不支持对相对论的已有实验-涂润生.docx

不支持对相对论的已有实验涂润生Jones实验[1-3]已经证实了光速的方向与光源的运动状态无关，在系统内部可以观察到光子实际运动路线会偏离用几何方法确定的路线。可以根据这种偏离确定自身的速度并区分不同的惯性系。相对性原理需要“发射光子与发射有重物体一样，被发射物体的运动方向与发射源的运动状态有关”也就需要“光速的方向与光源的运动状态有关”的结论。Jones实验能够证实不同惯性系平权的狭义相对性原理不成立，也能证实等效原理和广义相对性原理不成立。不支持相对论的实验分直接否认相对论的实验和间接否认相对论的实验两大类。1?直接否认相对论原理的实验这种实验首推R.?V.?Jones在1971年做的横向牵引实验（以下简称Jones实验）。当时为什么没有发现它否认相对论，而是相反：认为它验证了相对论呢？这是因为，当时只注意到实验的定量的结果而没有注意到实验的定性结果。定量结果实际上是与洛伦兹变换比较吻合而不是与相对论吻合。了解Jones实验的意义需要一些预备知识。如图1所示，在一个玻璃圆盘的边缘处打一个垂直于圆平面的小孔，在远处竖立一块与圆平面平行的靶，整个装置是在无引力场的体系之中。在圆盘匀速滑动的情况下沿那个小孔发射一个小球。根据惯性定律可知，那个小球在离开玻璃盘之后仍然保持原有的横向速度分量。那个小球在达到远处的靶时，其着靶点偏离“圆盘不转动时的预期着靶点”的距离与圆盘的厚度无关，发射源的横向运动能给予被发射物体一个永久性横向速度分量。这正是伽利略相对性原理的需要的有重物体的惯性运动性质。Jones实验证明了转动圆盘对光子的牵引在穿出圆平面处结束，相当于像图3所示的那样，证明了光子的运动不具有有重物体那种惯性运动性质——圆盘对光子的横向牵引效果与圆盘的厚度有关，光源的横向运动不能给予光子一个永久性横向速度分量。这样，光子的运动显然不能满足伽利略相对性原理，在系统内部光子的实际运动方向与用几何法瞄准的方向会有一个莫名的偏离，使几何光学法则失灵（即，光子的运动既不符合惯性定律又不符合几何光学规律）。不能满足伽利略相对性原理的事物也就不能满足爱因斯坦相对性原理（因为，爱因斯坦相对性原理是由伽利略相对性原理扩充而来，它包括伽利略相对性原理）。Jones当年的实验原理如图2(a)所示。根据以麦克斯韦电磁理论和洛伦兹变换为主导的电动力学推知，介质内部光线的方向为tanψ?=?nflβ， (1)其中洛伦兹系数为。横向移动量δ为δ?=?nlflβ. (2)式中，n为折射率，l为圆盘的厚度，。当年的实验值为6.175nm（标准偏差为±0.016nm），根据（2）的理论预言值为6.174nm。如果转动的圆盘对光子有100%地横向牵引，则横向移动量δ为δ?=?lυ/ci. (3)严格地说，式中。（3）式衬托出了（2）式表示转动圆盘对光子的横向牵引效率不是100%。只要玻璃对光子的横向牵引不是100%，在玻璃圆盘上观察，就可以看到本系统中透过光源上的玻璃罩的光线会发生莫名其妙地漂移。不同系统就难以处于平权状态。因为，惯性系平权需要任何系中的任何介质对光子的牵引效率都是100%。这样才能保证在系统中观察光子的运动路线不会发现自己与别的系统的不同。如果我们将一个光源安装在转动的圆盘之中，让发光过程在玻璃中完成且用几何方法确定光子的发射方向垂直于圆盘的圆平面。这样，在实验室系观察，横向牵引效果与（2）式中n=1的情形类似。光线射出玻璃圆盘之后仍然沿平行于承x-轴的方向传播。在转动圆盘上光源所在的点上观察，射出的光线则沿与x-轴成一个非零夹角的方向传播。这个非零夹角相当于“内光行差角”。在光子的发射方向不变的条件下，将那个光源从圆盘中间移到圆盘的外面，让其发射光子。那么，在与光源所在的点相联系的系统中观察，就会观察到沿x-轴发射的光线偏离x-轴运动。此时在实验室系中观察，l?= 0，δ?= 0. 但在圆盘上观察，（3）式可被反着利用（此时l?=?a, 是光子的运动空间），δ/l?= tanθ =υ/c. 这种结果破坏了电动力学相对性原理（也就是使电动力学定律不符合相对性原理）。根据洛伦兹变换下的光行差角公式也可以得出类似的结果：将θ?= 90o代入光行差公式可得cosθ?=?υ/c. 到底是cosθ?=?υ/c还是tanθ =υ/c必须由光速的横向分量是否保持不变决定：如果保持不变，就是tanθ =υ/c；若只是光速的合速度保持不变，就是cosθ?=?υ/c。在体系速度与光速比较起来较小时，这两个式子是统一的。将tanθ =υ/c中的c换为可以使这两个式子完全统一起来。关键是当时人们没有意思到其中的光行差是“内光行差”——不需要外部参照物，在体系内部就可以观察到的光行差。可以用了个图形直观的说明这一点：图3表明将光源放在一个抛物面的焦点上，确定光线的几何路径（图中