光行差与相对论

刘文旺

相对论之所以诞生，就是因为MM实验发现了光速不变现象，实际上这是由本地环境决定的——这一点在《相对论与动体物理学》中给出了明确的描述。光性差现象的存在从根本上否定了相对论，也就是说，爱因斯坦在建立相对论的时候，可能并不知道光性差现象—（1725-1728年）的存在。所以，相对论的出现一开始就是一个不顾事实的结果。不过相对论的出现以及由此引发的实验证明。直接证明了新的统一理论——NEUT，尤其是刘武青老师的实验更是给出了直接的结果。

此外，刘武青老师的实验表明，万有引力常数与环境温度有关。刘武青老师认为，一定温度条件下得到的牛顿万有引力常数G，却要用来计算任何条件下的物体之间万有引力。 显然是不对的。
    我们都知道，在爱因斯坦的引力理论中，应用了牛顿万有引力常数G。在此，G是一个常数，见下边的方程。

这显然是不能接受的。因为在不同的天体中有不同的温度。

最令人不能接受的是，光行差现象不但没有成为否定相对论的依据，反而成了证明相对论的证据。面对这些不顾事实的人真是无语。历史会给他们一个“清白”的记忆的。

小常识1：

光行差是指运动着的观测者观察到光的方向与同一时间同一地点静止的观测者观察到的方向有偏差的现象。光行差现象在天文观测上表现得尤为明显。由于地球公转、自转等原因，地球上观察天体的位置时总是存在光行差，其大小与观测者的速度和天体方向与观测者运动方向之间的夹角有关，并且在不断变化。

光行差可以由速度叠加的原理解释。在沿EE'方向运动的观察者看来，天体S好像位于S'的方向。
    从本质上说，光行差现象的产生是由于光速有限以及光源与观察者存在相对运动造成的，类似于运动中的雨滴：下雨的时候，站在原地不动的人感觉到雨滴是从正上方落下的，而向前走的人感觉雨滴是从前方倾斜落下的，因此需要把伞微微向前倾斜。走得越快，需要倾斜得越厉害。光行差的成因与此相似，只不过不符合经典的速度叠加法则，而是需要考虑相对论效应带来的修正。
    地球上的观测者与天体之间的相对运动可以分解为各种成分，分别对应下面几种相应的光行差：
    周年光行差——地球绕太阳公转造成的光行差，最大可以达到20.5角秒。天文学中定义周年光行差常数（简称光行差常数）为κ=v/c，其中c是光速，v是地球绕太阳公转的平均速度；
    周日光行差——地球自转造成的光行差，比周年光行差小两个数量级，约为零点几角秒；
    长期光行差——太阳系在宇宙空间中的运动造成的光行差，包括：
太阳自行造成的光行差，约为13角秒，但方向不变；
    太阳系绕银河系自转造成的光行差，约为100多角秒，但周期很长。
在一般问题中，长期光行差可以不必考虑。
    地球的公转速度约为30公里／秒，光速为30万公里／秒，由此可以估算出光行差带来的角度变化约为几十角秒。这个角度对于小型的天文望远镜来说非常微小，因此尽管历史上很早就有人认为存在光行差，但直到1725年才由英国天文学家詹姆斯·布拉德雷在观测恒星视差时意外发现。

小常识2：

1722年，布拉德雷使用焦距达212英尺的航空望远镜测量了水星的直径。不久之后，他开始和塞缪尔·莫里纽克斯一起试图观测天龙座γ星（Gamma Draconis）的视差。理论上说，视差的存在会导致天龙座γ星呈现一种每年反复的环状运动，计算表明，视差的存在会导致该星应该在十二月位于最南的位置，六月位于最北的位置。而布拉德雷和莫里纽克斯发现该星呈现出另一种完全不同且难以解释的环状运动，在三月位于最南，九月位于最北。

1728年莫里纽克斯去世后不久，布拉德雷认识到这种环状运动是由光行差造成的。传说他是在泰晤士河上乘船时获得启发的。他注意到虽然风向没有发生变化，船上的一面旗子却改变了朝向，这是因为船的行进方向和速度发生了变化。布拉德雷从中推测出他们观测到的环状运动可能是因为地球的轨道运动所致。计算后，布拉德雷发现光行差的常数是在20秒和20.5秒之间，计算值能很好地符合观测结果，而即使有视察存在，视差也远远小于光行差的影响。

1729年1月，布拉德雷在皇家学会公布了这一发现。这一发现让布拉德雷确认了奥勒·罗默的光速有限的观点，并改进了罗默的光速估算值。

到了1748年2月14日，他发表了这方面的观测报告，认为地轴章动具有和月球交点回归同样的周期。同年，他因对光行差和章动的研究获得了科普利奖章。