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光行差印證了光速服從伽利略速度疊加原理

2024-08-27科學

光行差是指與以太同步運動的觀測者觀察到光的方向與同一時間同一地點絕對靜止的觀測者觀察到的方向有偏差的現象。在精細的天文觀測計算中,需要考慮這種光行差引起的星星視位置的影響。

這種現象在天文觀測中表現得尤為明顯,主要是由於地球的公轉和自轉引起的。光行差分為周日光行差、周年光行差和長期光行差三種型別,分別由地球自轉、公轉和太陽系運動引起。

周日光行差——地球自轉造成的光行差,比周年光行差小兩個數量級,約為零點幾角秒;

周年光行差——地球繞太陽公轉造成的光行差,最大可以達到20.5角秒。天文學中定義周年光行差常數(簡稱光行差常數)為k=v/c ,其中c是真空中光速,v是地球繞太陽公轉的平均速度;

長期光行差——太陽系和銀河系在宇宙空間中的運動造成的光行差,包括:

太陽本動造成的光行差,約為13角秒,但方向不變;

太陽系繞銀河系中心公轉造成的光行差,約為100多角秒,但周期很長;

銀河系奔向巨引源造成的光行差。

光行差就是光速在以太中的傳播服從伽利略速度疊加原理的結果。

一束光從太陽系外進入太陽系,進入地球上,地球周圍光的傳播介質以太與地球自轉和公轉同步運動,光的速度疊加地球自轉和公轉速度,這就產生了周日光行差、周年光行差。

一束光從銀河系外進入銀河系,進入太陽系和地球上,因為太陽系周圍光的傳播介質以太與太陽系同步圍繞銀河系中心公轉運動,光的速度疊加太陽系的公轉速度,這就產生了長期光行差。

以周年光行差為例來說明一下:

由於光的傳播介質以太與地球圍繞太陽同步公轉運動,地球上的天文觀測者他所看到的星光方向,就與假設以太不動時所看到的方向不一樣,而是傾向於天文觀測者或者說是地球運動的方向。地球的公轉速度約為30公裏/秒,光速為30萬公裏/秒,由此可以估算出光行差帶來的角度變化約為幾十角秒。

這個時候的光速是真空中光速 c 與地球繞太陽公轉速度 v 的合速度。

也就是說光行差印證了光速服從伽利略速度疊加原理,光行差的光速是大於真空中的光速的,愛因史坦狹義相對論被證偽。

麥可遜-莫立實驗以太風零結果只是因為在地球的表面上以太與地球圍繞太陽公轉同步運動,以及以太與地球自轉同步運動的原因,並不是光速在以太中的傳播不服從伽利略速度疊加原理。

伽利略速度疊加原理用數學公式表達就是:u' = v + u,也就是「伽利略變換」。

光速服從伽利略變換,而不是勞侖茲變換。光速與聲速是類似的。

例如,有一架飛機相對於靜止的地面以速度 v 飛行,而飛機上一個人向機頭說話,聲速是 u ,那麽在飛機外部靜止參照系中觀察,聲速 u' 將是它們各自速度的簡單疊加,即 u' = v + u 。這就是伽利略速度疊加原理,即「伽利略變換」。

而在以速度 v 飛行的飛機內部,聲速仍然是 u ,這是因為飛機中聲波的傳播介質大氣是與飛機同步運動的。我們並不能稱之為這是「聲速不變」,不能認為它不服從伽利略速度疊加原理。

光速也是服從伽利略速度疊加原理的,地球圍繞太陽公轉,太陽系圍繞銀河系中心公轉,銀河系奔向巨引源,在地球上傳播的光的絕對速度(相對於靜止以太——宇宙微波背景放射線)就是這幾個相對速度的疊加。

相對論存在的意義何在?

科學史學家李約瑟曾說:「亞里斯多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念,曾束縛歐洲天文學思想一千多年」。

而愛因史坦的相對論已經束縛世界物理學思想一百多年。