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正确解读迈克尔逊-莫雷实验

2021-03-12 16:40阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1190040557

解读迈克尔逊-莫雷实验
Interpretation of the Michelson-Morley experiment
Zhu guoshan
朱国山

概述：迈克尔逊-莫雷实验，是现代物理学中最重要的实验之一，它否定了乙太的存在，也有人认为此实验并不能直接否定乙太，并对实验的0结果提出了各种解读，也有人从此实验中解读出光速不变的结论，这些的解读无不充满着极大的争议。今天我也来再解读一下“迈克尔逊-莫雷实验” ，理清混乱解读下的真像。
关键词：乙太，光速不变。
Overview: The Michelson-Morley experiment is one of the most important experiments in modern physics. It denies the existence of ether. Some people think that this experiment cannot directly deny the ether, and put forward various suggestions for the 0 results of the experiment. Some people have interpreted the conclusion that the speed of light does not change from this experiment, and these interpretations are all full of great controversy. Today I will also interpret the 'Michelson-Morley Experi
ment' again to clarify the truth under the confusing interpretation.
Keywords: Aether, the speed of light does not change.

1历史背景和实验设计：
迈克耳逊－莫雷实验，是为了验证“以太”存在与否而设计的，1887年由阿尔伯特·迈克耳孙与爱德华·莫雷合作在美国克利夫兰的凯斯西储大学进行。
实验装置：

在一个平台上，固定着一个光源S，平台中心固定一个半透明的反射镜O，于照射来的光线呈45度角，在垂直于光线的上方，固定放置一个于反射平面镜A，此反射平面镜A于光源S、半透明玻璃O呈垂直分布，A镜面于光线OA垂直。部分光线透过半透明玻璃O，照在前方放置的反射镜B上，B反射镜于光线OB垂直，在半透明镜O下方，于光线SO垂直处放置探测器P。
实验过程：实验装置安装就位后，打开光源，观察探测屏的光线干涉条纹，记录各条纹的位置，然后旋转整个平台，此实验器材都是固定在一个平台上的，旋转时不会改变各仪器的相对位置，平台旋转90度后，再观察光线的干涉条纹，看此条纹于未旋转时的条纹变化移动情况。用于验证实验装置相对于乙太的运动情况。

如果乙太的运动方向于光线平行，A镜面的反射光于入射光就会有一定的夹角，反射光不会于入射光重合，时同B镜面的反射光受乙太的拖制，光线的光速也会有相应的减小，如果存在乙太一定对光线有相当的影响。当平台旋转90度时，乙太运动方向于AP平行，此时对OB的光线有位移的影响，对OA的光线有速度的影响，此时的干涉条纹一定于前者有所不同。通过前人的大量实验数据，都证实：光线在速度上或反射后的夹角上都没有可确定的影响，假设的乙太对光的影响远没有达到设计值，所有的实验都无法证明乙太的存在。

