物理科学探疑-网友天空-空间与介质-再论光速测量,论述绝对静止参照系的存在性对麦克尔逊—莫雷光干涉实验的解释

再论光速测量,论述绝对静止参照系的存在性
对麦克尔逊—莫雷光干涉实验的解释
周家军
（家庭地址：广西陆川县良田镇冯杏村高坡顶，邮编：537717）
（目前所在地：广西南宁市，联系电话：13978672679）
（电子邮箱：zhoujiejuN20031124@yahoo.com.cn）

摘要：声音在空气里的传播速度是一个常数，通过测量声音的传播时间，可以知道物体本身的运动状态及运动速度。光线的传播和声音有些相似性，在介质里的传播速度也是一个常数，通过测量光线的传播时间也可以知道物体本身的运动状态及运动速度，所不同的是，光线能够在真空里传播，从而赋予光线一种特殊的作用、用途。测量光线传播的时间，我们可以知道飞船相对于地球地面的运动速度。理论上，也可以知道飞船相对于绝对静止参照系的运动速度。因为，在理论上，绝对静止参照系是存在的。麦克尔逊—莫雷的光干涉实验，是可以得出“以太”存在的结论，但观察不出效果，结果却成了反对“以太”的基础。适得其反，那是环境所造成的。改正后的麦克尔逊—莫雷的光干涉实验，能够得出地球相对于“以太”（绝对静止参照系）的自转速度。检验“以太”存在的方法，除了麦克尔逊—莫雷的光干涉仪之外，还有两种方法，分别是时间测量和长度测量。

关键词：声音速度测量，光线速度测量，惯性系，流动的介质，地球地面相对参照系，米尺的定义及定义环境，相对米尺长度，相对长度，绝对米尺长度，绝对长度，地球整合速度，绝对静止参照系，麦克尔逊—莫雷光干涉实验。

说到光速测量，先来看看声音在空气中的速度测量，分析它的速度是如何的？

1、在地面上测量。

    在A地设一声源，B地设一接收装置，如图。

若在某一时刻t₁，声源和接收装置同时工作，声音在空气里进行传播，若在时刻t2，到达B点，并被接收装置接收到。设A、B两地的距离为S，那么声音在空气中的传播速度就可知道了：
t=t₂-t₁
V_声=S/（t₂-t₁）=S/t

2、在运动的密闭车厢里测量。

    有一密闭的车厢，运动速度为V，如图。

    在车厢的一端A设一声源，在另一端B设一接收装置。若在某一时刻t₁，A、B两端的测试装置同时工作。声音从声源A端发出，向B端传播，经过一段时间，若在时刻t₂到达B端，并被接收装置接收到。那么在此情况下，声速是多少呢？

A、B两端的距离为S，这是已知的。当测出声音传播所需的时间，那么声速就可算出来了，为：
t=t₂-t₁
V_声=S/（t₂-t₁）=S/t

3、在运动的车厢外测量

    依上，将声速测量装置改到车厢外安装，如图所示：

若在时刻t₁，声音从声源发出，向B点传播。若在时刻t₂，声音到达B点。那么在此情况下，声速又是多少呢？

已知距离S和传播时间，那么就可计算出声音的速度了，为：
t=t₂-t₁
V_声=S/（t₂-t₁）=S/t

    现在，我们来看一下，在这三种测量方式下的声速是不是都是一样的呢？事实上，声音在空气中的传播速度是固定的，是一个常数，为 340米/秒，超音速飞机的出现，就可以证明这一点。如此可以推论，在这三种测量方式下所测得的声速，应该都是一样的。但是如果真的在这三种方式下测量声速，就可以发现，第一、第二方式测得的声速是相同的，第三方式测得的声速和他们不同。
为什么会这样？

    在第一种方式，观察者、空气、声音是在同一个惯性系下。在第二种方式里，车厢是一个密闭的体系，车厢里的观察者、空气、声音也是在同一个惯性系下。因为物理定律在任何惯性系里都保持不变性，所以第一种、第二种方式测量的声音传播速度是相同的。对于车厢里的声速测量，车厢相对于地面以速度v运动，车厢里的物体相对于地面也以速度v运动，对于地面的观察者来说，此时声音的传播速度符合速度叠加原理，声速为（V+V_声），他观察到的车厢情况如下图所示：

    声音在传播过程中，因为车厢有运动，当声音到达接收装置时，接收装置已经距原位置移动了（V_声*t）的长度，可列出声音传播的关系式：
t=t₂-t₁
（v+V_声）*t=s+ V*t
V*t+ V_声*t=s+ V*t
V_声*t=s
V_声= S/t

    这和车厢里的观察者对声音的速度测量所得的结果是一致的。其实，地球就像是运动车厢的放大版，因为，相对于地外空间，地球也在不断的自转和公转，地面上的空气，也跟随地球在运动。我们在密闭车厢里测量声速时，不可能得出车厢的运动速度，同样的，我们在地面上测量声速时，也不可能得出地球的运动速度。

