第三章 光行差的解释

所谓事实胜于雄辩,实践是检验真理的唯一标准,在迈-莫实验和光行差这两个事实面前,爱神选择了尊重事实,于是出现了我们今天的相对论。直到今天,反相论不仅没有消弭,反而愈演愈烈,有星火燎原之势。那么,我今天就来揭开光行差的真相,在饭回来审视钟慢演示图的失误。

1725-1728年,英国天文学家布拉德雷发现:在同一瞬间,运动中的观测者所观测到的天体的视角方向与静止的观测者所观测到的天体的真方向是有差异的。如图:

在S点看天体O,在静止状态下看,是沿着SO看到天体O,视角为∠OSA;如果观测者处于运动状态,同样在S点观察,那么他会不自觉的沿着SO’看到天体,他的视角是∠O’SA。也就是说,对于同一个天体,静止观察是在O位置,而运动观察却是在O’位置。有的人拿雨点洒落在运动的车窗玻璃上,雨点总是斜向流动的,我觉得这是两码事,里面有着本质的区别。

我们先来演示光行差的形成原因,如图:

假设在遥远的太空有一个黄色的星体,发出的光在经历遥远的A后投射向观察者O,在接近O这段区域我们可以用竖向平行的光来表示,分别投来1、2、3、4、5、6、7束光,每一束光包含5个光子(假设)。

在静止状态下观察,O只需要仰头向上看,首先1号光子进入眼睛,接着1线的2号光子,3号光子,4号光子,5号光子分别进入眼睛,所以观察者看到的天体刚好在头顶竖直方向;

现在O以v=0.5c/s向右运动,首先接收到竖线1的1号光子,历时0.25s后接触到2线2号光子;再历时0.25s接收到3线3号光子;再历时0.25s接收到4线4号光子;再历时0.25s接收到5线5号光子,以此类推。结果观察者接收到的是下面黄色线连接的一系列光子,如图:

观察者在从O点运动到O’的过程中所接受到的光子处于TO斜线上面,而静止观察接收到的光子是处于BO竖线上面。很显然,不论我们是逆着OB或者OT方向,都是可以寻到光源的,那么这两条线是什么线呢?对,这就是我们说的光线。

从这幅演示图也可以看到,∠AOT就是我们说的光行差差角。因为运动,使得我们接收到的光子不是同一批光子,而这些不同的光子因为我们运动组合为我们认为的两条光线,很显然这两条光线不在一条轨迹上,形成了一定的交叉角。

作为静止观察,我们看到的光线是BO长(2c),历时2s接收完毕;而作为运动观察,我们接收到的光线是TO长(2.2361c),但我们同样只用时2s接收完毕。很显然,二者速度不等,这就跟光速不变原理相矛盾了,但我们仍然可以看到,光子的速度始终是保持1c/s。所以,光线的速度因为光源、反射点或观测等情况的不同而有选择的重新组合一批光子形成新的光线。

可能更让你吃惊的是,观察者如果拿一个光谱成像仪,不管你运动与否,所形成的光谱条纹都是一样的,并无二至。这就是光速不变原理的逻辑出发点,因为谁也没认清这不是一条光线,看到的是不同的两条光线。

2021年2月28日星期日 新疆 李洪宇

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