[논문 리뷰] Re-Analysis of Michelson-Morley Experiments Reveals Agreement with COBE Cosmic Background Radiation Preferred Frame so Impacting on Interpretation of General Relativity

Reginald T. Cahill, Kirsty Kitto|arXiv (Cornell University)|2002. 05. 24.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 14인용 수 32

한 줄 요약

이 논문은 유전체 매질(예: 헬륨 또는 공기)의 굴절률을 고려한 개선된 모델을 사용해 역사적 마이클슨-몰리 실험을 재분석하여 절대 운동을 시사하는 비영 결과를 도출한다. 이 결과는 우주 마이크파배경(스펙트럼) 기준에서 지구의 속도가 369±123 km/s임을 보여주며, COBE 위성 데이터(365±18 km/s)와 일치한다. 이는 아인슈타인의 절대 운동이 측정 불가능하다는 주장에 도전하며, 프로세스 물리학에서 제시하는 양자 풍경의 역학에 기인한 선호 프레임이 존재할 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

We report a re-analysis of the old results from the Michelson-Morley interferometer experiments that were designed to detect absolute motion. We build upon a recent (1998) re-analysis of the original data by Munera, which revealed small but significant effects after allowing for several systematic errors in the original analyses. The further re-analysis here reveals that a genuine effect of absolute motion is expected, in what is essentially a quantum interference experiment, but only if the photons travel in the interferometer at speeds V < c. This is the case if the interferometer operates in a dielectric, such as air, or helium as was the case of the Illingworth (1927) Michelson-Morley experiment. The re-analysis here of the Illingworth experimental data correcting for the refractive index effect of the helium, reveals an absolute speed of the Earth of v=369+/-123 km/s, which is in agreement with the speed of v=365+/-18 km/s determined from the dipole fit, in 1991, to the NASA COBE satellite Cosmic Background Radiation (CBR) observations. These experimental results refute Einstein's assertion that absolute motion through space has no meaning, and require a re-assessment of the interpretation of General Relativity.

연구 동기 및 목표

• 유전체 매질에서의 굴절률 영향을 반영한 보정된 물리 모델을 사용해 역사적 마이클슨-몰리 간섭계 실험을 재평가하는 것.
• 원래 실험 데이터가 현대의 양자 풍경과 굴절률에 대한 이해를 바탕으로 재분석되었을 때, 절대 운동을 시사하는 비영 결과가 드러나는지 테스트하는 것.
• 간섭계 데이터로부터 유도된 절대 속도와 우주 마이크파배경의 COBE 위성 측정값에서 유도된 속도 간의 연결 고리를 설정하는 것.
• 실험실에서의 절대 운동이 측정 가능하다는 것을 입증함으로써 아인슈타인의 기초적 가정인 절대 운동이 물리적 의미가 없다는 주장을 도전하는 것.
• 프로세스 물리학—시간과 공간이 정보 이론적 프레임워크에서 기인하고, 양자 풍경의 역학에 의해 선호 프레임이 자연스럽게 발생하는 새로운 이론적 틀—에 대한 경험적 근거를 제공하는 것.

제안 방법

• 1927년 일링워스의 마이클슨-몰리 실험 데이터를 재분석하여 진공 조건을 가정하는 대신 헬륨의 굴절률(n ≈ 1.0003)을 보정한다.
• 광자가 유전체 매질에서 c보다 작은 속도 V로 이동하는 수정된 간섭계 모델을 적용하여 절대 운동으로 인한 간섭 무늬의 이방성 효과를 탐지한다.
• COBE 위성의 1991년 다이폴 안이스로트로프리 데이터를 활용해 천체 정지 프레임 속도 v = 365 ± 18 km/s를 기준으로 삼는다.
• 굴절률 보정 후 유도된 마이클슨-몰리 실험의 절대 속도를 COBE로 유도된 속도와 비교하여 일관성 여부를 테스트한다.
• 공간이 양자 풍경의 역학에 의해 기인하는 프로세스 물리학 프레임워크를 적용하여 관측된 비영 결과가 선호 프레임 존재의 증거로 해석될 수 있음을 설명한다.
• 중력에 의한 소산으로 인해 지구 표면에서 11.2 km/s의 내향성 양자 풍경 유량이 존재할 것임을 예측하며, 이 효과를 검증하기 위한 새로운 간섭계 실험을 제안한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 유전체 매질(헬륨 등)에서의 굴절률 영향을 보정한 원래 마이클슨-몰리 실험 데이터가 절대 운동을 시사하는 비영 결과를 드러내는가?
• RQ2 재분석된 마이클슨-몰리 실험으로부터 유도된 지구의 절대 속도가 COBE 위성의 우주 마이크파배경 다이폴 안이스로트로프리로부터 유도된 속도와 일치하는가?
• RQ3 마이클슨-몰리 실험 데이터에 존재하는 선호 프레임이 아인슈타인의 주장, 즉 실험실에서 절대 운동이 측정 불가능하다는 주장을 위반하는가?
• RQ4 프로세스 물리학의 공간에 대한 양자 풍경 모델이 광자가 유전체에서 V < c로 이동할 경우 관측된 비영 결과를 설명할 수 있는가?
• RQ5 유전체 모드에서의 새로운 간섭계 실험은 지구의 중력에 의해 유도된 예측된 11.2 km/s의 내향성 양자 풍경 유량을 감지할 수 있는가?

주요 결과

• 헬륨의 굴절률을 보정한 일링워스의 1927년 마이클슨-몰리 실험 재분석 결과, 절대 속도 v = 369 ± 123 km/s를 도출하였다.
• 이 값은 우주 마이크파배경 다이폴 안이스로트로프리로부터 유도된 COBE 위성의 속도 v = 365 ± 18 km/s와 일치한다.
• 굴절률 영향을 적절히 반영한 실험에서 절대 운동이 실험실에서 측정 가능하다는 것이 입증되었으며, 전통적인 영 결과 해석과 모순된다.
• 간섭계로 유도된 속도와 COBE로 유도된 속도 간의 일치는 자연계에 선호 프레임이 존재함을 지지하며, 아인슈타인의 상대성 이론에서 절대 운동이 의미가 없다는 가정에 도전한다.
• 결과는 공간이 양자 풍경의 역학에 의해 기인하는 프로세스 물리학 프레임워크와 일치한다. 이 모델에서는 선호 프레임이 자연스럽게 유도된다.
• 지구 표면에서 중력에 의한 소산으로 인해 측정 가능한 11.2 km/s의 내향성 양자 풍경 유량이 존재할 것임을 예측하며, 이는 양자 중력의 검증 가능한 서명을 제공한다.