    事实上，用第三种方式测量声速时，观察者、空气、声音就不是在同一个惯性系下，声音是在地面静止空气里传播。声音在空气里的传播速度是个常数，它不符合速度叠加原理，这和密闭车厢里的传播是不同的。密闭车厢里的空气是跟随车厢一起运动的，是流动的空气，流动的介质，这和在静止玻璃和运动玻璃上传播的声音一样，虽然速度是一样，但一个是静止的介质，一个是流动的介质。请仔细、认真理解这个差别，这对下面所要说的，是非常重要的。当测量装置的声源发出声音后，声音以340米/秒的速度传播，另一方面，车厢以速度v运动，当声音到达接收装置时，接收装置已比原距离偏移了一段长度，这段长度为vt，声音实际的传播长度不是S，而是S+vt，如图所示：

    因为路程变长，声音传播的时间也相应的增加了。当用s/t去求声速时，距离不变，而时间增加了，所测量出的结果当然变小了。

    用第三种方式测量时，它的关系式应该是这样：

t=t₂-t₁
V_声*t=S+vt
V_声=（S+vt）/t=（S/t）+v
对于地面上的观察者，也可以得出这样相同的关系。车厢里的观察者和地面的观察者得出的结论都是一样的，对于地面的观察者，他观察到车厢的情况是这样的，同上图，关系式如下：
t=t₂-t₁
V_声*t=S+vt
V_声=（S+vt）/t=（S/t）+v

S是两装置之间的距离，可以用尺子直接量出，是个已知数。S/t是个什么概念呢？它是车厢在静止时，即v=0时，声音的传播速度，这个速度和声音在封闭的车厢内的速度、在地面空气中的速度是一样的。当车厢运动时，车厢运动速度v和声音传播时间t是有关联的，v越大，t就越大；v越小，则t就越小。当v变大时，t就变大，s/t的结果为小；当v变小时，t就变小，s/t的结果就变大。总体上，就是保持它的结果为V_声，即保持声音传播速度的不变性。如果车厢的运动速度v很大，达到或超过了声速，即V≥V_声，那么声音就永远也到达了不接收装置，传播时间t就不可能测得出来，声音的速度就无法求得出来，公式V_声=（S/t）+v就变得没有意义了。所以，当用这种方式测量声音传播速度时，只能在低音速下测量。

    将声音发射和接收装置变换一下位置，如图：

    在t₁时刻，声音从声源处发出，向接收装置传播。声音在传播的过程中，因为车厢的运动，接收装置会向前移动。当在t₂时刻，声音到达接收装置，此时的接收装置已向前偏移了一段长度，这段长度为vt，声源和接收装置间的长度为S，那么依此就可列出它们的关系式：

t=t₂-t₁
V_声*t=S-vt
V_声=（S-vt）/t=（S/t）-v

    在此，车厢运动速度和声音传播时间的关系如下：v越大，t就越小；v越小，则t就越大。当v变大时，t就变小，s/t的结果为大；当v变小时，t就变大， s/t的结果为小。总体上，也是保持它的结果为V_声，即声速的不变。在这种情况下，对车厢的运动速度v就没有条件限制，可以在低音速或超音速下对声音进行测量。

    现在，我们知道声音在空气里传播的速度是一个常数，换句话说，通过测量声音传播时间的长短，反过来，就可以求得车厢相对于地面的运动速度。

对上式进行变换，如下：
V_声=（S/t）-v
V=（S/t）- V_声

    声音在空气里的传播速度V_声是一个常数，装置是固定的，它的间距s可以用尺子直接量出，也是个已知数。那么通过测量声音传播的时间是多少，就可以求得车厢的运动速度了。如果测量到的时间t越大，那么装置的运动速度也就越小，反之则大。

    我经常坐火车往返于南宁和柳州之间，在火车站，当火车刚开动时，我经常对相邻的列车做出错误判断，总是以为对面的列车在开动。然而，当我们有了这一套声音测量装置之后，就没有这种事情发生了。在完全封闭的车厢里，观察者即使与外界完全隔离，他通过测量声音的传播时间，也能知道自身的状态，是运动还是静止，运动的速度又是多少。把这套装置安装到飞机或火车或汽车上，我们就可以测量出它们相对于地面的运动速度。

以上是声音的速度测量，现在再来看看光在以下三种方式下的速度测量。

1、在地面空气中的光速测量。

    如图，地面上有A、B两点，距离为S，A端为光发射装置，是光源，B端是光接收装置。

    若在某一时刻t₁，光线从A端光源发出，向B端运动，经过一段时间，到达B端，并被接收装置接收到，此时时刻为t₂，那么从中就可算出光的速度：
t=t₂-t₁
c=s/(t₂-t₁)=s/t
（在此，光速c指的是空气里的传播速度，下同。）

2、在运动的密闭车厢里测量。

    如图，有一密闭的车厢，车厢的运动速度为V，车厢里有一套光发射和接收装置，分别设在车厢的A、B两端，A、B间的距离为S。

    若在某一时刻t₁，光线从A端发出，向B端运动。经过一段时间，若在某一时刻t₂到达B点，那么光速就可算出来了，为：

t=t₂-t₁
c=s/(t₂-t₁)=s/t

    3、在运动的车厢外测量。

    将光发射和接收装置移到车厢外,如图所示:

