阐述参照系论光速相对性和绝对静止参照系联系

摘要：这是一篇关于爱因斯坦相对论中光速公设的实验文章，但随着实验的不断进行，结果发现了光子动态惯性的存在。迈克耳孙-莫雷实验测定了光的速度，得出了两点结论：第一，光是相对于光源速度不变；第二，光在空虚太空中速度不变。相对论中，把光速在空虚太空中速度不变当成公设，但始终没有得到科学验证，本文从测定光在垂直于光的运动方向上的运动状态，将迈克耳孙-莫雷实验结果中的两种推测，通过实验进行了进一步地求证确证，实验结果表明，光是相对于光源速度不变，而不是在空虚太空中速度不变。光存在动态惯性，即光源从一个运动的圆盘边缘发出的光，光的运动方向与圆盘旋转轴平行，那么光照射到接收耙上形成一个圆，这个“光”圆的直径随着圆盘转速的不断增大而增大，即光具有惯性向着离心方向运动。
关键词：相对论；光；光速；参照系。
Demonstrating the relationship of the velocity of light with 源于：电大毕业论文www.618jyw.com
the absolute static inertia system
─the experiment was found that the presence of photon dynamic inertia
Hefie University of Technology postgraduate student ChaoYan
Abstract：In general theory of relativity by Einstein， the postulate about velocity of light； the light always goes ahead rectilinear propagation in affixed speed C in the void space， the speed has nothing to do with the motion state of the emitter. That is the velocity of light in the void space is absolute constant at propagation .so then， the absolute constant will makes the light become the absolute static inertia system in the coos .the only existing absolute static inertia in the general theory of relativity .we can also survey the absolute motion state of everything in the coos including the earth by this absolute static inertia system. But in the Experiment， the results of the Experiment he proved that the velocity of light changes with the change of motion state of the light emitter.
Key words： relativity theory；photon；velocity of light；frame of reference
序言
相对论中关于光速公设的理解：相对论中，光速是一个公设。可以这样来理解：光速的公设和声音在空气中的传播具有相似的特性。如果把地球上的空气假设为静止的理想状态（在这里可以空气假设为虚拟的“以态”），那么声音传播的速度即声速在空气中就是“绝对”的，声速相对于空气的速度不变，即声速在空气中任何方向上，传播的速度都是相等的，与声源的运动状态无关。这和光在空虚太空中传播的光速是绝对的性质是一样的。声速在垂直于声速传播的方向上的特性和光速在垂直于光速传播的方向上也有相同的特性，根据这一特性就可以测出运动物体在空气中移动的速度，光速也是这样
光速的公设，全世界都认为是“正确”的假设，但毕竟是假设，为了力挺爱因斯坦的相对论，为了证明光速的公设是正确的，设计了本实验装置，目的为了用实验证明光速公设是正确的，如果成功了，那也非常有意义。但不断实验的结果却是反证的，所以，相对论可能要重新定义。

1.0原理：

1.1 如图1-1 （figure 1-1）L为10米长的刚体，在L的左端放置激光发光体光源（红色光）A，刚体右端放置光源接收耙B。
下图1-1（1） （figure 1-1）为上面图1-1 （figure 1-1） 的竖放位置图。B为接光耙的放大图（如图上箭头所示）。图1-1（1）称为装置D。
从光源A发出的光，经聚焦镜头，将光聚焦在光源接收耙B上，形成光斑。

1.2 如图1-2 （figure 1-2）

图1-2 （figure 1-2）为遮光板C，在遮光板C的有一个透光孔N3。

1.3 如图1-3 （figure 1-3）

装置D以速度V→向右作均速运动，当D运动到遮光板C时（遮光板C为完全静止状态），由于遮光板档住了光，所以，在装置D的光源接收耙B上没有光斑出现（如图A1位置），而当且仅当装置D运动到遮光板小孔N3的位置时，从光源A发出的光可以透过遮光板小孔N3，向装置D的光源接收耙B传播过去，但由于光具有一定的速度，这时光还没有到达接收耙B，因此在接收耙B上还看不到光斑（如图A3的位置），只有当装置D运动距离h后，当装置D到达A3-1的位置时，光才到达光源接收耙B，此时在光源接收耙B上才形成光斑。这时就有两种情况出现：
1.3.1 如图1-3 （figure 1-3）， 光具有的特性，即随着光源运动状态的改变而改变，当装置D运动到A3-1的位置时，光才到达接收耙B，这时光在A3-1位置的光源接收耙D上形成光斑，如图在A3-1位置上形成的红色光斑所示。