2前人实验的结果：
下面表格是前人做过的实验，没有一例能明确证明乙太的存在，从年代可以看出这些实验都是上百多年前科学家们所做的，那时的实验精度不是太高，但也足以证明乙太是不存在。
实验人员
 地点
 年份
 臂长
（米）
 预计条
纹偏移
 实测条
纹偏移
 比例
 {\displaystyle v}以太的
上限
 实验
精度
 不符合预期？
迈克耳孙
 波茨坦
 1881
 1.2
 0.04
 ≤ 0.02
 2
 约20 km/s
 0.02
 {\displaystyle \approx }是
迈克耳孙和莫雷
 克利夫兰
 1887
 11.0
 0.4
 < 0.02
 或 ≤ 0.01
 40
 约4–8 km/s
 0.01
 {\displaystyle \approx }是
莫雷和米勒
 克利夫兰
 1902–
1904
 32.2
 1.13
 ≤ 0.015
 80
 约3.5 km/s
 0.015
 是
米勒
 威尔逊山
 1921
 32.0
 1.12
 ≤ 0.08
 15
 约8–10 km/s
 不明
 不明
米勒
 克利夫兰
 1923–
1924
 32.0
 1.12
 ≤ 0.03
 40
 约5 km/s
 0.03
 是
米勒（阳光）
 克利夫兰
 1924
 32.0
 1.12
 ≤ 0.014
 80
 约3 km/s
 0.014
 是
托马希克（星光）
 海德堡
 1924
 8.6
 0.3
 ≤ 0.02
 15
 约7 km/s
 0.02
 是
米勒
 威尔逊山
 1925–
1926
 32.0
 1.12
 ≤ 0.088
 13
 约8–10 km/s
 不明
 不明
肯尼迪
 帕萨迪纳/威尔逊山
 1926
 2.0
 0.07
 ≤ 0.002
 35
 约5 km/s
 0.002
 是
伊林沃思
 帕萨迪纳
 1927
 2.0
 0.07
 ≤ 0.0004
 175
 约2 km/s
 0.0004
 是
皮卡德和斯塔尔
气球上
 1926
 2.8
 0.13
 ≤ 0.006
 20
 约7 km/s
 0.006
 是
皮卡德和斯塔尔
布鲁塞尔
 1927
 2.8
 0.13
 ≤ 0.0002
 185
 约2.5 km/s
 0.0007
 是
皮卡德和斯塔尔
瑞吉峰
 1927
 2.8
 0.13
 ≤ 0.0003
 185
 约2.5 km/s
 0.0007
 是
迈克耳孙等
 威尔逊山
 1929
 25.9
 0.9
 ≤ 0.01
 90
 约3 km/s
 0.01
 是
约斯
 耶拿
 1930
 21.0
 0.75
 ≤ 0.002
 375
 约1.5 km/s
 0.002
 是

此图表资料来至于维基百科[1]
下面的表格是近代科学家们所做实验的结果结论，光速的最大各向异性相差极小，也就说是说平台的转动，对光速没有任何影响，所有实验结果都证明，不论地球运动的方向与光线的方向一致或相反，测出的光速都相同。
实验者
 年份
 光速的最大各向异性
布里耶与霍尔[15]
 1979
 {\displaystyle \lesssim 10^{-15}} ≤10-15
沃尔夫等 [16]
 2003
缪勒等[17]
 2003
沃尔夫等[18]
 2004
沃尔夫等[19]
 2004
安东尼尼等[20]
 2005
 {\displaystyle \lesssim 10^{-16}} ≤10-16
斯坦尼克斯等[21]
 2005
赫尔曼等[22]
 2005
斯坦尼克斯等[23]
 2006
缪勒等[24]
 2007
艾泽勒等[25]
 2009
 {\displaystyle \lesssim 10^{-17}} ≤10-17
赫尔曼等[26]
 2009

此图表资料来至于维基百科[1]

3实验的不同解读和再解读：
迈克尔逊-莫雷实验的所有仪器都是固定在一个平台上的，也就是说所有仪器都是一个参照系内的，包括光源设备，也是固定在一个平台上的，于整个实验平台是一个参考系。此实验0结果的结论，首先证明的是光线在同一参照系内的速度是恒定的，同时也证明了乙太相对于这个实验平台是没有相对运动的。这样的结论如查说不能直接证明乙太的不存在，这里就不作否定乙太的处理。如果存在乙太，乙太是相对于地球表面是静止的，以上实验的零结果就不会否定乙太的存在。