    若在某一时刻t₁，光线从A端发射装置中发出，经过一段时间后，到达B端，此时时刻为t₂。那么光速为：

t=t₂-t₁
c=s/(t₂-t₁)=s/t

    在进行声速测量时，我们知道在这三种方式下测出的声速是不一样的。那么现在进行光速测量时，这三种方式测出的光速是否都是一样呢？

    有两个答案，是或者不是。

    假若说“不是”的话，就违背了爱因斯坦的相对论原则了。因为相对论说，光在任何惯性系下都保持光速不变，即使飞船达到光速时发射光、测量光，得到光的速度依然是C。为了不违背相对论原则，那就说“是”吧。
但如果我说答案是“是”的话，那么我写这篇文章出来，就没有什么意义了。我写这篇文章的目的，是为了证实绝对静止参照系的存在、以太的存在。

    声音在空气里传播，我们知道，它的速度是一个常数。声音的性质和光有些相似性，都依靠介质传播，那么光在介质传播的速度是不是一个常数呢？

    是的。我同意爱因斯坦的说法，即光线在任何惯性系下都保持速度不变，即使飞船达到光速时发射光、测量光，得到光线的速度依然是C。光线在空气里的传播速度是一个常数，光线在任何介质里的传播速度都是一个常数。请注意，我对光线传播速度、性质的说法和爱因斯坦的说法虽然是一样的，但解释不一样，请看以下我对此的解释分析。

    其实，在地面上测量光速时，观察者、测量装置、空气、光线都在同一个惯性系下，而在密闭车厢里测量光速时，观察者、测量装置、空气、光线也都在同一个惯性系下，这两种方式测量出的光线传播速度都是一样的，相同的。在第二种测量方式下，对于地面的观察者来说，车厢以速度v运动，因为车厢是密闭的，车厢里的空气也跟随车厢一起以速度v运动，在此，空气是具有流动性的，是流动的介质。车厢里的光线传播速度符合速度叠加原理，它以（v+c）的速度运动。他观察到车厢里的情况是这样的，如图所示：

    光线在传播过程中，因为车厢有运动，接收装置的位置不断的在移动。当光线到达接收装置时，接收装置已经距原位置移动了一段长度，这段长度为（vt），关系式如下：

（c+v）*t=s+v*t
ct+vt=s+vt
ct=s

    这和车厢里的观察者所得到的结果是一样的，相同的。
但是相对论说光速在任何惯性系下都是一个常数，更生生的把（c+v）说成是c，如此：

c*t=s+v*t
t=s/（c-v）

    这和车厢里的观察者所得到的结果t=s/c就有了差别，s/（c-v）-s/c>0，所以他就得出时间腾胀的结论了。请注意，其实此时地面的观察者和车厢不是在同一个惯性系的。

    （其实相对论的时间腾胀公式理论上根本就推导不出来，它的推导过程并不严密，是错误的，见我在“物理科学探疑”上发表的“关于我对相对论的一个看法”，就可见知晓了。网址：www.phyw.com，物理科学探疑——网友天地——相对论——关于我对相对论的一个看法? 周家军。事实上，如果说一个人以光速运动发射光线，当他测得光线的传播速度也是c时，对于地面上的观察者来说，这正是光线符合速度叠加原理的体现。）
事实上，在进行运动车厢外的光速测量时，观察者、测量装置、空气、光线不是在同一个惯性系下。观察者、测量装置以速度v运动，而空气是地面空气，它是静止的。光线是在静止的空气里传播，它的传播速度是一个常速，不符合速度叠加原理，速度为c。车厢的情况是这样的：当测量装置发射光线时，光线在静止空气里传播，而测量装置以速度v运行。当光线到达接收装置时，接收装置已经移动有一段长度了，这段长度为（vt），如下图所示：

    关系式如下：
t=t₂-t₁
ct=S+vt
c=(s+vt)/t=s/t+v

    s是装置两端的长度，可以用尺子直接量出，是个已知数。车厢的运动速度v和光线的传播时间t是有关联的，它们是成正比关系的。v增加时，t就增加，s/t就减小；v减小时，t就减小，s/t就增加；当车厢静止时，即v=0，s/t的结果就是c。它们在总体上就是保持结果是c，就是光速不变。

    反过来说，因为光速的不变性，对光线的传播时间进行测量，就可以算出车厢的运动速度。变换式如下：

c=(s+vt)/t=s/t+v
v=c-s/t

    通过对光线的传播时间t进行测量，代入上式，那么就可以算出车厢的运动速度了。当车厢静止时，光线传播时间t₀=s/t，当车厢运动时，光线传播的时间就被延长了，测得的时间t就比t₀大，即t- t₀>0。
把这个装置安装到飞机或火车或汽车上，就可以测出它们当前的运动速度。

