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誰能預(yù)測(cè)這四個(gè)未經(jīng)證實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 護(hù)法使者 2012-05-22
誰能預(yù)測(cè)這四個(gè)未經(jīng)證實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2010-03-30 23:28

一、尋找馬赫參考系——月球上的付科實(shí)驗(yàn),
二、轉(zhuǎn)盤二時(shí)空扭曲——用同一架鐘來測(cè)
量相對(duì)論的時(shí)鐘變慢效應(yīng)

      三、檢驗(yàn)洛倫茲收縮——水中邁克爾遜實(shí)驗(yàn)、
四、檢驗(yàn)邁克爾遜實(shí)驗(yàn)選址正確性——用空氣
做的斐索實(shí)驗(yàn)
,


一個(gè)讓人充分信服的理論應(yīng)該能在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來之前去正確預(yù)言,而不是僅僅去
迎合已知的現(xiàn)象
,所以我們期待著各位朋友能用自己支持的理論去預(yù)言以下幾個(gè)
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果
,也期待著以下實(shí)驗(yàn)得以付諸實(shí)施

一、月球上的付科實(shí)驗(yàn)

1851年,傅科在巴黎圣母院用67長(zhǎng)的單擺進(jìn)行了一個(gè)實(shí)驗(yàn),根據(jù)擺的
振動(dòng)平面偏轉(zhuǎn)效應(yīng)證明了地球自轉(zhuǎn),博得了很大的聲譽(yù),被命名為傅科擺
。
(如動(dòng)畫擺2所示


聯(lián)合國大廳和北京自然博物館門口就有一個(gè)。實(shí)驗(yàn)的根據(jù)是這樣的。我們
腳下的地球就好像一個(gè)巨大的陀螺,它分秒不停地自西向東旋轉(zhuǎn),每自
轉(zhuǎn)一圈就是一晝夜。如果在南北極,大鐵球的慣性卻始終是保持相對(duì)太
陽靜止的方向擺動(dòng),這樣就產(chǎn)生了大鐵球相對(duì)地球擺動(dòng)而逐漸偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)
象,過一段時(shí)間后,大鐵球的擺動(dòng)方向和初始參考線將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)夾角。
(如動(dòng)畫擺3所示)

如果在地球南北兩極做這個(gè)實(shí)驗(yàn),大鐵球連續(xù)擺動(dòng)24小時(shí),擺動(dòng)方向剛
好旋轉(zhuǎn)了
360°。(如動(dòng)畫擺1所示)


這個(gè)實(shí)驗(yàn)預(yù)示著應(yīng)該存在一個(gè)特定的運(yùn)動(dòng)參考系,但不是牛頓的絕對(duì)
參考系,
這里我提出一個(gè)問題,如果將付科實(shí)驗(yàn)搬到月亮上的南北極去做,會(huì)
得到什么樣的結(jié)果呢
,

由于相對(duì)論可以自由選擇參考系,不管月球上的付科實(shí)驗(yàn)得出的是任何結(jié)果.
都可以有圓滿解釋,當(dāng)然效應(yīng)最終只可能有一個(gè),

     

二、轉(zhuǎn)盤時(shí)空扭曲實(shí)驗(yàn);用同一架鐘來測(cè)量相對(duì)論的時(shí)鐘變慢效應(yīng)

,

愛因斯坦在《狹義與廣義相對(duì)論淺說》中寫道:“取構(gòu)造完全相同的兩個(gè)鐘,一個(gè)放
在圓盤的中心
,另一個(gè)放在圓盤邊緣,因而這兩個(gè)鐘相對(duì)于圓盤是保持靜止的,按照
洛倫茲變換得出的結(jié)果,運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢,則邊緣的鐘永遠(yuǎn)比放在圓盤中心的鐘
走得慢。”(如動(dòng)畫轉(zhuǎn)盤實(shí)驗(yàn)
2所示)


