空间量子化与狭义相对论（续）.doc

空间量子化与狭义相对论（续） ――空间量子化系列论文之三 摘 要：本篇文章接前篇的分析，在光有介质传播的基础上，分析光的反射定律，并对迈克尔逊（A.A.Michelson）－－莫雷（E.W.Monley）实验、恒星光引差、斐索（H.J.Fizeau）实验等相对论的判定性实验重点作了分析。提出了相对性原理与光速不变原理本质同一的结论，提出了空间基本长度、时间基本长度的概念。 关键词：空子、量子空间、光有介质传播、空间基本长度、时间基本长度 一．反射定律与迈克尔逊（A.A.Michelson）――莫雷（E.W.Monley） 实验 在洛伦兹（H.A.Lorentz）变换的推导中应用了反射定律，由上述分析和引出的结论知，反射定律在洛伦兹变换、在狭义相对论中占有重要的地位，因此有必要作进一步分析。我们指出，反射定律有两层含义，即相对于镜面的反射定律与相对于参考系的反射定律。 量子空间论认为，光以光介质空子传递，只是因为光介质自身呈颗粒状，使光在与微观粒子作用时表现出粒子状的特征。但光子具有动量，不管镜面相对于观察者静止还是运动，入射光子不改变镜面的原有运动状态时，则类似于完全弹性反射，相对于镜面入射角等于反射角，反射定律恒成立。相对于镜面的反射定律有可靠的实验基础。 相对于参考系，则有不同形式。考虑镜面与运动方向正交的情形，如图（3－1）所示。设地面为S系，运动镜面为系，系相对于S系沿公轴匀速直线运动。直杆AB、镜面C同S系固联，直杆、镜面同系固联，且均同运动方向绝对正交。点A、B，、关于轴对称，杆AB，至镜心、的绝对长度相等。所谓反射定律对参考系成立，是指自A、处发出的光线击中镜心、，经镜面、反射，反射光线恰击中B、点。 约定当点A、B、C，与点、、同时相擦时，A、处光源打开。在S系，地球为实参考系，与量子系等价，光速相对于光源各向同性。由静止镜面C反射的光线必击中A的对称点B，反射定律对S系成立。尽管镜面在运动，但击中运动镜面的光线，不改变镜面的运动状态，反射定律关于镜面成立，故反射光线亦必击中A的对称点B，对S系，动镜反射定律亦成立。 因杆以速度相对于杆AB运动，击中B点的反射光线则必不击中的对称点，对于S系的观察者，反射定律对动系不成立。对于系的观察者，由于点、严格对称，但点并未被反射光线击中，则反射定律亦不成立。于是S系、系的观察者均可得出运动参考系绝对坐标系下反射定律不成立的结论。 对于运动参考系，欲使反射定律对参考系成立，镜面应向运动反方向倾斜，倾角满足 （3－1） 式中为入射角。式（3－1）的意义在于，动系的反射定律可作为光有介质传播的判定性实验之一。这个实验能够在地面上平直的轨道上完成。 迈克尔逊――莫雷实验是迈克尔逊独具匠心设计的专门用来检验光介质“以太”的实验。该实验的结果一直被视为不存在光介质的支柱性实验。我们以上关于虚、实参考系下光信传播分析证明，迈克尔逊――莫雷实验作为光介质的否定性判据并不充分。实验的否定性结论，是我们忽视了运动引力场对光传播速率的影响。因此，如果将实验装置固定在地面上，迈克尔逊――莫雷实验永远不会有肯定性结果。倒是应使实验装置在平直的轨道上快速运动，或将实验装置移到引力场很弱的远太空去做，只有这样，才会观察到正交光线预期的干涉条纹。 二．光行差与双星现象 光的有介质传播必须能够解释恒星的光行差现象。长期以来，人们认为光的有介质传播不能同时解释迈克尔逊――莫雷试验和光行差现象。因此，下面关于光行差现象的分析，对光有介质传播的观点是很重要的。 我们指出地球为实惯性参考系，地球绕太阳公转时，其引力场随之一起运动。故恒星射向地面的光线进入地球引力场后，必同该场中沿运动方向以速率传递的引力波矢合成。若恒星位于天极方向，其情形如图（3－2）所示。表示引力场外星光的速度，为引力场运动的速度，对于地球引力场外相对于量子系静止的观察者，引力场中星光的速度为 （3-2） 对于随地球一起运动的观察者，星光的视速度则为 （3-3） 这样，当地球运动方向同恒星的方位正交时，星光的视方向仍与运动方向正交。 不过在分析光行差现象前，我们先简单地考察视觉成象。让目光注视电风扇静止的叶片，我们将看见叶片的形状与颜色，当电风扇的叶片高速转动时，叶片的形状与颜色随之就会在我们的视觉中消失。反过来，假如让电风扇的叶片静止，观察者环绕电风扇，并以叶片那样的转速转动，想必我们会有同样的结果，这个简单事实表明，视觉成象必须使我们的视网膜在一定的时间间隔内，受到某物发出的光信号的依次或连续刺激。 同样我们对恒星的观察在时间间隔内进行，射入地