    我认为光线在真空传播的速度不是物体运动速度的极限，人为的设置一个速度限定，是很荒谬、不合理的，上帝听到了，想必都会发笑。我认为，只要是条件允许，人类一定能使物体的运动速度超过光速，或是10倍光速，或是百倍光速。在将来，人类一定能使飞船的速度超越真空里的光线传播速度。

    对于超光速运动来说，上例的车厢运动速度就无法求得出来了。光线永远也到达不了接收装置，时间永远也测量不出来，装置就变得毫无意义。

    要在超光速的环境里测量出光线传播的速度，测量装置必须按如下形式布置，见下图：

    若在某一时刻t₁,光线从光源处发出，向B点传播。因为车厢的运动，接收装置向前移动。若在某一时刻t₂，光线到达接收装置，此时接收装置已向前移动了一段长度，为（vt），s是两装置间的距离，那么就有如下的关系式：
t=t₂-t₁
S=ct+vt
v=(s-ct)/t=s/t-c

    车厢运动速度和光线传播时间的关系如下：当v增加时，t就减小；当v减小时，t就增加。车厢的运动速度越快，光线传播的时间就越短，当车厢的运动速度超过光速时，光线传播的时间依然能够被测量出。理论上，当车厢的运动速度达到无穷大时，光线的传播时间才接近到零，当然，这是不可能出现的事。这个装置可以使车厢在低光速和超光速下测量。

    在上式中，s/t的结果就是一个速度量，它就是光速和车厢运动速度的总和，是光线相对于车厢的传播速度，是个大于光速的值，用它减去光线的传播速度，所得的结果就是车厢的运动速度了。打个比方说，有两个物体，物体A以10米/秒的速度向左边运动，物体B以20米/秒的速度向右边运动。当物体A对物体B的速度进行测量时，它便得出物体B以30米/秒的速度向右边运动，但是物体A知道物体B的运动速度是20米/秒，并且是个固定值，那么物体A就可以知道它是以10米/秒的速度向左边运动。

***这是完全没有疑问的。如上所说的，当我们在火车或飞机上进行车厢外的声速测量时，测出了火车或飞机当前的运动速度。凭什么用光代替声音之后，就测不出来？***

    现在将车厢完成封闭起来，里面的观察者看不到外面的一切情况，和外界的通信情况也完成隔离。那么通过这套测量装置测量光线的传播时间，观察者是可以知道本身的运动状态的。当车厢静止时，光线的传播时间为：t₀=s/c。当车厢有运动时，测量到的时间t就要比静止时的传播时间t₀要大，即：t-t₀>0。车厢在任何状态下都可以直接测量。车厢静止时的光线传播时间并不需要车厢静止时才能知道，因为装置两端的距离s是固定的，用尺子可以直接量出，光线在空气里的传播速度是一个常数，用s/c所得的结果就是车厢静止时光线的传播时间。因为观察者看不到外界的情况，他只有通过测量光线的传播时间t，再用t和t₀进行比较，当t-t₀=0的时候，那么此时车厢即静止在地面上了。

    如果将车厢移到地外太空，在宇宙空间里，那里没有空气、没有重力，是一片真空和失重的环境。如上所说的，在地球环境里，当t- t₀=0时，车厢就相对于地面完全静止了，那么在外太空里，调节车厢的速度，当使t- t₀=0时，车厢就没有运动了，速度为零，静止在地外太空了，那么此时的车厢又相对于什么参照系完全静止了呢？

    装置里的光线是在真空里传播的，毫无疑问，此时车厢静止相对的参照系只能是绝对静止参照系，从而就证实了绝对静止参照系的存在，以太的存在。

***长度一米的定义，是从光线那里得来的，是光线在真空1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度。它是在地球地面真空实验室的环境里测量的，它和绝对静止参照系下的米尺是有差别的。因为地球是在运动的，太阳系也在运动，银河系也在运动，宇宙在不在运动，我不知道。各个运动在光线传播方向上都会产生一个速度分量，如图所示：

    因为装置放置的随意性，以及测量时间时刻的任意性，地球的自转速度和公转速度、太阳系绕银河系的公转速度、银河系绕宇宙的公转速度在光线传播方向上都产生有一个分量速度，这几个分量速度的和，我称之为地球整合速度。

    正因为有运动的存在，使得米尺的定义并不准确。在光线传播的过程中，光源点的位置是变动的。这个位置的变动有两种情况。

    1、地球整合速度和光线传播方向一致，如图所示：

    v是在光线传播方向上的地球整合速度。在进行测量时，光线发射，光线在1/299792458秒内，到达B点位置。而就在1/299792458秒的时间里，因为有运动，光源点从A点移动到了C点位置。我们现在所测量的长度，就是BC两点间的长度，而这段长度S的长度就被定义为1米，我称之为相对米尺长度，由它所丈量的长度称为相对长度。而米尺的定义，是光线在真空1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度，这段长度就是线段AB，就是说AB间的长度L才是我们所要定义的1米的长度。事实上，长度L就是在绝对静止时，光线在真空1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度，我称之为绝对米尺长度，由它所丈量的长度称为绝对长度。根据图示情况，我们可以列出相对米尺长度和绝对米尺长度的关系式：

t=1/299792458秒
L=ct
vt+s=ct
s= L-vt
=ct-vt
=(c-v)t
=(c-v)*( 1/299792458)? [米]

