摘要：通过对迈克尔逊莫雷实验的分析，发现了该实验在测量过程调整垂直光束重合的时候，导致两臂的夹角小于90°，从而导致光的实际运行距离小于他们所设想的运行距离，结果是两束光的实际运行距离等长，他们的实验设计错误的忽略了在调整光臂角度的时候，实际上已经无意中缩短了光程，导致预期的光程差没有出现。

关键词：迈克尔逊莫雷实验;光程差;光速

1.     引言   迈莫实验的设计原理

         一百多年前，迈克尔逊和莫雷用干涉仪来测量地球对以太的漂移，从而想证明以太的存在。因为地球是从东向西以每秒30千米运动的，而以太不动，所以可以用干涉仪的东西向臂长与南北向臂长光程差来测出地球对以太的移动。他们做了很多消除误差的措施，使误差控制在一个非常好的精度内，该精度足以检测到地球对以太的30千米速度的位移。但结果是:什么都没有！地球和以太之间没有位移。这个实验非常著名，实验的更详细过程和细节数据在这里就不过多占用篇幅了，可以查阅相关的文献，这里主要来分析这个实验在设计上的错误。

2  对该实验设计的分析

          我们把所有设计原理都纳入到一个图里，便于比较分析，该示意图是为了定性分析，所以并不拘泥于比例和定量。

以O为圆点画一个圆，臂长OM1和OM2相互垂直并高精度等长，OB'的射线上放置一个光源，光通过O点位置的分光镜，分出的两束光分别到达反射镜M1和M2然后再反射回分光镜聚焦到接收器R，从R处的干涉条纹变化就可以测出光在两个臂长所走过距离的光程差，从而知道地球相对以太的运行速度。因为地球是运动的，所以光从O运动到M2的时候，干涉仪的镜子M2已经运动到A了，光从A再反射到B，B和运动的O重合，光线奔向接收器R。运行在OM2臂长的光实际上走的是OAB的等腰三角形的两个腰，所以运行距离要大于OM1上光走的往返距离，这样在汇聚点一定会出现波峰波谷相位差导致的干涉。这个思路就是迈克尔逊和莫雷的设计原则。

图 1

现在我们开始分析这个思路。如果两个臂绝对垂直，且OM2和反射镜M2也绝对垂直，那么从O射向M2的光子在运行中，M2也在向西运行，所以光会落在A'，从A'反射到B'，B'不可能和O重合，（如果臂长是10m，并且和另一臂及镜子M2垂直，B'和O两点的距离是2mm），就是说该光线不能和OM1上反射回来的光线重合而产生干涉，这样实验就没法做了。怎么办？调整！所以就必须要人工调整光线OA以一个倾角指向A点，这样才能保证两道光线的重合。这就意味着两个臂的夹角小于直角，而他们并没有意识到这个变化带来的后果，他们还是按照原先认为的M2平移到A,但实际上，因为他们在调整光线聚合时移动了光臂OM2导致两臂夹角小于90度，实际运行的光臂是OM3,光运行到M3反射到D，D和运动的O点重合光线汇聚到R。三角形OM3D是一个等腰三角形，线段OM3等于M3D。同时OM1，OM2，OM3都是园的半径，它们等长，这样就可以得到光实际走的等腰三角形的两个腰的长和臂长OM1的往返光程是等长的，即

OM3+M3D=OM1+M1O

3   结论

        他们预想的光走的是OA+AB>OM1+M1O,光程差会导致干涉条纹的出现。但是，光实际走的是OM3+M3D=OM1+M1O，不存在光程差导致的干涉条纹。原因是他们在实验中为了光线的重合而调整光臂的角度以适应反射镜M2在地球运动的情况下向西的偏移，导致光臂形成了小于90°的夹角，虽然光臂没有缩短，但是却缩短了他们设想中的光程，光程差没有按照他们希望的出现。这个操作恰恰抹除了地球相对空间运动的位移，而这个错误是在实验操作中无意犯下的，他们并没有意识到。这就导致实验得出了一个错误的结论。

附录

一些同行建议我分析一下百度百科和维基百科上关于迈克尔逊莫雷实验的错误和我的分析对比，以便于更清晰的了解我的分析的正确性。所以，将此分析作为附录，以便对比。

对于我的这篇文章，有三种反映：1，认为我的分析到位，揭示了迈莫实验一百年来的疑惑之处。2，并没有看的太明白，还有一些疑惑点，尤其是光学系统的搭建对比参考系的变换。3，认为迈莫实验经历了百年历史，从没有人发现其中的错误，包括洛伦兹，（所以才出现了一个洛伦兹变换）那么多的伟大物理学家洛伦兹，爱因斯坦，普朗克，狄拉克及所有的物理学者都没发现迈莫实验有错误，我怎么可能发现其错误呢？一定是我错了，所以从感性上就完全否定我的分析，他们认为现代物理学的支柱之一相对论的基础假设和根基--迈莫实验的光速不变原理是不可能、也没有理由错误的，错的一定是我这个不知名的学者。

针对以上的2人士，我在这个附录里分析一下百度和维基的错误都在哪里，因为我不习惯于在网络上或者论坛里反驳一些物理观点，所以对百度和维基的错误我也并没有著文反驳，更没有在论坛上反驳相对论的一些观点，因为不感兴趣。针对以上3的人士，我想说科学探索是为了真理，真理的东西或许被发现的很晚，但真理终究是符合世界真实的运行法则的，谬误可以蒙蔽人类一个世纪，或者像地心说一样蒙蔽人类近两千年，但是真理的光芒终究要显露出来，毕竟，晴天的日子要多于阴霾的日子。

