[论文解读] Combining NASA/JPL One-Way Optical-Fiber Light-Speed Data with Spacecraft Earth-Flyby Doppler-Shift Data to Characterise 3-Space Flow

Reginald T. Cahill|ArXiv.org|Jun 30, 2009

Geophysics and Sensor Technology参考文献 17被引用 24

一句话总结

本文结合美国国家航空航天局/喷气推进实验室（NASA/JPL）单向光缆光速数据与航天器地球飞越多普勒频移测量，表征动力学三维空间流，揭示太阳系平均三维空间速度为486 km/s，方向为赤经4.29小时、赤纬-75.0°，并首次以直接实验证据表明地球的三维空间流入速度为11.2 km/s，太阳附近的三维空间流入速度为615 km/s，支持一种新型伽利略模型，即绝对运动通过与相对论时空形式不同的动力学三维空间进行，该模型具有实验依据。

ABSTRACT

We combine data from two high precision NASA/JPL experiments: (i) the one-way speed of light experiment using optical fibers: Krisher T.P., Maleki L., Lutes G.F., Primas L.E., Logan R.T., Anderson J.D. and Will C.M., Phys. Rev. D, vol 42, 731-734, 1990, and (ii) the spacecraft earth-flyby doppler shift data: Anderson J.D., Campbell J.K., Ekelund J.E., Ellis J. and Jordan J.F., Phys. Rev. Lett., vol 100, 091102, 2008, to give the solar-system galactic 3-space average speed of 486km/s in the direction RA=4.29hrs, Dec=-75.0deg. Turbulence effects (gravitational waves) are also evident. Data also reveals the 30km/s orbital speed of the earth and the sun inflow component at 1AU of 42km/s and also 615km/s near the sun, and for the first time, experimental measurement of the 3-space 11.2km/s inflow of the earth. The NASA/JPL data is in remarkable agreement with that determined in other light speed anisotropy experiments, such as Michelson-Morley (1887), Miller (1933), Torr and Kolen (1981), DeWitte (1991), Cahill (2006), Munera (2007), Cahill and Stokes (2008) and Cahill (2009).

研究动机与目标

• 通过独立的高精度美国国家航空航天局/喷气推进实验室（NASA/JPL）实验，表征动力学三维空间的速度与结构。
• 通过识别介质效应与参考系依赖效应的作用，解决光速各向异性实验中长期存在的不一致问题。
• 利用航天器飞越的多普勒频移数据，提供三维空间流入质量体（特别是地球与太阳）的直接实验证据。
• 证明观测到的三维空间流在多种实验方法（包括迈克耳孫干涉仪、射频单向光速测试及空间任务跟踪）中保持一致。
• 通过表明实验数据支持一种具有动力学三维空间的新型伽利略绝对运动框架，挑战狭义相对论中光速不变的基石假设。

提出的方法

• 结合Krisher等人（1990年）通过光缆实现的单向光速测量，该方法检测到相对于优选参考系的光传播各向异性。
• 分析Anderson等人（2008年）的航天器地球飞越多普勒频移数据，其中信号频率的变化揭示了三维空间流相对于航天器轨迹的分量。
• 应用速度叠加近似法，将总三维空间流分解为银河系运动、地球轨道运动以及太阳与地球局部流入的贡献。
• 对气体模式干涉仪应用折射率修正，使历史米勒数据与现代美国国家航空航天局/喷气推进实验室（NASA/JPL）结果一致，表明在正确应用折射率n值时结果具有一致性。
• 应用新型伽利略形式化方法解释数据，区分光速各向异性（绝对运动）与CMB偶极（相对于最后散射面的相对运动）。
• 将三维空间流入建模为向质量体的径向流动，由于多普勒频移对径向分量敏感，从而可直接测量地球三维空间流入速度。

实验结果

研究问题

• RQ1 结合光缆与多普勒频移数据，太阳系在动力学三维空间中的绝对速度是多少？
• RQ2 地球与太阳的三维空间流入如何在航天器飞越多普勒频移数据中体现，能否被直接测量？
• RQ3 为何真空模式迈克耳孫干涉仪无法检测到光速各向异性，而气体模式与光纤实验却能成功？
• RQ4 现代美国国家航空航天局/喷气推进实验室（NASA/JPL）数据所显示的三维空间流方向与速度，与米勒（1925/26年）及其他各向异性实验的历史结果相比如何？
• RQ5 观测到的三维空间流的物理起源是什么，其与引力、暗物质及宇宙学现象有何关联？

主要发现

• 综合美国国家航空航天局/喷气推进实验室（NASA/JPL）数据，太阳系在动力学三维空间中以486 km/s的速度运动，方向为赤经4.29小时、赤纬-75.0°。
• 首次基于航天器飞越期间多普勒频移变化，实验测得地球三维空间流入速度为11.2 km/s。
• 在太阳表面附近，太阳三维空间流入速度测得为615 km/s，远高于1 AU处的42 km/s，表明该流存在强烈的空间梯度。
• 当对威尔逊山空气折射率进行修正后，三维空间流方向与速度与历史米勒干涉仪数据高度一致。
• 数据中观测到湍流效应（引力波），与动力学三维空间理论预测的三维空间介质中波状现象一致。
• 宇宙微波背景（CMB）偶极速度（369 km/s，赤经11.2小时，赤纬-7.22°）与绝对运动（AM）速度无关，方向几乎与三维空间流矢量正交。