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第四章 爱因斯坦和狭义相对论(4)

时间的形状:相对论史话 作者:汪洁


要解释MM实验为什么测量不到以太的存在,无非就是下面两种思路:

第一种思路:

假设一:以太是存在的。

假设二:因为某种原因,无法检测出以太。

结果:我们没有在MM实验中检测到以太。

第二种思路:

假设一:以太是不存在的。

结果:我们没有在MM实验中检测到以太。

根据奥卡姆剃刀原理,第二种思路更有可能接近真相,它需要的假设更少。

想到这里,爱因斯坦手上纸烟的烟灰掉落在地上,瞬间碎成一片,爱因斯坦从沉思中回过神来,对刚才的思考感到满意,他想这个问题已经不止一天两天,他拿起笔在草稿纸上写下一句话:“对于任何参考系来说,在真空中光的传播速度都是C。”写完他马上匆匆收拾东西回家,再不回去,老婆又该冲他发火了。

第二个原理:物理规律不变

最近小爱被这些想法搞得有点兴奋,上班也不大有心思,脑子里面都是关于光速的想法。小爱的思考如汹涌的潮水般朝笔者的思维中涌过来,让笔者应接不暇,在所有这些思考中,关于伽利略相对性原理的思考尤为精彩,而且从另外一个思考角度出发,同样得到了光速必须不变的结论,让我们一起来听听小爱的思考:

伽利略相对性原理说的是在任何惯性系中,力学规律保持不变,这一原理简洁而深刻,看起来是如此的优美。但是我想问的是,为什么上帝只偏爱“力学规律”呢?电磁学规律就会变吗?热力学规律就会变吗?这说不通,上帝一定是一个喜欢简单的老头子,他不想把问题复杂化。

我的想法是,在任何惯性系中,所有的物理规律都不变。对,就应该是不变的,如果在不同的惯性系中,普遍的物理规律是不同的,那么我们会看到什么?天文学家早就测算出来我们居住的地球是以每秒钟30公里的高速绕着太阳公转,对我们地球上的每一个人而言,我们都坐在地球这个大火车中,那么物理规律就应该在不同的空间取向上不同才对,因为地球的运动方向每时每刻都在发生着变化。换句话说,空间会有各向异性,我们做任何物理实验都不能忽略这个空间各项异性了。但是,实际情况是怎样呢,我们从来没有想过做一个赫兹的电磁实验要考虑实验室的朝向吧?如果有人告诉我们实验室的朝向将决定电磁实验的结果,你自己也一定会觉得荒谬。我们对我们这个地球空间哪怕是最小心的观察也没有发现任何物理规律的不等效性,也就是没有发现任何空间各项异性的证据。

MM实验就我看来其实质就是对空间是否各向异性的检测,这是迄今为止对空间各向是否异性的检测精度最高的实验了,但即便是MM实验这样高精度的实验,也没有发现任何空间各项异性的证据,反而恰恰说明了伽利略的相对性原理应该被修正为:在任何惯性系中,所有的物理规律保持不变。


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