“至于我们所说的光臂,其实就是光源和镜子以及两者之间连线所构成的整体。”
“在任意时刻,光臂的长度是恒定的——或者说在任意时刻,光源和镜子之间的距离是定值。”
“这点也没问题吧?”
回答他的依旧是赞同声。
说完这些。
徐云玩味的看了乔吉亚·特里一眼,嘴角抑制不住的微微翘起了一丝弧度:
“至于这位乔吉亚·特里先生的所谓漏洞,实际上可以分成垂直光路和水平光路两部分。”
“虽然他绝大部分的思路是在讨论垂直光路,我们还是要先讨论一下他在分析水平光路时犯的错误吧,麦克斯韦!”
一旁的小麦闻言神色一震:
“在呢,罗峰先生。”
徐云朝他打了个响指,将粉笔朝他一丢:
“小麦,你给这位先生整个活,告诉他他到底错在了哪儿。”
小麦闻言点点头,接过粉笔,又看了眼乔吉亚·特里。
思索了半分钟左右,他便在黑板上写下了两个式子:
om1+m1o。
om1+vt1+om1-v(t11-t1)=2om1+v(2t1-t11)
接着在第一个式子后头打了个叉。
在第二个式子后打了个√。
看着黑板上的两道公式。
围观群众中的某位数学教授顿时轻轻抽了一口气:
“嘶……”
小麦所写的内容不多,但现场毕竟有着不少真正的数理大佬,理解能力方面还是拉满的。
他们只是稍微一分析,便立刻理解了小麦的想法。
读过高中物理的同学应该都知道。
一个物体的运动轨迹,在不同参考系中是不同的。
例如假设你在坐火车,你相对于火车的轨迹是一个不动的点。
而你相对于地面参考系的轨迹,却是一条直线。
这个道理同样适用于光路。
以太假设的核心就在于,它认定了光相对于以太的速度是恒定的。
所以如果想比较两束光从光源击中镜子再回到光源所消耗的时间差,选取以太作为参考系更加方便。
小麦的思路便是如此。
当t=0时。
光从光源o点出发。
当t=t1的时候。
光到达镜子。
此时由于整个实验设备相对于以太已经向右移动了一段距离,镜子的位置从m1点变换到了右侧距离vt1的地方。
所以这一段光程的长度是:
om1+vt1。
当光返回光源的时候。
设光在t=t11时返回光源,此时光源已经运动了t11秒。
所以光源的位置是原先o点右侧距离vt11的地方。
这一段的光程便是:
om1+vt1-vt11=om1-v(t11-t1)。
综合两段光路。
在以太参考系中,水平光的光程总长应为:
om1+vt1+om1-v(t11-t1)=2om1+v(2t1-t11)。(应该没算错,要是有错误的地方希望大佬指正哈)
而乔吉亚·特里所写的则是om1+m1o,显然错误。
随后小麦耸了耸肩,指着公式说道:
“其实从这个式子里很容易看出,2t1会明显大于t11,因为光线的去程比回程要长嘛。”
“光线从光源前往镜子一的时候,是在‘追’镜子。”
“而从镜子返回光源的时候,光源是迎着光线运动的。”
“所以叻,光线从光源到镜子的时间比光线从镜子回到光源的时间要长。”
“因此单单从水平光路的推理解释,特里先生您的分析就是错误的。”
乔吉亚·特里张了张嘴,眼中露出了一丝慌乱:
“我……”
不过徐云并没有给他解释的机会,而是接过小麦的话,再次给他补起了刀:
“特里先生,光源,镜子,和成像板,它们的运动方向都是东……或者说正右方——因为相对以太运动嘛。”
“也就是说,光源和镜子一的运动方向是沿着o点与m1点所在的直线上。”
“而镜子二的运动方向,则是沿着m2点和a点所在的直线上。”
“在以太参考系中,由于光线出发的时候瞄准的是a点,当镜子二从m2点的位置平移到a点的时候,光线正好到达a点。”
“接着被镜子反射回b点,如此一来……光程差上其实不存在任何问题。”
“所以特里先生,你所说的漏洞,在数学角度上根本不存在!”
这一次。
不少人也跟着下意识的点了点头。
徐云说的道理非常简单,也很好理解。
比如读者老爷开的汽车有左轮和右轮,左轮和右轮之间的距离,也就是你汽车的宽度。
也就是连接左轮和右轮的传动杆的长度,在任何时刻都是固定的,即便车在运动。
可是在地面参考系中。
运动中左轮现在的位置和右轮两秒后所在的位置、这两个空间位置之间的连线距离,却并不等于你左轮和右轮之间的距离。
假设此时此刻。
有一只小老鼠从汽车的左轮沿着传动杆跑到汽车的右轮,小老鼠相对于地面的运行轨迹是一条斜线。
而这条轨迹的长度,并不等于传动杆的长度。
这就是参考系导致的光程差。
因此在数学上。
迈克尔逊-莫雷实验,已经把光程差给考虑进去了。
当然了。
或许有同学会问:
比起汽车光的速度要快很多,那么这个光程差难道真的不存在任何误差吗?
答案其实是否定的。
但这个数值实在是太小了,小到即便是在光速的计算过程中,也可以被忽略。
这是有实际数据做支撑的现象,来自引力波。
早先提及过。
引力波探测器ligo,说白了其实就是个大号的迈克尔逊莫雷装置。
每一组ligo探测器有两个互相垂直的长臂,利用激光,ligo可以测量两个互相垂直的长臂的长度。
ligo的长臂实际上是高度真空的长管,在每条长臂的两段悬挂着直径34厘米的反射镜。
ligo探测器利用激光干涉,不间断的测量每对反射镜之间的距离,精确度极高。
目前ligo探测器一共建成了两座,分别位于海对面的华盛顿州和路易斯安那州,两地相距3000公里。
引力波以光速传播,因此如果一束可探测的引力波扫过地球,两座ligo探测器探测到信号的时间将有10毫秒量级的时间差。
同时在欧洲,还有两座非常类似的引力波探测器称作virgo,多个探测器联合进行工作。
人类第一次发现双黑洞合并的引力波是在2015年9月14日燕京时间的17点51分,公布于2016年2月11日。
第一次发现双中子星合并的引力波,则是在2017年10月16日。
当时包括华夏在内,多国科学家同步举行了新闻发布会。
接着又观测到了好几次现象,记录的事件名称都是gw+6位数字。
而在gw190521这次事件中,ligo第一次检测到了光程差:
信号源距地球约五吉秒差距——一吉秒差距约相当于32.6亿光年,光程差约为27.3%个原子大小。(doi.org/10.3847/2041-8213/aba493)
顺便一提。
引力波在2015年被发现,2016年2月公布。
接着截止到2017年9月份的gw170814,一共才观测到了4次事件。
也就是平均4个月发现一次。
走进不科学 第586节
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