這個(gè)問題告訴了我們,在同一個(gè)圓盤上中心跟邊緣之間雖然沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),也會(huì)有
相對(duì)論造成的時(shí)間差
現(xiàn)象,這個(gè)預(yù)言后來得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí),為相對(duì)論的時(shí)空扭曲
找到了堅(jiān)強(qiáng)的依據(jù),
 1971年,哈菲爾和凱廷完成了飛機(jī)載原子鐘環(huán)球航行實(shí)驗(yàn),
他們把四個(gè)在地面上調(diào)整同步的銫原子鐘分別放在兩架飛機(jī)上,兩架飛機(jī)都在赤
道面附近高速飛行,一架向東,一架向西,在飛機(jī)繞地球一周回到原地后,理論
預(yù)期為由東向西的飛機(jī)上的鐘比靜止在地面上的鐘變慢約為
144納秒,而實(shí)測(cè)值
跟靜止在地面上的鐘相比分別為由東向西慢
59納秒和由西向東快273納秒,后來
還發(fā)現(xiàn)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星上的原子鐘,也每天比地面的原子鐘快
38微秒。相對(duì)
論中時(shí)間的延緩效應(yīng)得到了原子鐘實(shí)驗(yàn)的支持
,使人們更堅(jiān)信了相對(duì)論的正確性, 
隨著宇航技術(shù)的發(fā)展
,卻使它又面對(duì)了一個(gè)難堪的現(xiàn)實(shí),有些經(jīng)歷過太空遨游的農(nóng)作
物種子,返回地面種植后,不僅植株明顯增高增粗,果型增大,產(chǎn)量比原來普遍
增長(zhǎng)而且品質(zhì)也大為提高。雖然人們尚未完全破解其中的原因,但引力的變化會(huì)
不會(huì)引起原子鐘的性能變化,卻又成了一個(gè)迷,
因此我們期待著進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。

后來一個(gè)叫自相矛盾的成語故事給了我一個(gè)靈感,如果用同一架鐘的指針根部和
針尖來對(duì)比測(cè)量相對(duì)論的時(shí)鐘變慢效應(yīng),
以自身相對(duì)比,會(huì)得到什么結(jié)果呢?
(如動(dòng)畫轉(zhuǎn)盤實(shí)驗(yàn)3所示)


由于考慮到時(shí)鐘的指針運(yùn)行太慢,短期難于發(fā)現(xiàn)變化效應(yīng),可以直接在一個(gè)圓盤上畫
一條直線代替指針,通過長(zhǎng)時(shí)間高速旋轉(zhuǎn),觀察指針的變形來對(duì)比圓盤的中心和邊
緣是否會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差,
比如是否會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)盤中心旋轉(zhuǎn)了一百億零一轉(zhuǎn),而邊緣只轉(zhuǎn)
了一百億轉(zhuǎn)的現(xiàn)象
,自然就會(huì)對(duì)圓盤造成扭曲現(xiàn)象,我們不妨把這種力稱為愛因斯
坦力。
(目前人類已經(jīng)擁有了每分鐘十萬轉(zhuǎn)以上的能力,我們可以不用考慮計(jì)時(shí)的
準(zhǔn)確性
,因?yàn)橹饕遣捎脤?duì)比法,計(jì)時(shí)越長(zhǎng)精度越高,不管多少年的運(yùn)行只要能累
計(jì)產(chǎn)生十億分之一秒的差別
,也可以得到很明顯的觀測(cè)值.因?yàn)閻垡蛩固沽?dǎo)致
指針的彎曲
,如果這種力真的存在,那么我們將很容易在現(xiàn)實(shí)生活中來尋找是否有
這種效應(yīng)的發(fā)生
, 這里請(qǐng)大家預(yù)測(cè)一下結(jié)果

三、一個(gè)檢驗(yàn)洛倫茲收縮的實(shí)驗(yàn)、水中邁克爾遜實(shí)驗(yàn)、

讓我們先來了解一下邁克爾遜實(shí)驗(yàn),如動(dòng)畫(邁克爾遜2


所示,光源發(fā)出的光,經(jīng)半透射的鍍銀面分成互相垂直的兩束光,經(jīng)反射鏡反
射,兩束光在望遠(yuǎn)鏡中發(fā)生干涉.通過動(dòng)畫演示可以看到,隨著干涉儀的速度變
,前進(jìn)方向的光路相比垂直的光路變長(zhǎng),兩條光路由于路徑長(zhǎng)度不同,將不能
同時(shí)到達(dá)觀察屏,產(chǎn)生光程差。

