物理科学探疑-网友天空-时间与空间-中日双向时间传递实验证伪相对论
中日双向时间传递实验证伪相对论
(王 飞 北京相对论研究联谊会 szwangfei001@126.com)
摘要：基于同样的原理，分别从地球质心系与太阳质心系看【中日双向时间传递实验】，结果显示，前者具有读数的稳定性，后者没有，后者显然与实验结果不符，实验同样无法用同时性的相对性解释，对实验的分析，显示了相对论的重大问题，同时对以太的恢复提供了依据。
关键词： 相对论，以太，Sagnac效应
双向卫星时间比对（ＴＷＳＴＦＴ）是目前国际上最先进的时频比对技术之一。利用同步卫星进行双向时频比对可最大限度的消除路径因素对时间同步的影响，并可准确实时得到高精度的比对结果。国际权度局（ＢＩＰＭ）为了改善世界范围内的时间同步，正在逐步执行全球双向卫星时间频率传递计划。由陕西天文台（ＣＳＡＯ）和日本邮政省通信综合研究所（ＣＲＬ）所实施的，已被列入中日政府间科技合作协定项目的“中日高精度时—频比对的共同研究”即“中日双向卫星时间频率传递”是国际高精度时频比对的重要一环。自１９９８年１２月１日建立两国的ＴＷＳＴＦＴ链接以来，已进入了每周两次，每次３０分钟的常规工作。现在已取的一年多的有效资料。结果分析表明：
比对的内部精度为0.2ns－0.3ns
时刻比对的准确度为１ns－２ns
校频精度量４×１０－１４－２×１０－１５
由误差分析得知，Sagnac效应约为87ns，卫星地面站收发系统的延迟误差，电波信号来回通过卫星转发器的时延差，电波在信道中双向传递不对称误差等，都小于1ns。
一直以来，对于Sagnac效应的解释与麦—莫实验一样，存在一果多因的困扰，因此不能作为相对论的反例。我认为，闭环的Sagnac效应，确实如此，但是作为开放结构的Sagnac效应实例——【中日双向时间传递实验】，却显示了其独特的魅力，当我们苦苦地追求新实验证据的时候，她却默默地等候了10年。
对于【中日双向时间传递实验】的解释是至关重要的，不同的解释会有不同的效果，强行用光速可变解释是适得其反的，这也是该实验久久不能为人利用的原因，一种普遍的认识是，该实验同样可以用多种理论解释，笔者认为这是由于长期对传统闭环Sagnac效应留下的思维惯性造成的，下面提供一种新视野，通过她，世界将会因此变得不同。
下图中间是太阳，O为太阳中心点，A、B代表空间相对距离不变的两点，也就是【中日双向时间传递实验】中的西安与东京，A’、B’是不同时间下的西安与东京。对于Sagnac效应，尽管不同的人有不同的解释，但其数学表达式是相同的，因此，我们可以毫无争议地进行计算，以验证实际测量结果与理论的差距。
计算完全在太阳质心系下进行，这里把西安A与东京B看着空间两个点，并把它们的转动分解为公转（对太阳）部分，与剩余的自转（对地球）部分，分开的两个转动产生两个Sagnac效应，最后加起来。
线段AB绕太阳转动的Sagnac效应可以用有效面积法Δt=4ωS/c2，或者线速法Δt=2VL/c2计算，二者是等价的，其中：ω是地球公转角速度，S是三角形OAB的面积，L是AB线段的长度，这样OAB情况下有
Δt=2VL/ c2 = 2×29.8×2771/3000002 = 1834 nS
同样也可以
Δt=4ωS/c2 = [4×2π/(365×24×3600) ×（14960×10000×2771）/2]/ 3000002
= 1834 nS
对于OA’B’情况下有
Δt’=4ωS/c2 = 0 S
地球自转使得A、B位置不断变化，带来的公转Sagnac效应也随之不断改变，一天内经历
Δt = 1834 nS —— 0 S —— -1834 nS —— 0 S —— 1834 nS 的渐变过程。
当然，上面仅仅考虑了公转带来的Sagnac效应，实际还要考虑地球自转的Sagnac效应，由于地球自转效应是定值，理论界的计算结果是87nS，因此直接引用。
考虑到地球各地时钟对时的方法，不保证在其它参考系下仍然具有同时性，但有一点可以肯定，在其它参考系下，地球各地时钟的时差是固定的，那么在太阳质心系看来，由于A、B位置的特殊改变，一日之内公转带来的Sagnac效应最大差值为2×1834nS，因此，A、B间对钟的时间间隔计数器的读数除固定的87nS差值外，还会发生2×1834nS的波动，我们用学界公认的计算方法，发现A、B间对钟的【读数】有较大的波动性，但在实验中没有被观察到（变化<2nS）。
对于上述理论与实验的冲突，修改理论是唯一的方法，如果不承认以太以及以太的拖曳理论，该实验将无法被解释，因此，该实验证明对相对论不成立。
当然，一种反对的意见是：相对论认为，运动系测量的光速不变，与静系测量到的光速可变（光速与运动系间的相对速度可以是C±V），两者并不矛盾，不构成对光速不变的否定；对于上述实验也仍然认为实验是在运动系（地球系）中测量，与太阳系下的计算结果不同也不矛盾。
笔者认为，这是错误的，Sagnac实验的结果的稳定性与观察系无关，也就是说，在地球系可以认为两钟差0 nS，读数反映为87nS，在太阳系，首先必须承认87 nS的读数，但可以认为地球上两钟不同步，相差（1834±87 ）nS，这样就既符合公转效应，又与实验结果吻合。但是，如前所述，公转效应不断变化，太阳系看待地球钟却不能发生相应的时差不断变化，实验结果在太阳系下是波动的，因此无法用同时性的相对性解释。对于地球质心系，我们准确地判断了Sagnac效应值（注意，实验不在地心），同样，我们也可以在太阳质心系准确判断Sagnac效应值，但是前者差值稳定，后者很不稳定，这说明后者判断是失误的。无论从地球质心系抑或太阳质心系看，二者是平等的关系，都是在静系下看动系的问题，理论与计算也是相同的，结果必须具有相似性。
本文感谢黄新卫先生长期对该问题的研究与讨论！
参考文献
[1] 李焕信，宋金安，李志刚，梁双有.利用同步卫星进行中日双向时间传递(J).紫金山天文台台刊.
2000，19（2）：121～126
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