[论文解读] A New Light-Speed Anisotropy Experiment: Absolute Motion and Gravitational Waves Detected

Reginald T. Cahill|ArXiv.org|Oct 11, 2006

Relativity and Gravitational Theory参考文献 18被引用 40

一句话总结

本文提出了一项新的单向同轴电缆实验，检测到光速在特定方向（赤经 ≈ 5.5 小时，赤纬 ≈ -70°）的各向异性，速度为 300,000 ± 400 ± 20 km/s，证实了米勒、托尔-科伦以及德·维特此前的结果。该研究认为，观测到的各向异性和引力波信号表明存在一种动力学三维空间，挑战了爱因斯坦关于光速各向同性的基本假定，并在基于绝对运动和自相互作用空间的过程物理学框架下，重新诠释了狭义相对论与引力理论。

ABSTRACT

Data from a new experiment measuring the anisotropy of the one-way speed of EM waves in a coaxial cable, gives the speed of light as 300,000+/-400+/-20km/s in a measured direction RA=5.5+/-2hrs, Dec=70+/-10deg S, is shown to be in excellent agreement with the results from seven previous anisotropy experiments, particularly those of Miller (1925/26), and even those of Michelson and Morley (1887). The Miller gas-mode interferometer results, and those from the RF coaxial cable experiments of Torr and Kolen (1983), De Witte (1991) and the new experiment all reveal the presence of gravitational waves, as indicated by the last +/- variations above, but of a kind different from those supposedly predicted by General Relativity. The understanding of the operation of the Michelson interferometer in gas-mode was only achieved in 2002 and involved a calibration for the interferometer that necessarily involved Special Relativity effects and the refractive index of the gas in the light paths. The results demonstrate the reality of the Fitzgerald-Lorentz contraction as an observer independent relativistic effect. A common misunderstanding is that the anisotropy of the speed of light is necessarily in conflict with Special Relativity and Lorentz symmetry - this is explained. All eight experiments and theory show that we have both anisotropy of the speed of light and relativistic effects, and that a dynamical 3-space exists - that absolute motion through that space has been repeatedly observed since 1887. These developments completely change fundamental physics and our understanding of reality.

研究动机与目标

• 在同轴电缆中测试单向光速，以检测其各向异性，挑战狭义相对论中光速在所有方向上各向同性的基础假定。
• 解决长期存在的悖论：为何在真空模式下，迈克尔逊干涉仪无法检测到光速各向异性，尽管其在气体模式下具有高灵敏度。
• 证明历史实验（如米勒，1925/26）和现代射频同轴测量中观测到的各向异性，是动力学三维空间具有绝对运动及引力波信号的证据。
• 表明现代真空模式干涉仪无法检测各向异性的原因在于设计缺陷，即去除了依赖于气体的校准，从而丧失了灵敏度。
• 确立观测到的效应（如精细结构常数作为空间自相互作用参数）支持在过程物理学框架下统一引力与量子力学的理论。

提出的方法

• 实验采用同轴电缆中的单向时间测量技术，测量射频（RF）电磁波的传播速度，避免了对两个同步原子钟的依赖。
• 该方法对 v/c 为一阶，不同于二阶的迈克尔逊干涉仪，因此对各向异性的敏感性更高，且不受折射率抑制的影响。
• 仪器通过基于2002年对迈克尔逊干涉仪重新解释的相对论修正进行校准，该解释考虑了由于绝对运动引起的长度收缩。
• 弗林德斯大学探测器采用全光学时间系统，实现高稳定性，并消除了时钟漂移问题。
• 通过统计拟合分析电磁波速度的方向依赖性，确定各向异性矢量的赤经与赤纬。
• 将结果与七个先前实验（包括米勒1925/26年气体模式干涉仪，以及托尔-科伦和德·维特的射频同轴实验）进行比较，以确认观测到的各向异性和引力波信号的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在固定于地球的实验室参考系中，单向光速是否表现出方向性各向异性，如动力学三维空间模型所预测？
• RQ2 为何现代真空模式迈克尔逊干涉仪无法检测到光速各向异性，尽管其在气体模式下具有高灵敏度？
• RQ3 射频同轴电缆测量能否提供一种直接的、一阶的光速各向异性测试，而无需依赖往返干涉测量或原子钟同步？
• RQ4 观测到的光速变化（±400 ±20 km/s）是否对应于广义相对论所预测之外的新型引力波信号？
• RQ5 空间自相互作用强度是否由精细结构常数表征，如多个独立实验结果的一致性所暗示的那样？

主要发现

• 同轴电缆实验测得的单向光速为 300,000 ± 400 ± 20 km/s，方向为赤经 5.5 ± 2 小时、赤纬 -70 ± 10 度（南天），表明存在显著的各向异性。
• 观测到的各向异性与七个先前实验结果一致，包括米勒1925/26年气体模式干涉仪以及托尔-科伦和德·维特的射频同轴实验，证实了该信号的重复性。
• 实验揭示了光速中的类似引力波的调制，被解释为一种不同于广义相对论所预测的新类型引力波。
• 迈克尔逊干涉仪在真空模式下无法检测各向异性的原因在于去除了气体，从而破坏了依赖于相对论效应和折射率的必要校准。
• 数据支持存在一种具有绝对运动的动力学三维空间，其中长度收缩是观察者无关的，且与菲茨杰拉德-洛伦兹收缩一致。
• 空间的自相互作用参数被确定为精细结构常数，暗示通过过程物理学框架可实现量子理论与引力的深层统一。