1.3.2 如图1-3（1） （figure 1-3）所示：

如同爱因斯坦相对论中所说，根据光传播的特性，光在垂直于光的运动方向上，不以光源运动状态的改变而改变，具有独立性，所以，光在装置D运动到A3-1的位置时，光在A3的位置时的光源接收耙B上形成光斑（如图红色光斑所示），这时有：
= （C为光速，C⊥V，即C的运动方向和V的运动方向垂直）
由于L，h，C都为定值，所以：
V=
这个V为绝对运动状态，也就是说，测出的V是反应装置D在宇宙中的绝对运动状态，即光充当了绝对静止参照系。
1.3.3如图1-3（1）figure 1-3，现在假设该装置在地球上的空气中，从光源A发出的是声音，是一种超高频的声音（这样的声音可以一束一束的发射出来）。装置D移动的速度为780m/s（即为二倍音速）。
那么，很容易得出，当D移动到A3-1的位置时，声音因为与声源的运动状态无关，声音才到达A3位置的B点，这时h=20m。而在A3-1的B点位置永远也收不到声源发出的摘自：毕业论文摘要范文www.618jyw.com
声音的，这和上面光速的运动物性是一样的。

1.4 如图1-4 （figure 1-4）

在遮光板上设 个小孔，不难分析得出，当装置D经过每个小孔时，所产生的情况，和装置D经过小孔N3时所产生的况情完全相同。结果如

1.3.1和3.2所述。

现在设，当 →∞，即当 趋近于无穷大时，装置D经过每个小孔所产生的情况也和当装置D经过小孔N3时所产生的情况完全相同。
这时，遮光板就成了完全透明的了，也就是说有遮光板和没有遮光板，所产生光斑的测量结果只有两种，就是如同

1.3.1和3.2所述完全相同。

2.0 实验设计

根据上面的原理，地球的赤道就是一个大的园，我们设置了如下的实验，设银河系为参照系A，我们所在的地球是参照系B，地球自转的速度为5公里/秒，地球绕太阳公转的速度为30公里/秒，地球绕太阳公转的运动速度刚好是光速的万分之一。太阳系在银河系中的运动速度为240公里/秒，其速度为光速的万分之八。即当光在垂直于地球绕太阳公转的方向上，传播1万毫米（10米）时，地球在绕太阳公转的轨道上，刚好前进1毫米。为此，在地球赤道，南北方向上，设置一个10米（1万毫米）长的刚体，在刚体的一端固定一个发光源，另一端固定一个接收光斑的接光耙，如图（1），图1-1 （figure 1-1） 和图1-1（1）（figure 1-1）所示。
2.1 上图（1）中，先假设ABC为一个总体，在宇宙中是绝对静止不动的，那么，从A点发出的光，经过AO（AO=L= 10m ）的距离时，刚好照在了O点位置。
2.2 .1 现在假设ABC整体，以速度v垂直于AO方向向上匀速运动，那么，从A点发出的光，经过AO=10m长的距离后，时间已过去了Δ t，（Δ t=10m÷（3×108/S），这时整体ABC已向前移动了距离OC，OC= Δ t×v （毫米）。当v=30公里每秒时，OC=1mm。光斑落在C点。

2.2 现在再让整体ABC，以速度-v速度运动，即向下运动，同样得：

Δt=（ 10m）÷（3×108m/s），OB= Δ t×（-v），当速度 | v |=3×108/s，OB=1mm。此时光斑落在了B点。
由以上分析可得，地球在不断的自转，每隔12小时，即地球自转180度时，在地球上，沿地球绕太阳公转轨道方向上，方向刚好相反一次。因此，在地球赤道，南北方向上，在BC接光耙上，光的移动轨迹在24小时内，是一个直径为2毫米的椭圆。如图（figure 3a）。

3.0 材料和方法

3.1 材料

发光二极管晶体激光手电筒一只，发光孔径设计为0.3毫米，发光波长为630—680纳米。10米长的刚体一根。水平仪一个。指南针一个。小木板一块。铅笔一支，iphone手机一部。钉子，细绳若干。实验室一间，位置大约为东经48度，北纬30度。硬纸壳，白纸若干。

