[논문 리뷰] Does the velocity of light depend on the source movement?

Luis Bilbao|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 10.

Orbital Angular Momentum in Optics참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 빛의 속도가 그 원천의 속도에 의존한다는 것을 제안하며, 특수상대성이론의 아인슈타인 제2후생을 도전한다. 수신 시점의 원천 속도(방출 시점이 아님)와 빛의 속도 및 도플러 이동을 연관지어, 표준 전자기 현상과 호환되는 수정된 상대론 이론(VRT)을 사용하여 우주선 추적 이상 현상—1998년 NEAR 플라이바이 범위 불일치 및 도플러 잔차—를 정량적으로 설명한다.

ABSTRACT

Data from spacecrafts tracking exhibit many anomalies that suggest the dependence of the speed of electromagnetic radiation with the motion of its source. This dependence is different from that predicted from emission theories that long ago have been demonstrated to be wrong. By relating the velocity of light and the corresponding Doppler effect with the velocity of the source at the time of detection, instead of the time of emission, it is possible to explain quantitatively and qualitatively the spacecraft anomalies. Also, a formulation of electromagnetism compatible with this conception is possible (and also compatible with the known electromagnetic phenomena). Under this theory the influence of the velocity of the source in the speed of light is somewhat subtle in many practical situations and probably went unnoticed in other phenomena.

연구 동기 및 목표

• 빛의 속도가 원천의 운동과 무관하다는 표준 가정이 실험적 증거에 위배되는지 조사하기.
• NEAR 플라이바이 범위 불일치 및 도플러 잔차와 같은 우주선 추적의 지속적인 이상 현상을 빛의 전파 방식을 재해석함으로써 해결하기.
• 원천 속도 영향을 포함하면서도 알려진 전자기 현상과 일관성을 유지하는 타당한 전자기 이론(VRT) 개발하기.
• 심지어 새로운 물리학이나 측정 오류를 도입하지 않고도, 태양계 외부 추적 데이터에서 관측된 이상 현상이 수정된 빛의 속도 모델로 설명 가능한지 테스트하기.

제안 방법

• 1998년 NEAR 플라이바이 동안 DSN과 SSN 레이더 지점 간 범위 불일치 데이터를 분석하여, 시간에 따라 변하는 범위 차이를 식 δR(t) = -[R(t)·v(t)]/c에 맞추기.
• 수신 시점에서 빛의 속도가 c + (v·R̂)/c임을 가정하는 속도 의존 상대론 이론(VRT)를 적용하며, 표준 상대성 이론과 다름.
• 궤도 데이터와 시뮬레이션 도플러 신호를 사용하여 VRT 예측값과 관측된 플라이바이 이상 현상 간 비교를 하며, 비균일한 안테나 운동과 스위칭 시간을 보정함.
• 방출 및 수신 시점의 원천 및 수신기 속도를 포함하는 수정된 도플러 공식(식 14) 유도하여 SRT와 직접 비교 가능하게 함.
• VRT 하에서 궤도 매개변수를 조정하여 1차 잔차를 제거함으로써, SRT와 비교해 궤도 평면의 약간의 기울임 외에는 차이가 없음을 보임.
• 모델을 검증하기 위해 VRT 기반 시뮬레이션 잔차가 관측된 데이터를 정확히 재현함. 특히, 수신 후 및 수신 전의 피팅에서 안테나 스위칭 시간으로 인한 비대칭 잔차가 관측됨.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1998년 NEAR 플라이바이 기간 동안 관측된 약 1km의 범위 불일치는 속도에 의존하는 빛의 속도 모델로 설명될 수 있는가?
• RQ2 왜 우주선 추적의 도플러 잔차는 표준 상대성 이론과 불일치하는 비무작위적이고 1차적인 v/c 패tern을 보이는가?
• RQ3 원천 속도 영향을 포함하면서도 알려진 전자기 현상과 일관성을 유지하는 일관된 전자기 이론을 구성할 수 있는가?
• RQ4 그러한 속도에 의존하는 빛의 속도 효과가 이전 실험에서 감지되지 않았던 이유는 무엇인가, 비록 그 존재가 가능했더라도?
• RQ5 제안된 VRT 모델은 단순한 구류 이론과 어떻게 다를 수 있으며, 왜 대부분의 맥락에서 SRT와 실험적으로 구별되지 않는가?

주요 결과

• DSN와 SSN 간의 NEAR 플라이바이 동안의 범위 불일치(최대 1km)는 식 δR(t) = -[R(t)·v(t)]/c로 정량적으로 적합되며, 유의수준 p < 10⁻³.
• 이 모델은 레이더 프레임에서 DSN 신호가 c + (v·R̂)/c 속도로 전파된다는 것을 암시하며, 특수상대성 이론의 제2후생과 정면으로 배치된다.
• 이전까지 설명되지 않았던 플라이바이 도플러 잔차는 VRT 예측값과 일치하는 단순한 사인파형 서명을 보이며, 진폭과 최소/최대 위치 모두 일치함.
• VRT 기반의 시뮬레이션 잔차는 관측된 데이터를 정확히 재현하며, 안테나 스위칭 시간으로 인해 수신 후 및 수신 전 피팅에서 비대칭적인 잔차가 나타남.
• SRT와 VRT 궤도 간 유일한 차이는 궤도 평면의 약간의 기울임으로, 표준 천체 계획표와의 충돌은 최소한임.
• 이론은 대부분의 맥락에서 SRT와 실험적으로 구별되지 않으며, 이러한 효과가 이전에 탐지되지 않은 이유를 설명함. 이는 심지어 깊은 우주 추적 이상 현상 내에 존재했음에도 불구하고.