第四章 电场和时间(新加)“三元平衡系统”与“迈克尔逊-莫雷实验”
“三元平衡系统”与“迈克尔逊-莫雷实验”:
迈克尔逊-莫雷实验,是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的,由此否认了以太(绝对静止参考系)的存在。
在《三元平衡定律》这一本书中,我们提出了一个“绝对静止空间”的概念,用以论证三元平衡系统呈现出来的各种自然现象,而这个绝对“绝对静止空间”的概念和以太(绝对静止参考系)其实有一些相似的地方,而“迈克尔逊-莫雷实验”,证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的,由此否认了以太(绝对静止参考系)的存在。那么是否可以否定本书中提出的“绝对静止空间”呢?
其实用“三元平衡系统”的思维来看待“迈克尔逊-莫雷实验”的实验结果,非但不能否认以太(绝对静止参考系)的存在,而且更不能否定“绝对静止空间”的存在。
为什么这样说呢?我们先看一看“迈克尔逊-莫雷实验”。
实验中,如果以太存在,且光速在以太中的传播服从伽利略速度叠加原理:
图4-4,迈克尔逊-莫雷实验示意图。在实验中认为光程差的变化必然会导致干涉条纹的变化,在这个实验中明显是用横波的思路,来理解电磁波这种呈周期性变化的“无形态波动”的“类波”粒子。
假设以太相对于太阳静止,仪器在实验坐标系中相对于以太以公转轨道速度向右运动。 光源发光经分光镜分光成两束光,光束1经反光镜A反射再经分光镜投射到观测屏。光束2经反光镜B反射再经分光镜投射到观测屏,与光束1形成干涉。光在以太中传播速度为C,地球相对以太的速度为V。光束2和光束1到达观测屏存在一个的光程差。
迈克尔逊和莫雷设想:如果让仪器转动90°,光通过OA、OB的时间差应改变,干涉条纹要发生移动,从实验中测出条纹移动的距离,就可以求出地球相对以太的运动速度,从而证实以太的存在。但实验结果是:未发现任何条纹移动。在此之后的许多年,迈克尔逊-莫雷实验又被重复了许多次,所得都是零结果。
但是通过“三元平衡系统”的概念,对电磁波(可见光)分析,知道电磁波之间的干涉,其实是电磁波中周期性转换的磁场作用的结果。在两束光形成干涉的时候,两束光中的每一个电磁波,其实都可以看成是在一个独立的“三元平衡系统”,而每一个系统之间,在传播的过程中,都存在一定概率的系统间通过周期性磁场相互影响的作用。
所以说,这两束光发生的干涉,整体上不会受到光程差的变化,而发生电磁波整体相互影响的变化。电场波并非一种有形波,而是一种电场和磁场呈现周期性转换的“类波”粒子,因此地磁波出现的干涉条纹,其实不是两束光之间干涉的结果,而是在同一束光传播过程中,电磁波与电磁波之间相互干涉的结果。所以通过转动实验仪器,导致两束光的光程差的变化,并不能从整体上影响其干涉条纹的结果,从而呈现出干涉条纹的变化。
这个结论,其实可以通过量子力学中的实验,“单缝衍射”和“双缝干涉”证明。在量子力学的“双缝干涉”试验中,每一次只发射一个光子穿过双缝之后,光子出现了干涉条纹。这是因为每一次发射的“一个光子”,是一定空间区域内电磁波叠加态,也就是多个电磁波,每一个电磁波在转换为磁场的瞬间发生了相互间的干扰结果。
图4-5,两个单缝衍射条纹叠加在一起之后,形成的类似双缝干涉的条纹。这个结论证明了两束光所呈现出来的干涉条纹,事实上都是各种衍射条纹叠加的结果。如量子力学中,单个光子的双缝干涉实验,也是“单个光子”衍射叠加形成的类似于双缝干涉的条纹。也就是说电磁波其实并不能真正的双缝干涉,所以的光子双缝干涉的实验结果,其实都是光子衍射条纹叠加的结果。
也就是说,两束光中的电磁波不是有形波(横波),横波通过光程差的变化,必然会呈现出的干涉条纹的变化的理论,用“迈克尔逊-莫雷实验”中是否出现了干涉条纹变化的实验结果,去证明在光程差是否发生了改变,反过来证明是否存在以太(绝对静止参考系)的结论不成立。因为在这个试验中光程差的变化,并不会导致光的干涉条纹的变化。
两束光中的每一个电磁波因为自身磁场作用,形成的系统与其他系统间相互干涉影响的概率大小差不多相同。两束光形成的“干涉条纹”,其实也是两束光中无数电场波随机作用的结果。而实验仪器转动导致的光程差的变化,不会改变两束光中无数电场波随机作用的状态,所以转动实验仪器使光程差发生变化,最后形成的干涉条纹,其实并不会产生任何变化。
“干涉条纹”未发生任何可观察的变化,其实并不能反过来证明,转动实验仪器没有光程差的变化,从而去否定以太(绝对静止参考系)的存在。而以太的本质其实就是“绝对静止的物理时空”(关于这一点会在后面的内容中论证),所以在本书中用“绝对静止的物理时空”,而不用“以太”来做绝对静止参考。
“物理时空”是相对于“意识时空”的一个概念。例如“物理时间”就是,此时此刻所经历的每一分每一秒,而“意识时间”就是“现在、过去、未来……”等意识概念。