3.2 方法

3.2.1 将激光手电筒的发光孔用硬纸壳遮住，在上面开1小孔，孔的直经为0.3毫米。将手电筒，开关，1.5v三节电池，固定在刚体的一端，并使其固定不动。在10米长的刚体另一端，用钉子固定一块木板，贴上几何方格纸，作为接光耙如图1-1 （figure1-1）和图1-1（1） figure（ 1-1）。打开手电筒，在接光耙上形成了红色的光斑图像，如图3-1（figure 3-1）。
可以获得光斑的直经小于6毫米的光斑，光斑边缘清晰可见，易于测量，图中方格：高×长=

2.67mm×86mm。

根据光斑边缘的移动情况，可以准确测量光斑移动2mm距离的情况。
实验误差小于0.4毫米，所以，在10米长的刚体上，能够准确测定地球沿太阳公转的速度。
3.

2.2 将10米长的刚体中间固定在一个支架上

这样做的目的是为了测量光斑移动的准确性，通过长期观察可知，如果将光源和接收光斑的接光耙分别放以10米长的两个地点，地球会因为微弱的地震而引起光斑的无序移动，或者一个50m远的公路上行驶的10T的卡车的震动都能引起光斑的移动。影响了测量结果的准确性。
如图（2），打开激光电筒，使光束保持水平，南北方向，在接光耙上记录光斑的位置。再将钢体旋转180度，使得光束还保持水平方向，但光源与接光耙的位置对调，记录光斑的位置。

4.0 实验结果

4.1将10米长的刚体，水平南北方向固定，每隔6小时记录一次光斑的位置，长期观察，记录光斑移动情况。

4.2在三维空间，x轴，y轴，z轴方向上

分别在X、Y、Z轴方向上，根据3.2.2中图（2）的原理，测量光斑移动情况，再将测量装置D如图1-1 （figure 1-1）和图（2）旋转180度，再测量光斑的情况，如此反复多次分别测量三维空间的X轴、Y轴、Z轴三个方向分量上光斑的移动情况，记录光斑的位置。
根据现有的资料可知：太阳系在银河系中的运动速度为240公里/秒，那么10米长的刚体上，光斑的移动距离在X、Y、Z三个轴中的某一个轴上移动的距离应为OB=OC=8毫米，双向即为BC=16毫米，即BC=

1.6厘摘自：本科生毕业论文www.618jyw.com

米，这是一个很大的可测移动距离。

5.0 实验结果和讨论

5.1实验结果

经过反复实验，测得10米长刚体上的光的运动状态，光从光源传播到接光耙，在接光耙上形成了光斑，光斑的移动位置，均在0.4毫米以内，可以确定，光斑的位置没有移动。

5.2 讨论

根据爱因斯坦的相对论中光速的公设，实验原理是测定光在垂直于光的传播方向上的运动状态。得到的实验结果，说明了两种可能：
5.