31是否存在乙太风的论证
下面我们的任务就是来论证，乙太风能不能被地球的运动完全牵制。
我们知道地球不是宇宙中的特殊星球，地球和宇宙中的各行星、恒星一样并没有特殊性，如果地球的运动可以拖制乙太风，宇宙中任何的星球都同样可能拖制乙太风。如果有地球大小引力的星球可以拖制乙太风，与其同步运动，太阳和太阳系的各大行星都可以拖制乙太风。这样以来宇宙空间中的乙太风，在整个宇宙空间中是非常紊乱的，接近星球和远离星球的乙太风速是不同的，乙太风在整个宇宙空间，会刮起众多的乙太风气旋，遥远的宇宙星光在这紊乱的乙太风暴中，曲折前进，光就不会走着直线，我们看到的星光时时在跳跃闪烁。我们在地面观察星光时，确实有星光的闪烁的情况，这是地球大气乱流的影响，当科学家们用大气层外的哈勃太空望远镜，看在宇宙星光时，完全没有闪动情情，说明宇宙空间绝对没有乙太涡流风的存在。乙太风受地球引力牵制的说法是完全不存在的，地球表面没有乙太风，太阳系、宇宙空间都没有乙太风，实验和事实都铁定的证明了这一点。
实验和事实证实了乙太的不存在，并不是故事的结束，而是故事的开始。实验的0结果，证明了光的速度没有变化，这是符合客观实际的，因为光源于实验器材本就在一个平台上，光源于器材之间是相对固定的位置，平台的旋转或者移动，整个平台还是一个参照系，光速没有变化是本来的合理的，然而有一些科学家确解读出“光速不变的原理”。这个实验并没有涉及到参照系之间的运动（也就是二个参照系之间的相对动动），又如何解读出光速不变原理的呢，真是一个不可思意的结论，也不知其逻辑所在。我们来看看一此所谓的科学家是如何解读的。

32尺缩现像的不存在的论证
[1]乔治·斐兹杰惹在1892年对迈克耳孙－莫雷实验提出了一种解释：他指出如果物质是由带电荷的粒子组成，一根相对于以太静止的量杆的长度，将完全由量杆粒子间取得的静电平衡决定，而量杆相对于以太在运动时，量杆就会缩短，因为组成量杆的带电粒子将会产生磁场，从而改变这些粒子之间的间隔平衡。这一来，迈克耳孙－莫雷实验所使用的仪器，当它指向地球运动的方向时就会缩短，而缩短的程度正好抵消光速的减慢。显然乔治斐兹杰惹认为乙太风可以吹短物体的长度，乙太风一吹顺着风的方向物体缩短了，如果于乙太风呈一定角度的长物体，肯定就会被乙太风吹弯，垂直乙太风的物体会被吹扁，这样的魔幻变化在我们生活中你遇到过吗，有人测量出来过吗，显然都是没有的，是一个可笑的说法。[1]然而在1904年，荷兰物理学家洛伦兹提出了著名的洛伦兹变换，结合乔治斐兹杰惹的观点，不难计算出量杆长度变化的具体数值，如果物体静止时的长度为L0，当它以速度v以平行于长度的方向运动时，长度收缩为：

这样的洛伦兹变换如果真的存在，它应该对所有运动的物体都适用，不可能只适用于莫雷的横杆，它必将也作用于运动着的地球和太阳，我们可以查找到太阳在银河系中运动的速度是220公里／秒，同样我们的地球也以平均220公里／秒的速度在宇宙空间中运动，我们地球受洛伦兹变换的影响，地球的直径随地球的旋转在不停的变化着，地球平均半径为6371公里，用上面洛伦兹公式计算，地球半径每天变化量为：
×6371000米 ＝1.713米。
我们的地球以220公里/秒在宇宙空间中飞行，同时每天自转圈，这样以来我们的地球每昼夜地面将起伏高达1.7米，这比月球、太阳的引力对地球的潮汐大得太多了，然而我们丝毫也没有觉查到，也没有听说有科学家们测量到过，可见量杆长度的变化之说是无稽之谈。
太阳的半径是696300公里＝696300000米，由此可以计算出太阳起伏高达187.22米，如果真的有这样的变化，天文学家肯定是能观察到的，事实如何大家都知到的，这些迁强付会的解释，到现今还是有很多人信，我就不好理解了。
迈克尔-莫雷实验，真真切切的证实了乙太的不存在，然而为什么还有很多所谓的学者不愿承认乙太不存在的事实，这原于他们坚信光是介质波的理论，如果没有了乙太光的波动性或介质波理论就不成立，他们不顾事实的维护乙太论，就是维护他们的光波论。
宇宙空间中没有传播光波的介质，光就不可能是波，光的电磁波说也就不成立，然而光是电磁波在一点，根置于所有人的内心深处。光是电磁结构的准粒子体，光首先是粒子，光的电磁粒子自身有电磁互感震荡，我们看到光的波动性，是光粒子的电磁自我震荡，光的这一特性，是本人刚研究清楚的性质，一些科学家们是不知道的，他们明知乙太是不存在的，然而固守着传统的老观念，于其提倡的科学精神是相背的。