如將整個(gè)儀器轉(zhuǎn)90度,如動(dòng)畫(邁克爾遜1


兩條光路長(zhǎng)短互換,時(shí)間差的改變將可以通過干涉條紋移動(dòng)觀察到,邁克爾遜
根據(jù)地球的軌道速度為30千米/秒,估算出應(yīng)該能產(chǎn)生004個(gè)條紋的移動(dòng)。開
始,邁克爾遜在柏林大學(xué)做實(shí)驗(yàn),因震動(dòng)干擾太大,無法進(jìn)行觀測(cè),乃改到波
茨坦天文臺(tái)的地下室。實(shí)驗(yàn)在
18814月完成??墒?,出乎邁克爾遜的意料,他
看到的條紋移動(dòng)接近于零,后來洛倫茲提出了一個(gè)被相對(duì)論采用的收縮假說,
如動(dòng)畫(邁克爾遜
4


根據(jù)洛倫茲收縮假說,干涉儀將沿前進(jìn)方向按一定的比例縮短,剛好抵消了兩束
光產(chǎn)生的光程差,所以相對(duì)論圓滿地解釋了邁克爾遜實(shí)驗(yàn)為什么檢測(cè)不到條紋變化,

洛倫茲公式是引用真空中的光速推算出來的,當(dāng)然洛倫茲收縮僅適用于解釋接近于
真空中的光速做的邁克爾遜實(shí)驗(yàn),才會(huì)得到零結(jié)果,如果將邁克爾遜實(shí)驗(yàn)置于其
它折射率物質(zhì)中來進(jìn)行
, 將可能因?yàn)椴煌墓馑佼a(chǎn)生新的光程差,比如在水中的
光速約是真空中光速的
3/4 ,光在玻璃中的光速約是真空中的2/3 ,所以水中的邁
克爾遜實(shí)驗(yàn)也是檢驗(yàn)洛倫茲收縮的一個(gè)很好的途徑。

四.用空氣做的斐索實(shí)驗(yàn),

斐索實(shí)驗(yàn)介紹 1859年,斐索做了一個(gè)流水實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的目的是為了考察介質(zhì)的
運(yùn)動(dòng)對(duì)在其中傳播的光速有何影響,從而判斷以太是否被拖曳。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖
所示,


光束由光源L發(fā)出后,經(jīng)過半透鏡后分為兩束,一束光與水流方向一致,另一束光
則與水流方向相反,兩束光在觀察者處產(chǎn)生干涉條紋。

斐索實(shí)驗(yàn)雖然只用了水、酒精和石英棒等很少幾種透明物質(zhì)做過,由于其非常符
合菲涅耳的以太拖拽假設(shè)和相對(duì)論的速度變換式而使人們堅(jiān)信,斐索實(shí)驗(yàn)的條紋變
化將隨著透明物質(zhì)的折射率變化而變化,折射率越高,觀察到的條紋變化越大。折
射率越低,觀察到的條紋變化越小,
 因?yàn)榭諝獾恼凵渎手挥?/SPAN>1.0003,產(chǎn)生的條紋
移動(dòng)預(yù)計(jì)只有
0.00016, 所以換用氣體將無法觀察到條紋變化。但我自制設(shè)備換用

空氣做了一個(gè)新的斐索實(shí)驗(yàn)
,


實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻產(chǎn)生了大約0.20.3個(gè)條紋的移動(dòng), 其中約包含有0.10.2個(gè)條紋的晃
動(dòng),

雖然我針對(duì)實(shí)驗(yàn)精度做了很多改進(jìn),但都沒有得到預(yù)期的零結(jié)果,這樣的結(jié)果使
我陷入了困惑,如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確,就否定了相對(duì)論的光速不變?cè)砗退俣茸?BR style="LINE-HEIGHT: normal">換式,也否認(rèn)了菲涅耳的部分曳引假說,另外在實(shí)驗(yàn)中我還意外發(fā)現(xiàn),光行差現(xiàn)象
不一定象當(dāng)時(shí)認(rèn)為的,需要觀察者相對(duì)以太直接運(yùn)動(dòng)才會(huì)產(chǎn)生,這就給我們帶來一
個(gè)新的結(jié)果,即以太相對(duì)于地球表面可以是靜止的,也就是說,邁克爾遜實(shí)驗(yàn)將因
此回到經(jīng)典理論框架內(nèi),因?yàn)榈淅碚撔枰囊矊⑹橇憬Y(jié)果,所以我個(gè)人慎重地認(rèn)為
我的實(shí)驗(yàn)可能因精度不夠沒有得到接近于零的結(jié)果,需要繼續(xù)作進(jìn)一步的精確驗(yàn)
證,請(qǐng)朋友們幫忙研究一下。我的實(shí)驗(yàn)究竟還需要作什么樣的改進(jìn)。




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