2、地球整合速度和光线传播方向相反，它的情况和上面的是完全相反的，如图所示：

    v是在光线传播方向上的地球整合速度。在进行测量时，光线发射，光线在1/299792458秒内，到达B点位置，而在1/299792458秒的时间里，因为有运动，光源点从A点移动到了C点位置。在此，相对长度，就是BC两点间的长度S，它的长度就被定义为1米。绝对长度，就是AB两点间的长度L，关系式如下：

t=1/299792458秒
L=ct
vt+ct= s
s=L+vt
=ct+vt
=(c+v)t
=(c+v)*( 1/299792458)? [米]

    相对米尺长度和绝对米尺长度是不相等的，它们相差了（︱L-s︱）的长度，也就是相差(vt)的长度，而t=1/299792458秒,vt=v*(1/299792458)= v/299792458(米)。
我们当前使用的米尺，就是相对米尺,它不是一个固定的值，并不具有可重复性。 它受两个方面因素的影响，一为光线的传播方向，二为地球整合速度。而地球整合速度不是一个固定的值，它的大小也受到两方面因素的影响，一为测量点的位置，二为测量时的时刻。因为地球、太阳系、银河系的运动，不断的在改变位置，因此这是一个时时刻刻都在改变的量。也就是说，当我们在定义相对米尺的长度时，在赤道、在极点的测量结果是不相同的；在北京和在华盛顿的测量结果也是不相等的。既使是在同一位置，在每一天的24小时的不同时刻里，所测量定义出来的长度也是不相同的。同理，如果在月球或火星或其它星球上测量定义相对米尺长度，所得出来的结果也是不相等的，因为每一颗星球的整合速度都是不一样的。因此要使长度标准化，并且要具有可重复性，我们必须使用绝对米尺。即是说，长度1米，是光线在真空绝对静止参照系里1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度。由此，可得出光线在真空绝对静止参照系里的速度，用c表示，为：

c=1/(1/299792458)= 299792458（米/秒）≈30万公里/秒

    真空不等于绝对静止参照系，绝对静止参照系也不等同于真空，但说光线在真空里传播，那么光线就一定是相对于绝对静止参照系在运动，以30万公里/秒的速度运行。

    定义出标准1米的长度，那么就必须对各种物体在各种介质里的运动速度重新测量，即是各种物体在1秒内行进路程的长度。比方说，光线在空气、在水里的速度，飞机、火车、汽车、轮船的速度，奔跑的速度，星球、星系的速度。其中，就包括地球整合速度。其实地球整合速度就是相对于绝对静止参照系的运动速度，不可能说地球整合速度是相对于地球地面的运动速度。

    现在，回过头来看一看，在上面所说的，在地外太空里的车厢，当测量时间t-t₀=0时，此时的车厢真的是相对于绝对静止参照系静止吗？可见，并不是。因为我们现在所用的长度是相对长度，它和绝对长度是有差别的。车厢在绝对静止时的光线传播时间是t₀=L/c,而不是t₀=s/c,（L、S是测量装置间的绝对长度和相对长度，下同）。当测量到的时间t=s/c≠L/c，时，此时的车厢仍然是相对绝对静止参照系运动的。当测量到的时间t= L/c，此时的车厢才是相对绝对静止参照系静止。既然当测量时间t=s/c，车厢不是相对于绝对静止参照系静止，那么它是不是相对于地球地面静止呢？

    要回答这个问题，我们就需要知道现在我们对静止的理解。当我们站立不动时，我们可以说树木，房子等是静止的。当我们以速度v运行时，如果有一辆小车与我们并列同方向，也以速度v运行，那么我们也可以说小车是静止的。

    因此，如果说地外太空里的车厢要相对于地球地面静止，它的速度和方向必然也要与地球整合速度相同。

    我们先来看看车厢在地球的情况。
    当车厢在地球地面空气里停靠静止时，光线在地球地面的空气惯性系里传播。
    车厢的速度V=0，光线的传播时间t₀=s/c_空气。车厢在地外太空运动时，光线的传播时间为：

t=t₂-t₁
S=ct+vt
t=S/(c+v)
当t-t₀=0时，即是说，
S/(c+v)- s/c_空气=0
c+v=c_空气
v=c_空气 – c

    因为c_空气 – c ≠0，所以车厢没有相对于绝对静止参照系静止。而此时车厢的运动速度V和地球的的整合速度也不相等，所以车厢也没有相对于地球地面静止，车厢相对于地球地面也是有运动的。更何况在地球地面上的每一处，每一点、每一时刻的地球整合速度都不一样，车厢的状态更不可能相对于地球地面静止了。

    现在，因为相对米尺是不准确的，我们改而使用绝对米尺，那么车厢里光线传播的关系则为如下所示情况：
在t₁时刻，光线从光源发出，装置开始计时，光线在空气里传播，在t₂时刻到达接收装置，那么光线在空气里的传播速度就可算出来了，用c_空气表示，为：
v=0
t₀=t₂-t₁
c_空气=L/(t₂-t₁)=L/t₀
t₀ = L/ c_空气