33光的介质说不符合物理规律
光的介质波说，从理论上就说不通，我们知道所谓的介质波，是介质受到冲击时介质分子产生的震荡，如果介质有一定的刚度，震动就会在介质中传播，于是就形成了介质波，介质波是介质分子震动形式的传播，波的本身不是物质，而是一种震动形式，传播的是震动的能量。介质波传播速度的快慢，与介质的密度和介质的刚性有关，介质刚度高，波速快，介质密度大分子震动困难，波速就小，具体公式：
（B是介质的刚性，ρ是介质的密度）
下面是不同物质内的声波速度
空气（15） 340m/s
空气（25） 346m/s
海水（25） 1531m/s
大理石 3810m/s
铝（棒） 5000m/s
铁（棒) 5200m/s
玻璃 5300 m/s
钢 5900 m/s
水银 1400 m/s

公式中的B就是物质的刚度，刚度大小就是物体的抗压缩性，其正比于体积模量，如玻璃体积模量为3.7×1010Pa，钢：16×1010 Pa，水银：2.5×1010 Pa，金刚石：44.2×1010 Pa。
光是被认为速度最快的，每秒300000公里，光如果是介质波，光是在乙太这个介质中传播的，乙太这个介质必然刚度非常的巨大，比钢铁、金刚石坚硬上千万倍，如果乙太是个坚硬无比的介质，在宇宙空间中运动的恒星、行星或我们的地球，早就被这强大的乙太刚体的阻力所阻，早就静止于太空中，无法移动也无法旋转。
如果说乙太传播光速，不是依靠它的刚度，而是依靠它的极低的密度，如果密度极低介质分子就必然相当的稀少，如气体分子当它们分子间距较远时，相互之间就不能产生压力，分子间没有压力，就不能传递分子间的震荡，也就无法使介质传播波动，可见传播光的介质，在理论上是不存在的，严重违背物质的规律，而光的介质说，直到现在也没有完全消失，变象的光波介质论，在一定范围内还很有市场。

4总结：
从以上的论述中可以断定，乙太是不存在的。迈克尔孙-莫雷的实验，本就是同系统内的实验，光速相对于自己的系统，理所应当是不变的，然而有人能从此解读出相对论性的光速不变，并推导洛伦兹变换的相对参考系间的问题，不知是何逻辑。此实验并没有做光源相对于平台的移动，所有的相关实验没有说明光源的问题，没有明确说明光源有相对于平台运动的数据。如果有人做过光源相对于平台移动，观察不到光源移动，使干涉条纹的变化，可以得出光速不变性的结论。这样做相对光源移动的实验，思路简单，技术不难，只是在上述实验平台的基础上，将光源分离开，做前后移动，整个平台不用移动不用旋转，只要光源前后移动，观察干涉条纹是否变化，光干涉条纹如果有变化说明：光速含有光源的速度，如果条纹不变化，说明光速不含光源速度。实验简单，结果明确，不存在被误读的可能性。希望真正有科学精神的科学工作者，你用很少的精力就可以完成这个实验，以正百年来的纷争。
一百多年前人们通过实验，彻底的否定了乙太的存在，但至今还是有一些人时不时的提及乙太，可见物理学界的理论是混乱的，对事实和实验的解释是随意的，人们不讲究事实和客观，也没有严谨地逻辑思维能力，由此造就出层出不穷的物理学谬论，相对论、量子力学等都是这么莫名其妙地制造出来的。


参考资料
【1】《维基百科》------文中表格和引用数据的来源
【2】《迈克尔逊-莫雷实验与相对论时空观》----黄佳，肖振军

二〇二一年二月二十四日

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