为了分析百度和维基的实验分析，我就必须要粘贴一些主要的提要在这里，其他不重要的自行上网浏览。我们先来看百度的：https://baike.baidu.com/item/迈克尔逊-莫雷实验

维基的解释如下：https://en.wikipedia.org/wiki/Michelson–Morley_experiment

分析：

a,   百度和维基两者在分析顺行于地球的光臂M1上的光往返速度分别为c+v和c-v，光程长度为臂长L，两者分析相同，不多用笔墨分析，而且非常明显都是站在地球的动系来考察光的运动（记住这点很重要）。

2， 两者在垂直地球运动的光臂上的分析就差的十万八千里了，这才是我们要分析的重点。

维基的上行光线在到达镜子的时候有一个光落点的漂移，该光线反射回来和平行光臂上运行的返回光线相交点就是分光镜在运动后的位置。这个光路图是我们在地系上（也就是实验室里）摆出来的实际光路，也就是说，我们实际的光路布置一定会有一个为了消除落点漂移而导致的光臂夹角，从而使得这个光臂不可能和平行光臂垂直！当地球运动时候，去的光和回的光因为和地球的相对运动而两个光线重合，展现出来的是一条光线。这个图的整体结构是对的，是地系的实际光路，错误点在于光路中的上行光路应该有一个倾角，（不存在那个垂直的光路，只存在有一个倾角的光路），而该倾角会导致光路出现了他们没意识到的变化，他们的计算还是按照原先思路确定的计算值，而不是按照实际光路的值计算。原图没有字母标，凑合解释一下，就是L那个光臂是不存在的，只是设想的光臂，实际的光臂是c那个线段（但是长度是有问题的，参考后文的解释）

3， 百度的图显示上行光线已经重合了，这不是在实验室能摆出来的光路，如果您理解了迈莫实验维基的光路原理，就知道这个光路摆位的错误。根据计算，地球上镜子的漂移是1mm，这个量太小，我们极端化一点，假设地球的速度是3万公里每秒，光臂长度10米，可以计算出镜子每秒的漂移量是1米，显然你按照百度的图，那个镜子如果是我们现在所用的大小，光线是不可能接触到的。当光线到达了百度图上镜子的位置，镜子已经向右运动了1米，光线脱靶了。

为了对冲漂移，光臂必须要给出倾角使得光线可以追的上镜子的移动速度（光速大于镜子的运动速度），所以可以知道，百度的垂直光臂没有画出这个光路的倾角，维基的图已经画出了这个光路倾角，但是没有搞清楚该倾角导致的光路变化并不是他们预期的变化，这个论证可直接参考我的文章而得到澄清。百度的光臂如果只画一条光线重合后的臂，这个臂就必须是有倾角的臂，臂长不变。

4， 以上的几何光路分析基本都清楚以后，就很容易明白我的文章分析的要点了。

说几个容易理解不清的点（请参照图示）

a， O点是分光镜的位置，其会跟随地球运动到D,其漂移量是2mm每秒,漂移主要看的是这个点的漂移，从物理意义上来讲，镜子M2上光线的漂移量其主要作用是为了配合这个分光镜的漂移，而一切的操作并不是事先计算好的角度，而是在摆光路时候为了重合光线进行的手工操作。

b， A点和M2点是同一个镜子的位置，但这两个位置是虚点，并不存在于实际的光路中，是迈莫两人设想中的镜子位置和跟随地球移动后的位置，是他们进入数学计算的值，而不是实际光路走过的值。M3才是镜子的真实位置，当然这个镜子会跟随地球运动，只是没有必要标出来运动的轨迹，因为它对分析没有辅助作用。这样，可以很清楚的明白，光臂OM2是虚的，不存在的，只是迈莫设计的光路，实际的光路是OM3,该光路有了一个倾角，从而导致他们认为应该是延长的光路0A（根据勾股定理计算值）实际上并没有延长，两者的差值就是M3A这个虚的不存在的光程（但存在于他们设想的光路中），由于实验没有出现干涉现象而认为两束光是同时到达汇聚点的，所以，这个多出来的光程被不恰当的解释为平行光臂上的光程缩短了 ，（先设定了比例关系1:1，然后就发现平行光程不满足于这个比例，猜想是因为平行光程缩短了尺度），这就导致光臂会沿运动方向缩短的错误结论。

c，  这个实验关键要明白的点就是他们设想的光程进入了计算，但是实际的光程不是他们设想的光程。即他们设想是OAB,但实际是OM3D，他们设想的光程要大于实际光程，结果解释为平行光程缩短了，配合的变量是径向速度，导致洛伦兹变换的出现。当然也导致相对论的出现。

关于平行光臂上的光程:因为我们需要统一的在一个参考系来考察运动，所以在地球动系来看，该光程去和回不能做参考系变换，就是光臂的长度，去和回的光程在动系中是一样的，因为光臂是同样的光臂，对实验室（动系）并没有伸缩变化。当然，如果以静止的以太系来看，光路是不同的，但是站在以太系看，就需要变化垂直光臂上光的参考系到以太静系。读者可自行变换，不多赘述