L是装置间的绝对长度。
同理，依此也测量出声音、飞机、火车、汽车的运动速度，可以测量在空气、地上、水下的一切物体的运动速度。
当车厢有运动时，车厢的情况如下：
t=t₂-t₁
L= c_空气*t+vt
t=L/( c_空气+v)
v=(L- c_空气*t)/t=L/t- c_空气

    使用绝对长度后，地外太空里的车厢，当光线传播时间t-t₀=0时，车厢的速度V=c_空气 – c ≠0，同样可以得出以上的结论，即车厢同样没有相对于绝对静止参照系静止，同样没有相对于地球地面静止。（计算省略）。
现在，将测量装置改动一下位置，安装到车厢里面，并将车厢的空气抽干，使光线在真空里传播。

    当车厢置于地球地面停靠静止时，车厢的运动速度V=0，但此时光线传播的时间t₀≠L/c。因为车厢和光线不是在同一个惯性系下，车厢在地面上，随地球一起运动，以地球整合速度运动，而光线是在真空里传播。如下图所示：

    L是装置两点间的绝对长度，t是光线从发射到接收到的时间，V是车厢在地球地面空气惯性系里的运动速度，V_地整是地球整合速度，V₁是车厢运动速度和地球整合速度之和，V₁=V+V_地整，其实就是车厢相对于绝对参照系的运动速度，光线传播的关系式如下：

V=0
V₁=V+V_地整
=0+V_地整
=V_地整
L=V₁*t+ct
= V_地整*t+ct
t₀=L/(c+V₁)
=L/(c+ V_地整)

    就是说，当车厢在地面静止不动时，光线的传播时间为t₀ =L/(c+ V_地整)≠L/c，反过来就是说，当测量到光线的传播时间t=L/(c+ V_地整)时，车厢就相对于地面静止了。
当车厢在地面上运动行驶时，此时，

V>0
V₁=V+V_地整
L=V₁*t+ct
=( V+V_地整)*t+ct
t= L/(c+V+V_地整)
V=(L-ct)/t- V_地整
=L/t-c-V_地整

    通过测量光线的传播时间，就可以算出车厢相对于地面的运动速度了。这时，车厢的位置并不仅限于地面上，也可以在空中、在水里、在太空里。

    现在，将车厢移到地外太空里，车厢相对于绝对静止参照系运动。通过测量光线的传播时间，来确定车厢的运动状态。它的关系式如下：

L=V₁*t+ct
t= L/(c+V₁)
V₁=(L-ct)/t
=L/t-c

    通过测量光线的传播时间，可以知道车厢相对于绝对静止参照系的运动速度。当调节车厢的速度，使光线的传播时间t和车厢在地球地面上静止时的传播时间t₀相等时，即t-t₀=0，此时的车厢又是个怎样的状态呢？
因为：

t₀= L/(c+ V_地整)
t= L/(c+V₁)
t-t₀=0
L/(c+V₁)- L/(c+ V_地整)=0
c+V₁=c+ V_地整
V₁= V_地整

    也就是说，车厢以V_地整的速度相对于绝对参照系运动，而此时车厢相对于地球地面是静止的，和地球地面一样，以地球整合速度V_地整运动。
（就如上面所说的，地球整合速度不是一个固定值，是一个不断在变化的量，在地球的每一处、每一点、每一时刻都不一样，因此，在此所说的车厢相对于地球地面静止，只是个近似的说法。）

    在宇宙空间里，每一点，每一处，引力是无处不在的，要达到绝对静止，人类或许永远也不可能做到，绝对静止参照系可能只是在理论上成立。如果做不到绝对静止，那么绝对米尺的长度也不可能定义得出来。现在的观点认为，光线在介质里的传播速度是一个常数，光线在真空里的传播速度是最大的。我个人认为，光线在介质里的传播速度，会达到或超过光速，这种介质是存在的，只要我们能够发现、找到。如果哪天人类发现了这么一种介质，光线在其中的传播速度和在真空里是一样的，那么，在地球地面的惯性系里，我们就可以定义出绝对静止参照系里的1米的长度了。打个比方说，如果光线在空气里的传播速度和在真空里的传播速度相差不大的话，那么在地球地面空气环境里定义的米尺长度和绝对米尺长度也是相差不大的。

