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迈克尔逊-莫雷实验与狭义相对论有什么关系?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-06-05 09:04:19

迈克尔逊-莫雷实验与狭义相对论有什么关系?简而言之,它是没有关系。

为了解释MME, SR需要违反第二个假设,为了补偿这个违反,为了挽救这个理论,添加了长度收缩的特殊假设。这就是它奏效的原因:两个错误等于一个正确。

在MME中违反第二假设。

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MME基本上是两个相互垂直排列的光钟。一个平行于仪器的运动,另一个垂直于或正交于仪器的运动。在正交时钟中违反了第二个假设,但它在SR背景下的平行臂中被正确地使用。

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第二个假设要求光并不是获得源的运动,但这已经发生了SR要解释如果我们要严格遵守第二个假设,然后必须满足两个条件:1)光不获取源的速度,和2)光不会获得源的运动方向。

这颗球回到大炮的原因,以及从移动的船上落下的球与桅杆保持一致的原因是一样的。

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在每一种情况下,球保持着源的运动。如果没有这个,在每种情况下,球都会落在源的后面,因为1)球没有获得源的速度,2)球没有获得源的运动方向。对于一个重复的过程,例如下面的第一个图,这将意味着循环是不可能的,这可以通过下面的第二个视图来证明。

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上面的图片演示了光如何在第二个假设下表现,因为它不获得光源在速度或方向上的运动。从本质上讲,一个运动中的、垂直于其运动方向的光钟不应该仅仅基于第二个假设而滴答作响。

有些人可能会插话说:“光是一种波,它会以圆形的形式扩展。”虽然这是正确的,但它假设光和波一样不能聚焦。激光可以聚焦到一束细光束上,就像扩音器可以聚焦声音一样,任何人都可以证明如果他们垂直于扩音器,他们几乎什么都听不到。这意味着,尽管光束可能在更长的距离内发散成一个锥,但会有一个低于光速的相对速度和距离,镜子将在光锥区域之外。换句话说,时钟不会滴答滴答地转动,而且将光的射线近似模型转换为光的波动模型并不能改善该理论的前景。

此外,如果你要寻找一个用来解释时间膨胀的光时钟的图像,例子如下:

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首先要注意的是,对光没有类似波的描述。就像前面的大炮和船的例子一样,它要求光获得源的速度和它的运动方向,因为光始终与源和镜子保持在一条直线上。这显然违反了基于前面列出的标准的第二项假设。

为了证明光确实获得了光源的速度,这比方向违反不明显,我们只需要将光速分解成矢量分量。根据第二个假设,光速在参照系中是恒定的,所以在这个特例中,光速c,是速度的大小。对于一个正交时钟,速度有一个x和y分量。为了让时钟工作,它要求光的x分量的速度与光源和镜子的速度相匹配,如最后的图所示。这使得速度的大小对于速度的y分量来说越来越小。因此,时钟在正交方向会变慢,因为光的上升和下降的速率与光源的运动有关。

最终的证明是,如果一个源达到了光速,时间就会停止,因为保持与时钟一致所需的速度的x分量没有给y分量留下任何速度。时间会变慢,甚至停止,因为这些时钟违反了第二个假设。

确定正交方向时钟的时间膨胀的公式为:
 

T = 2L/(c²- v²)^ 1 / 2


在这种情况下,L = y,没有明确说明的是,这个方程的分母等于Vy,也就是光速的y分量。简单地说,T = y/Vy,钟表的减速完全依赖于改变光的速度的y分量,而严格地保持速度的x分量,以及光源的方向性。

让这个变化更明显的是分母,等于Vy,也等于c除以洛伦兹因子。在移动坐标系中,Vy=c,而在移动坐标系中,Vy ' =c /gamma。实际上,Vy ' = Vy/。正确地说,对于一个移动的观察者来说,正交时钟跳动得更慢,因为Vy收缩了洛伦兹因子。这是光获得光源运动的直接结果,收缩了光速度的y分量。

从上面的解释可以明显看出,一个正交时钟不应该滴答作响。唯一可能的解释是,通过将静止的光的Vy分量分开来得到Vy。为了解释迈克尔逊-莫雷实验,维在帧间收缩。在我看来,这似乎是正确的,但在SR的背景下是完全错误的。
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