
t₁=2t'₁=2ln/c
沿光路Ⅱ运动的光进入第一根管子时相对于水流的速度是c/n+v,进入第二根管子时相对于水流的速度是-c/n-v,它们的大小都是c/n+v,两根管子的长度均为l,光经过每根管子所用的时间是t'₂,所经过的距离是
(c/n+v)t'₂=l
由此可知
t'₂=ln/(c+nv)
光依次经过两根管子所用的时间为
t₂=2t'₂=2ln/(c+nv)
光沿光路Ⅰ和光路Ⅱ运动的时间差为
Δt=t₁-t₂=2ln/c-2ln/(c+nv)=2ln²v/c(c+nv)
在O点观察到的光干涉条纹的变化为
ΔN=Δt/T=2ln²v/cT(c+nv)
但cT=λ,所以
ΔN=2ln²v/λ(c+nv)
已知l=1.5米,n=1.33,v=7米/秒,λ=5.3×10⁻⁷米,c=3×10⁸米/秒,代人上式得
ΔN=0.23
这与实际观测值完全一致(见瑞斯尼克:《相对论和早期量子论中的基本概念》1978年版第29-30页)!只有这样得出的结果才符合速度是向量的客观事实以及向量合成的客观规律,才是正确的,反之,用虚假的“速度c”和“速度v”背离向量合成法则进行推导则是错误的,用错误的推导来“支持由相对论推出的方程(B)”只能是错上加错。
来源:真理论者