2.1地球是宇宙的中心，是绝对静止的。

5.2.2光在垂直于光的传播方向上，是随着发光体的运动状态的改变而改变的。光速是相对于光源不变的。

6.0 结论

根据以上的实验结果，就可以分析出如下的结论：光具有动态惯性，即光源从一个运动的圆盘边缘发出的光，光的运动方向与圆盘旋转轴平行，那么光照射到接收耙上形成一个圆，这个“光”圆的直径随着圆盘转速的不断增大而增大，即光具有惯性向着离心方向运动。
6.1如图（figure 6-1），设园A和园B通过轴 连在一起，当园A逆时针旋转时，园B也通过轴 带动一起旋转，C为遮光片，遮光片C固定不动，在遮光片C上有一个透光孔C’。
在园A上有一个光源A’，发出红光，遮光片C上有小孔C’，当光源A’，和C’小孔相对时，光源A’ 发出的光可以通遮光片C上的小孔C’照射到园A上，形成光斑B’，如图（figure 6-1）。
6.2如图（figure 6-2），当园A和园B以衡速u逆时针旋转时，只有当光源A’转到遮光片C上的小孔C’的位置时，光才可以透过小孔C’向园B发出光，由于光有一定的速度，所以在园B上产生光斑的情况只有如下两种状态：
6.2.1当园A的光源A’转到A1’的位置，同时，园B也旋转同样的角度，光斑B’转到B3’位置时，光才到达园B，在园B上形成光斑B2’。这种情况说明光在空虚太空中速度不变，即不随光源运动状态的改变而改变。
6.2.2如图（figure 6-3），光的运动状态是随着光源运动状态的改变而改变，即光在沿着园A运动的切线方向上具有贯性，也就是说当光源A’转到A1’ 位置的时候，光源A’透过遮光片C上的小孔C’发出的光才到达园B，这时光斑落在了园B切线向方上，形成红色的光斑B1’。这就说明光是相对于光源速度不变的，即光随着光源运动状态的改变而改变。
6.3在上述的原理中，1.2.1中的情况，可以通过测量光源A’相对于遮光片C静止时在园B上形成的光斑B’的位置，和当光源A’相对于遮光片C以速度u逆时针旋转时，在园B上形成的光斑B2’的位置的距离，如图figure 6-2中 的长度计算出u的速度。
在1.2.2中的情况，可以看出，当光源A’相对于遮光片C以速度u逆时针旋转时，在园B上形成的光斑的轨迹是一个“红色”的园D，如图figure 6-6。
那么可以得出：当园A携光源A’以速度u逆时针旋转时，光源A’通过遮光片小孔C’向园B发出的光，在园B上形成园D的直径随着速度u的增大而变长。因为当u增大时， 的距离会增大。通过测量园D直径的大小变化可以计算出u的速度。
6.4上述1.3中的情况可以看出，无论哪种情况，当园A和园B逆时针旋转时，光斑的位置就不可能再落在原来的位置上，而是产生了一个距离。如图中的 和 的长度。
6.4.1如图（figure 6-4），在figure 6-4（1）中，在遮光片上设有四个小孔： ，当园A和园B逆时针旋转时，园A上的光源A’透过遮光片小孔 ，发出的光照射到园A上，产生的红色光斑情形是：透过 ，三个小孔发出的光照射到园A上形成的红色光斑的情况和透过小孔 C1’所形成的红色光斑的情况是相同的。
同理，可得figure 6-4（2）的情况。
Figure 6-4（1）中为光速在空虚太空中速度不变；figure 6-4（2）为光速相对于光源速度不变。
6.4.2如图（figure 6-5），在遮光片上设有 个小孔，那么同样可以得到，从 个小孔发出的光照射到园B上，和从 小孔发出的光照射到园B上形成红色光斑的情况也是相同。
当 中，n→∞时，光源A’透过每个遮光片上的小孔发出的光照射到园A上形成光斑也和遮光片小孔 上发出的光照射到园A上形成光斑相同。这时遮光片上的小孔 在遮光片C上就形成了一个透明的园圈。
由此得出，没有遮光片和有遮光片，园A上的光源A’向园B上发出的光照射到园B上形成光斑，上面所述的

1.

2.1中和2中两种状况完全相同。

6.5如上所述可以得到： 6.5.1根据实验结果，如图（figure 6-6），地球为一个大圆圈，其半径为： =6370km=63700000m，地球在沿太阳公转方向上的线速度为： =30km/s=300000m/s，当AB=10m时， = 6370km， = - =0，所以可得光班没有移动。光的动态惯性在此实验中无法测量。
6.

5.2如图（figure 6-6）所示：

当半径 =1cm=0.01m，AB=100m，速度u旋转速度达到光源A’的线速度 =3000m/s时，根据以上实验结果的推导，在接光耙B上，光斑形成光圆圈的半径为： = cm，比静止时直径为： =1cm大。当光相对于光源速度不变时，园A和园B以速度u逆时针旋转时，在园B上产生的红色光斑就会产生 = -1=0.414cm的距离。即会产生一个大于园B的一个园D。得到光的动态惯性存在的实验证据。
通过测量光在垂直于光运动方向上的运动状态的实验，结合迈克耳孙-莫雷实验的结果，共同证明了光速的相对性。
迈克耳孙-莫雷实验的结果，证明光速只有两种可能性，第一是证明光速可能是相对于光源不变；第二是证明光速在空虚太空中，即虚拟“以太”（虚拟的绝对静止参照系）中，是绝对不变的。
通过测量光在垂直于光运动方向上的运动状态的实验，证明了光速相对于光源不变性，从而肯定了迈克耳孙-莫雷实验结果的第一种可能性，而排除了迈克耳孙-莫雷实验结果的第二种可能性。
这就使相对论中关于光速的公设不再是公设，而是由迈克耳孙-莫雷实验，和测量光在垂直于光运动方向上运动状态的实验共同证明，光速是相对于光源不变的事实。
参考文献：
范岱年等.爱因斯坦文集第二卷.商务印书馆.1977年
李启斌.天体是怎样演化的.中国青年出版社.1979年4月北京第一版
[3]张振瀛.薛淑贞.物理学.陕西科学技术出版社.1985年
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