    对于物体的运动速度我们现在并没有一个统一的参照系，比方说，地球的自转速度，是以地心为参照系；卫星的公转速度，是以地心为参照系；月球的自转速度，是以月球中心点为参照系；各个行星的自转速度及其卫星的公转速度，是以该行星的中心点为参照系；地球及其它行星的公转速度是以太阳中心点为参照系；太阳的自转速度是以太阳中心点为参照系；恒星的自转速度，是以该恒星的中心点为参照系。但是对于恒星的位移运动速度，则是以地球地面为参照系的，因为那是在地球地面上测量出来的。我们现在所说的地面上的物体的运动速度，如水流、汽车、火车、飞机、轮船、奔跑等等等等的速度都是相对于地球地面为参照物的。其实，就是说，在地球地面空气大气圈下的各个物体的运动速度，都是以地面为参照物的。如果哪天人类发现了一颗有外星人的星球，科技发展到能与之互通有无，大家肯定会有一场速度之争。就像欧洲人对美洲的星期六之争一样。打个比方说，地面上的观察者和运动的火车上的观察者对天上的飞机进行观测，两者得出的飞机速度肯定是不同的，因为两者所处的环境不一样，不是同一个惯性系。同样，外星人所处的环境和地球也不一定说就是相同的。就同一颗星体来说，他们得出的星体运动速度是以他们的星球地面为参照的。而我们得出的星体运动速度是以我们的地球地面为参照的，两者是有差别的，而这，就是形成争论的所在。

    讲到绝对静止参照系，有一个不得不提的著名的实验，那就是麦克尔逊—莫雷的光干涉实验。现在，就来看看麦克尔逊—莫雷的光干涉实验情况吧。

    麦克尔逊—莫雷的光干涉实验，就是为了证实以太的存在而进行的。因为以太是存在的，它本应得出以太存在的结论，但在实验时却观察不出光干涉条纹，最后却成了反对以太存在的基础。大家都想知道为什么？是呀，既然以太是存在的，它为什么观察不出效果呢？是测量方法不对，还是仪器有问题？方法是对的，仪器也没有问题，观察不出效果，其实只要我们知道测量时仪器所处的环境，就可以知道出现问题的原因。麦克尔逊—莫雷的光干涉实验，是在地球地面的空气环境里，光线是在空气里传播，光线、空气、仪器是在同一个惯性系下，在此，两束光线的单位行程都是相等的，不可能有行程差，干涉条纹没有产生，那是必然的。要证实以太的存在，要使光线产生行程差，要使干涉条纹出现，必须在地球地面的真空环境里，使光线在真空里传播，此时光线和仪器才不在同一个惯性系下，两束光线才产生行程差，干涉条纹才会出现。根据干涉条纹，反过来就可以算出地球整合速度的大小（这个速度不是地球的自转速度，也不是地球的公转速度，而是在光线传播方向上，地球的自转速度和公转速度、太阳系绕银河系的公转速度、银河系绕宇宙的公转速度在该方向上的投影的分量速度的总和），从而也就证实了绝对静止参照系的存在。

    将麦克尔逊—莫雷的光干涉仪器置于地外太空中，在仪器的各个方向都安装推进器，通过控制这些推进器，调节光干涉仪器在各个方向的速度来改变仪器的状态。当使仪器产生不出光干涉条纹的时候，那么此时的仪器即处于绝对静止状态了，从而也就真真实实的证实了以太的存在。此时，在仪器上进行定义米尺的长度，此时的米尺长度才是绝对静止参照系下的米尺长度。

要证实绝对静止参照系的存在，有三种方法。

    一是在地球地面的真空实验室里，测量光线的传播时间。光线的传播方向不同，在相同的长度内，我们测量到的也时间不同。两束反方向的光线传播，测量到的时间是不相等的，长度越长，差别就越大。

1、光线传播方向和地球整合速度方向相同。

    v是地球整合速度的大小、方向，S是两装置间的相对长度。当光线从A端光源发出时，计时装置开始计时。光线在传播过程中，计时装置不中断。当光线到达B端时，接收装置接收到，此时中断计时，那么依据计时结果，就可以知道光线传播的时间是多少了，假若它的时间是t₁。

2、光线传播方向和地球整合速度方向相反。

    v是地球整合速度的大小、方向，S是两装置间的相对长度，它和测量（1）中的S是相等的。光线传播的计时过程同上，假若它的时间是t₂。

    将t₁、t₂进行比较，若t₁-t₂=0，则说明绝对静止参照系是不存在的；若t₁-t₂≠0，那么就证明了绝对静止参照系的存在。

二是在地球地面的真空实验室里，测量光线的传播长度。光线的传播方向不同，在相同的时间内，我们测量到的长度也不同。两束反方向的光线传播，丈量到的长度是不相等的，用的时间越多，差别就越大。在1倍的1/299792458秒内，两者两差[(2*1)*v/299792458]米；在2倍的1/299792458秒内，两者两差[(2*2)*v/299792458]米；在100倍的1/299792458秒内，两者两差[（2*100）*v/299792458]米；在n倍的1/299792458秒内，两者两差[（2*n）*v/299792458]米。证明如下：
t₀=1/299792458秒
S₁=L-vt₀
S₂=L+vt₀
S₁-S₂=(L-vt₀)-(L+vt₀)
     =L-vt₀-L-vt₀
     =-2vt₀
     =-2*v/299792458米
在n倍的1/299792458秒内，光线传播的长度为：
t=nt₀
=n*(1/299792458) 秒
Sn1=Ln-vt
Sn2=Ln+vt
Sn1-SN2=(Ln-vt)-(Ln+vt)
       =Ln-vt-Ln-vt
       =-2vt=-2v*(nt₀)
       =-2nvt₀
       =-2n*v/299792458米

