第三章 光行差的解釋

第几个一百天 2024-09-21 11:00 4次浏览 0 条评论 taohigo.com

所謂事實勝於雄辯,實踐是檢驗真理的唯一標準,在邁-莫實驗和光行差這兩個事實面前,愛神選擇瞭尊重事實,於是出現瞭我們今天的相對論。直到今天,反相論不僅沒有消弭,反而愈演愈烈,有星火燎原之勢。那麼,我今天就來揭開光行差的真相,在飯回來審視鐘慢演示圖的失誤。

1725-1728年,英國天文學傢佈拉德雷發現:在同一瞬間,運動中的觀測者所觀測到的天體的視角方向與靜止的觀測者所觀測到的天體的真方向是有差異的。如圖:

在S點看天體O,在靜止狀態下看,是沿著SO看到天體O,視角為∠OSA;如果觀測者處於運動狀態,同樣在S點觀察,那麼他會不自覺的沿著SO’看到天體,他的視角是∠O’SA。也就是說,對於同一個天體,靜止觀察是在O位置,而運動觀察卻是在O’位置。有的人拿雨點灑落在運動的車窗玻璃上,雨點總是斜向流動的,我覺得這是兩碼事,裡面有著本質的區別。

我們先來演示光行差的形成原因,如圖:

假設在遙遠的太空有一個黃色的星體,發出的光在經歷遙遠的A後投射向觀察者O,在接近O這段區域我們可以用豎向平行的光來表示,分別投來1、2、3、4、5、6、7束光,每一束光包含5個光子(假設)。

在靜止狀態下觀察,O隻需要仰頭向上看,首先1號光子進入眼睛,接著1線的2號光子,3號光子,4號光子,5號光子分別進入眼睛,所以觀察者看到的天體剛好在頭頂豎直方向;

現在O以v=0.5c/s向右運動,首先接收到豎線1的1號光子,歷時0.25s後接觸到2線2號光子;再歷時0.25s接收到3線3號光子;再歷時0.25s接收到4線4號光子;再歷時0.25s接收到5線5號光子,以此類推。結果觀察者接收到的是下面黃色線連接的一系列光子,如圖:

觀察者在從O點運動到O’的過程中所接受到的光子處於TO斜線上面,而靜止觀察接收到的光子是處於BO豎線上面。很顯然,不論我們是逆著OB或者OT方向,都是可以尋到光源的,那麼這兩條線是什麼線呢?對,這就是我們說的光線。

從這幅演示圖也可以看到,∠AOT就是我們說的光行差差角。因為運動,使得我們接收到的光子不是同一批光子,而這些不同的光子因為我們運動組合為我們認為的兩條光線,很顯然這兩條光線不在一條軌跡上,形成瞭一定的交叉角。

作為靜止觀察,我們看到的光線是BO長(2c),歷時2s接收完畢;而作為運動觀察,我們接收到的光線是TO長(2.2361c),但我們同樣隻用時2s接收完畢。很顯然,二者速度不等,這就跟光速不變原理相矛盾瞭,但我們仍然可以看到,光子的速度始終是保持1c/s。所以,光線的速度因為光源、反射點或觀測等情況的不同而有選擇的重新組合一批光子形成新的光線。

可能更讓你吃驚的是,觀察者如果拿一個光譜成像儀,不管你運動與否,所形成的光譜條紋都是一樣的,並無二至。這就是光速不變原理的邏輯出發點,因為誰也沒認清這不是一條光線,看到的是不同的兩條光線。

2021年2月28日星期日 新疆 李洪宇

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