光行差是指与以太同步运动的观测者观察到光的方向与同一时间同一地点绝对静止的观测者观察到的方向有偏差的现象。在精细的天文观测计算中,需要考虑这种光行差引起的星星视位置的影响。
这种现象在天文观测中表现得尤为明显,主要是由于地球的公转和自转引起的。光行差分为周日光行差、周年光行差和长期光行差三种类型,分别由地球自转、公转和太阳系运动引起。
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;
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k=v/c ,其中c是真空中光速,v是地球绕太阳公转的平均速度;
长期光行差——太阳系和银河系在宇宙空间中的运动造成的光行差,包括:
太阳本动造成的光行差,约为13角秒,但方向不变;
太阳系绕银河系中心公转造成的光行差,约为100多角秒,但周期很长;
银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传播服从伽利略速度叠加原理的结果。
一束光从太阳系外进入太阳系,进入地球上,地球周围光的传播介质以太与地球自转和公转同步运动,光的速度叠加地球自转和公转速度,这就产生了周日光行差、周年光行差。
一束光从银河系外进入银河系,进入太阳系和地球上,因为太阳系周围光的传播介质以太与太阳系同步围绕银河系中心公转运动,光的速度叠加太阳系的公转速度,这就产生了长期光行差。
以周年光行差为例来说明一下:
由于光的传播介质以太与地球围绕太阳同步公转运动,地球上的天文观测者他所看到的星光方向,就与假设以太不动时所看到的方向不一样,而是倾向于天文观测者或者说是地球运动的方向。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。
这个时候的光速是真空中光速 c 与地球绕太阳公转速度 v 的合速度。
也就是说光行差印证了光速服从伽利略速度叠加原理,光行差的光速是大于真空中的光速的,爱因斯坦狭义相对论被证伪。
迈克尔逊-莫雷实验以太风零结果只是因为在地球的表面上以太与地球围绕太阳公转同步运动,以及以太与地球自转同步运动的原因,并不是光速在以太中的传播不服从伽利略速度叠加原理。
伽利略速度叠加原理用数学公式表达就是:u' = v + u,也就是「伽利略变换」。
光速服从伽利略变换,而不是洛伦兹变换。光速与声速是类似的。
例如,有一架飞机相对于静止的地面以速度 v 飞行,而飞机上一个人向机头说话,声速是 u ,那么在飞机外部静止参照系中观察,声速 u' 将是它们各自速度的简单叠加,即 u' = v + u 。这就是伽利略速度叠加原理,即「伽利略变换」。
而在以速度 v 飞行的飞机内部,声速仍然是 u ,这是因为飞机中声波的传播介质大气是与飞机同步运动的。我们并不能称之为这是「声速不变」,不能认为它不服从伽利略速度叠加原理。
光速也是服从伽利略速度叠加原理的,地球围绕太阳公转,太阳系围绕银河系中心公转,银河系奔向巨引源,在地球上传播的光的绝对速度(相对于静止以太——宇宙微波背景辐射)就是这几个相对速度的叠加。
相对论存在的意义何在?
科学史学家李约瑟曾说:「亚里士多德和托勒密僵硬的同心水晶球概念,曾束缚欧洲天文学思想一千多年」。
而爱因斯坦的相对论已经束缚世界物理学思想一百多年。