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第十二回    迈克尔逊——莫雷实验新释

(2007-12-09 21:52:49)
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知识/探索

 

第十二回    迈克尔逊——莫雷实验新释

 

喂!我说导游老头呀!迈克尔逊—莫雷实验实在太重要了。你不是欣慰地告诉我们,你通过多年的思考,把这朵乌云彻底驱散了的吗?谈谈你的高见吧,就别卖关子了吧。

行啊,不过我对迈克尔逊—莫雷实验的解释是非常新颖的,也有点不大好接受,这也要你们拿出独立思考的能力!

迈克尔逊—莫雷实验的原理是把以太风比作水,其中的垂直臂相当于A船的路线,水平臂相当于B船的路线,而光就好比小船。

我们知道,只有流水才能带动小船,如果是静水呢,船当然不会被水带动。特殊地,如果流水结了冰,再把小船换成在冰上行走的小车,情况就完全不同了。这时无论是沿着垂直河岸方向来回还是沿着平行河岸方向来回,只要距离一样,所花的时间也就一样,于是二者的时间差和路程差也就完全一样。如果以太风也冻结了,把迈克尔逊—莫雷实验转动90度,光在二者路径上传播时间差和路程差也就完全一样,光的干涉条纹当然也就没有任何变化!

不对!不对!从光行差现象的观测结果来看,地球是从以太中穿行而丝毫不带动以太,以太风并没有冻结的呀!如果忽略地球自转和整个太阳系的运动,那么在平行于地球公转轨道的切线上理应存在每秒三十公里的以太风。

这里请大伙注意了,地球从以太中穿行而丝毫不带动以太,当然会产生以太风。但这种以太风对地球而言的,不是对光而言的!我的观点是:以太对地球等宏观物体呈现很稀薄的流体,但以太对光呈固体!

    由弹性力学可知,振动可以在媒质中传播。在只能产生压缩形变的媒质(气体或液体)中,只能传播纵波;在既能产生压缩形变又能产生剪切形变的媒质(固体)中,则能传播纵波和横波。

从光是横波能直接推出以太对光呈固体的结论。因为传播横波的介质一定要切变模量才行,只有固体才有切变模量,从而对光来说,传播横波的以太一定是固体。因为流体没有切变模量,所以流体不能传播横波只能传播纵波。“以太风”显然是流体,因此“以太风”中是不可能传播光的。

光为什么是横波?如果让光垂直地通过两个平行的偏振片,以光线为轴转动其中一个偏振片,有一个位置光的强度最大。从这一位置开始,随着偏振片转动,光的强度逐渐减弱,恰好在90°的位置可以完全遮挡光。偏振片的本质是很小的狭缝。这一试验证明,光是纯粹的横波,丝毫没有纵波的成分。如果光有纵波的成分,纵波部分就可以通过上述两个偏振片,不受偏振片转动的影响。

以太为什么对光呈固体?介质对它所传播的波呈现固体还是流体与波的频率和速度有关,也就是说与频率和速度的积有关。因为它们都会使介质的作用变快。对介质的作用快到一定的限度,介质的流体特性还未体现出来,波对介质的作用早已完成。于是流体介质对频率和速度都很快的波可能呈固体。

喂!导游老头,我差不多弄懂了你的意思,你是说流体不一定总是流体,对某些物质又是固体,是吧?

对!人们总是这样认为,物质可分为固体、液体和气体。固体就是固体,液体就是液体,气体就是气体。它们是不会变化的。这也是人们的常识。但是这一常识对以太就是不对的。因为以太对地球等宏观物体呈现很稀薄的流体,但以太对光呈固体。

喂!导游老头,我们最相信事实,能不能给我们再举个例子。

当然可以。你们一定会认为冰是固体。可是有人作了这样的试验:在高山上的冰中打一排木桩,并对山上的岩石作一记号。一年后,发现冰中木桩竟然整个向山下流动了几十米!人们通过对冰川的研究发现,经过漫长的历史时期,冰川也可一泻几千公里呢!

再举一个最新的例子。

无独有偶,同一种介质(如水)对低频的声波呈流体,对高频的超声波呈固体。这可是与以太对低速物体呈流体,对高速的光呈固体的道理是相同的哟!

通常情况下,声音在水中的传播速度为1450米/秒,但20年前人们惊奇地发现,当声波频率达到几个T(1T=1012)赫兹时,这一频率下的超声波在水中的传播速度竟是上述的2倍多。多年来,科研人员试图通过建立各种模型来揭示这一问题的本质,但都未获得成功。不久前,意大利物理学家通过实验最终以高弹性介质理论成功地解释了这一现象,解决了困扰物理学20年的难题。该项研究成果发表在近期的《物理学评论快报》上。

意大利物理学家已证明的超声波高弹性介质理论认为,超声波的频率越高,水的弹性越高并更难移动,成为一种高弹性介质,超声波在这种介质中的扩散就像在固体中传播一样,声音在固体中的传播要比在液体中快得多。

我们可以这样来类比:把光比作超声波,把以太比作水,水对频率达几个T赫芝的超声波呈固体,以太对频率达几千个T赫芝以上的光呈固体。

由于介质对它所传播的波呈现固体还是流体与波的频率和速度都有关,对于水中的超声波而言,由于速度慢,频率成为很关键的;但对于以太中的电磁波而言,由于速度极快,频率就成为无所谓的了。

有了以太对光呈固体这一结论,就会对迈克尔逊——莫雷实验有新的解释。

迈克尔逊—莫雷实验实际上是一幅这样的图景:太阳仿佛是“河岸”,漂移着的“以太风”类似于“河流”,地球相当于“小船”。地球在以太中漂移。如果身处地球,则地球上不停地刮着“以太风”。

   迈克尔逊—莫雷实验中的光源最先通过半反镜,以后的光可以看是从半反镜中发出来的。以太对光呈固体,对从半反镜中发出来的光而言, “以太风”就类似于“河流”冻结成冰,在以太中以恒定速率传播的光波则相当于冰上的“小车”。

冰上的小车不象小船那样随水流动,A、B小船的时间差的计算不再适用于小车。显而易见,A、B两束光,相对于地球以光速c传播,在迈克尔逊—莫雷实验装置的水平和垂直臂上不再有任何时间差,因为这两束光通过迈克尔逊—莫雷实验装置的水平和垂直臂上的时间都是D/c,从而转动90°也不存在任何光程差,干涉条纹当然不会有任何移动。

这就是迈克尔逊——莫雷实验的新解释。

试验的结果证明:光对以太的“以太风”不存在,因为以太只对光呈固体。但以太对地球和人等宏观物体仍然是非常稀薄的流体。地球上的“以太风”仍然存在,只是用迈克尔逊——莫雷实验根本不能测出这种“以太风”。

于是,光行差和迈克尔逊——莫雷实验不再有任何矛盾。

总之,迈克尔逊——莫雷实验只不过证明了光对以太的“以太风”不存在,而不是地球上的“以太风”不存在。

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