建立牛顿绝对时空观的原理.doc

建立牛顿绝对时空观的原理周家军(zhoujiajun)（家庭地址:广西陆川县良田镇冯杏村22队,邮编:537717）（目前所在地:广西柳州市,电子邮箱:zhoujiajun198204@）摘要:从麦克斯韦电磁方程组里电磁波传播速度的计算公式里,可推论出光线传播速度所选取的对应参照系问题及其两个重要性质,即光速不变原理和光速惯性原理.根据伽利略坐标变换,就可以建立牛顿绝对时空观.以太是存在的,人们已经在一些实验中部分证明了.只要人们稍微改变一下思维方式,就可以在实验中完完全全的证明出以太.通过对几个著名的以太实验的剖析,能够使大家很清楚的认识到,为什么有的实验相对于以太的运动可测,而有的实验相对于以太的运动不可测的原因.关键词:电磁波传播速度计算公式; 传播介质;光速不变原理;光速惯性原理;光速度速度叠加原理;斐索流水实验;霍克实验;“迈克尔逊—莫雷”光干涉实验;时间测量.1.光线传播速度的相对参照系从麦克斯韦电磁方程组里可得出电磁波的速度v=,光线是电磁波的一种,光线的传播速度是以哪个物体为参照系呢？由这一式子里可看出,如果光线是在玻璃里,根据玻璃的磁导率μ玻璃和电容率ε玻璃,可以得出玻璃里的电磁波的速度c玻璃,它以玻璃为参照系;如果光线是在水里,根据水的磁导率μ水和电容率ε水,可以得出水里的电磁波的速度c水,它以水为参照系;如果光线是在空气里,根据空气的磁导率μ空气和电容率ε空气,可以得出空气里的电磁波的速度c空气,它以空气为参照系.如果光线是在真空时,根据真空的磁导率μ真空和电容率ε真空,可以得出真空里的光传播速度c真空,它就是以真空为参照系.2.光线传播的重要性质从麦克斯韦电磁波方程组里,可得出光线传播速度的两个重要性质.2. 1、光线传播重要性质之一,——光速不变原理.光线在哪个介质里传播,光速度就是以哪个介质为参照系.在介质里的光线传播速度是一个恒定值,是由该介质的性质所决定的,它只与该介质的磁导率μ、电容率ε有关,与光源运动状态无关,与接收者的运动状态也无关,这即是光速不变原理.2. 2、光线传播重要性质之二,——光速惯性原理.从光线在介质里的传播速度是一个恒定值里可看出,光线传播没有惯性,与发射体（光源）运动状态无关,不遵循惯性速度叠加原理.光线没有质量,所以光线传播不具有惯性.3.光速度的速度叠加原理光速度的速度叠加原理和光速惯性原理并不相同.光速惯性原理是说光线传播没有惯性,不遵循惯性速度叠加,是针对发射体（光源）而言.光速度的速度叠加原理用于伽利略坐标变换,是针对接收者而言.光线在介质里传播,随介质的运动而运动.当观察者和介质在相同惯性系时,观察者观测到的光速度为介质里的光线传播速度.光线传播没有惯性,与发射体（光源）运动状态无关;当观察者和介质不在同一个惯性系时,对于观察者来说,光线传播速度遵循伽利略坐标变换,测量的光速度呈现出速度叠加性,他测量到的光速度为介质运动速度矢量和介质里的光速度矢量之和,即为速度叠加原理.4.以太、绝对静止参照系的存在形式讨论以太、绝对静止参照系的存在形式,需要建立一个简单的宇宙模型,即:宇宙无形,空间有形;宇宙无边,空间有边;宇宙无限,空间有限.宇宙是个无限大的体积,没有形状,没有边界,也没有运动,宇宙就是绝对静止物,任何一点都可作为宇宙的中心点.空间的体积是有限的,有形状,有边界.质量物质的存在,是空间存在的表达形式.宇宙间没有任何质量物质的地方即为真空,亦可说真空被我们称之为以太的物质所填充.真空即为绝对静止参照系,绝对静止参照系即为真空.光线在真空里传播,光速度以真空为参照系,亦是以绝对静止参照系为参照物.5.建立牛顿绝对时空观的四个原理:5.1、物理定律在任何惯性下都保持不变;5.2、伽利略坐标变换适用于任何惯性系;5.3、光速不变原理及光速惯性原理;5.4、光速速度叠加原理.6.分析以太测量实验,解析牛顿绝对时空观原理.在历史上,人们做了很多以太测量实验,有肯定以太的,也有否定以太的.通过对几个著名的以太实验的剖析,能够使大家很清楚的认识到,为什么有的实验相对于以太的运动可测,而有的实验相对于以太的运动不可测的原因,以及实现可测量以太存在的实验方法.6.1菲索流水实验在这个实验里,有两个惯性系:一是空气惯性系,即地面静止惯性系;二是流水惯性系.光线在空气里传播,观察者(仪器)是在空气惯性系里.因为空气是静止的,观察者(仪器)和光线传播介质（空气）在同一个惯性系里,光线没有惯性,不呈现出速度叠加性.光线在流水里传播,流水相对于观察者(仪器)以速度v流动,观察者(仪器)和光线传播介质（流水）不在同一个惯性系里,光线传播符合速度叠加原理,为流水速度矢量和光线速度矢量之和.假若光束1和流水方向相同,光束2和流水方向相反.光束1、光束2的光程又分别由两部份组成,一个是在空气里传播的光程,一个是在流水里传播的光程.若光线在空气传播的长度为L空气,流水长度为L水,光束1在空气传播的时间为t11,在流水传播的时间为t12,光束2在空气传播的时间为t21,在流水传播的时间为t22,光线在空气里的速度为c0,光线在静止水里的速度为c水,流水速度为v.