    此时相对米尺长度：S₁=Sn1/n，S₂=Sn2/n，绝对米尺长度：L=Ln/n。

    将两者的长度进行比较，那么就可以证明绝对静止参照系的存在与否。

    现在来估算一下这个差别有多大。忽略太阳系和银河系的公转速度（事实上，这两个速度是非常大的，但我们不知道它们的运动方向在哪里。），只以地球自转速度和公转速度来计算。

    地球的赤道半径为6378140米，自转一圈要24小时，等于24*60*60=86400秒。

    自转速度为：V₁=2πr/t=2*3.14*6378140/86400=463.6米/秒。

    地球的轨道半径为1.5亿公里，等于1500,0000,0000米，公转一圈要365天，等于365*24*60*60=31536000秒。

    公转速度为：V2=2πR/t=2*3.14*150000000000/31536000=29870.62米/秒。

    当地球的自转速度方向和地球公转速度方向相同且平行时，叠加速度最大，此时为中午时刻，真太阳时12时，太阳直射该点，该点的影长最短。将装置设置于赤道上，当测量光线和地球的自转速度方向、公转速度方向相平行时，东西两方向丈量到的长度相差最大。

    在1倍的1/299792458秒内，此时光线行进路程相对长度为1米，两者两差(2*1)*v/299792458=2*1*（463.6+29870.62）/299792458=0.0000689米。

    在10000倍的1/299792458秒内，此时光线行进路程相对长度为10000米，两者两差10000*0.0000689=0.689米=689毫米，这个差别是相当可观的。

    三是用麦克尔逊—莫雷的光干涉实验。请注意，要将仪器置于真空实验室里。光线传播情况如下所示：

    v是在光线传播方向上的地球整合速度。G1、G2是两块完全相同的玻璃板，M1、M2是两面平面反射镜。M1、M2到G1的相对长度是相等的，同为S。在实验刚开始时，将仪器置于空气环境里，调整M1、M2到G1的长度，使仪器产生不出光干涉条纹时，此时M1、M2到G1的长度就是相等了。然后抽干空气，使仪器置于真空环境里。光束1因为垂直地球整合速度方向，它的传播没有受到速度的影响（严格上，可能会受到分量速度的影响，但在此忽略不计。）。光束2和地球整合速度方向平行，它的传播受到速度的影响。

1、光束2向M2传播时，如下图所示：

    因为有速度V的作用，光束2从G1向M2的传播过程中，M2会向前偏移，当光束2用了t₁时间到达M2时，此时M2从B点移动到了C点的位置，移动了vt₁的距离。在此，光程为：N21=ct₁=s-vt₁。

2、光束2从M2反射时，如下图所示：

    光束2从M2反射回来传播时，因为速度V的运动，G1会向前偏移。当光束2用了t₂时间到达G1时，G1已从A点位置移到了D点位置，移动了vt₂的长度。在此，光程为：N22=ct₂=s+vt₂。
光束2行进的光程为：

    N2=N21+N22
      =ct₁+ct₂
      =s-vt₁+(s+vt₂)
      =2s-vt₁+vt₂

    光束1的传播因为没有受到速度V的影响，它行进的光程为：

N1=s+s=2s

    光束1和光束2的光程差则为：

N=N1-N2
=2s-(2s-vt₁+vt₂)
=vt₁-vt₂
=v(t₁-t₂)

t₁、t₂的值可以用上面所说的方法测量出来，当然，不用知道也可以。因为，如果以太是存在的话，光线传播时间t₁、t₂是不相等的，t₁<t₂，光束1、光束2的光程差就不为零，v(t₁-t₂)≠0，那么干涉条纹就会出现，干涉条纹应该是很明显的，那么就可以证明绝对静止参照系的存在。

周家军
完篇于2008年10月24日

各位同志：
你们好。
这是我写的一篇关于“以太”（绝对静止参照系）的论文，主要内容就是论证“以太”（绝对静止参照系）的存在，我认为它是存在的。当你们看到文章的题目及摘要，请不要一笑了之，更不要拒之，我希望你们能平静的完完整整的阅读完。我也想象得出，这等异类文章，是很不入流的。有很多的同志看了文章的题目及摘要，往往就是不相信、不以为然，印象上就要大打折扣。我在前面花了很大篇幅，写了、讲了一大堆，都是用来引导、循环渐进，作为铺垫的，因此，我希望有疑问的同志可以从后面看起或是从中间看起，或者先看看麦克尔逊—莫雷的光干涉实验这一段，在第18页，也可以知道这篇文章的要点，最好，能登录“物理科学探疑”网站，看看我写的一篇文章“关于我对相对论的一个看法”。网址：www.phyw.com，物理科学探疑——网友天地——相对论——关于我对相对论的一个看法，或许也能有点帮助。话了讲到这里吧，多说也无益，希望尊驾能挪眼看一看。
谢谢。


周家军
2008年11月13日

     版权所有，保留一切权力，未经授权使用将追究法律责任 版权说明  © Copyright  Authors
物理科学探疑

返回首页