那么可分别列出光束1、光束2的传播时间:光束1在空气的传播时间为:t11=光束1的流水相对光速度=c水+v=(是介质水的折射率,下同),在水流的传播时间为:t12==光束2在空气的传播时间为:t21=光束2的流水相对光速度=c水-v=,在水流的传播时间为:t22==流水相对光速度=c水+v=光束1、光束2的传播有时间差,为:Δt=∣(t11+t12)- (t21+t22)∣=∣( +)-(+)∣=空气是静止的,光束1、光束2在空气传播路径没有光程差.水是流动的,在流水传播路径有光程差,为:N=c水*Δt = *=由此可见,光的相干只和流水速度有关,与空气无关（因为空气是静止的）,与仪器的摆向也无关.当流水速度为v=0时,两者光程差N=0,没有产生干涉条纹;当流水速度为v≠0时,两者光程差N≠0,就产生了干涉条纹.水速v越大,光程差就越大,可观测的干涉条纹就越明显,亦即说流水拖动了以太.这就很好的解释了菲索流水实验和霍克实验.若将流水换成其他介质,比如空气流或其他液体、气体流,同样会有相同的情况发生.特别是换成空气流时,此时n=1,干涉条纹就只与空气的流动速度有关.如果空气是静止的,以太不会被空气拖动,只有当空气有流动时,空气才会拖动以太.若将流水换为真空,则观测不出干涉条纹.这是因为两束反方向的光束在真空管里的传播时间相等,光程差N=0,所以不会出现干涉条纹.（证明略）若要用菲索流水实验观察到以太风的存在,必须将其的一段水平管（上段或下段）取消,这样两束反方向的光束在真空管里的传播时间才不相等,光程差N≠0,才能有干涉条纹出现,这就是霍克实验.6.2用霍克实验测量以太风的方法将盛水的玻璃管改为真空的玻璃管,把玻璃管置于和地球运动速度方向平行的位置.假若光束1在玻璃管内的传播方向和地球运动速度方向相同,光束2在玻璃管内的传播方向和地球运动速度方向相反.光束1、光束2的光程又分别由两部份组成,一个是在空气里传播的光程,一个是在真空玻璃管里传播的光程.若光线在空气传播的长度为L空气,真空玻璃管长度为L管,光束1在空气传播的时间为t11,在真空玻璃管传播的时间为t12,光束2在空气传播的时间为t21,在真空玻璃管传播的时间为t22,光线在空气里的速度为c0,光线在真空管里的速度为c,地球运动速度为v.那么可分别列出光束1、光束2的传播时间:光束1在空气的传播时间为:t11=光束1在真空玻璃管的传播时间为:t12=光束2在空气的传播时间为:t21=光束2在真空玻璃管的传播时间为:t22=光束1、光束2的传播时间差为:Δt=∣(t11+t12)- (t21+t22)∣=∣(+)-(+)∣=空气是静止的,光束1、光束2在空气传播路径没有光程差.地球是运动的,光束1、光束2只在真空传播路径有光程差,为:N=c*Δt =c *=6.3、“迈克尔逊—莫雷”的光干涉实验在这个实验里,两束光线都是在静止空气里传播,仪器和空气都是在同一个惯性系下,光线传播速度遵守光速不变原理,两束光线的行程都是相等的,不可能有行程差,干涉条纹没有产生,观测不到以太风,那是必然的.若要观测到以太风的存在,必须在地球地面的真空环境里,将仪器置于真空,使光线在真空里传播,两束光线才产生行程差,干涉条纹才会出现.假若光束1垂直于地球运动速度方向传播,光束2平行于地球运动速度方向传播,且与地球运动速度方向v相反.光束1传播的时间为t1,光束2传播的时间为t2,光臂长度为s.因为光线在真空（以太）中传播,相对绝对静止参照系运动.仪器在地球表面,跟随地球一起以速度v相对绝对静止参照系（以太）运动,也可以说绝对静止参照系（以太）以速度v相对仪器（地球）反方向运动.仪器和以太不是在同一个惯性系里,光线传播速度符合速度叠加原理.光束1因为垂直于地球运动速度方向,光线传播相对光速度=c+0=c,光束1传播的时间为:t1=(因为地球运动速度的影响,光束1的发射光束和反射光束不在同一条直线上,不重归于一点,而是形成一个等腰三角形.若要发射光束和反射光束重归于一点,光束1就要和地球运动速度方向倾斜,如此一来,光线传播相对光速度就要受到影响,这是一个很复杂的问题,在此忽略不考虑.)光束2在发射段,光线传播相对光速度=c+v,在反射段,光线传播相对光速度=c-v,光束2传播的时间为:t2==光束1、光束2传播的时间差为:Δt=∣t1-t1∣=∣-∣= 光束1、光束2传播的光程差为:N=c*Δt=c*=有一种可行的方法，就是在光束2路径设置一段长度为L的真空玻璃管，光程差只和玻璃管的长度有关，光程差为:(推导略)N=≈6.4在地球地面,利用高精度时钟测量光线在真空的传播时间.光线的传播时间测量,也就是光线在真空传播速度测量.光线的传播方向不同,光线传播的相对光速度也不同.两束反方向的光线传播,在相同的长度内,测量到的光线传播时间是不相同的.长度越长,差别就越大.***完***参考文献:1、周家军 《根据声音和光线在三种方式下的速度测量,对比声音和光线传播的相似性,以及光线的传播特性,充分论证出绝对静止参照系的存在以及其证明方法.》,请务必翻阅.2、《霍克实验》 （学习网）网站。