[论文解读] Michelson-Morley Experiments Revisited and the Cosmic Background Radiation Preferred Frame

Reginald T. Cahill, Kirsty Kitto|ArXiv.org|May 23, 2002

Quantum Mechanics and Applications参考文献 16被引用 36

一句话总结

本文重新分析了历史上的迈克耳孫-莫雷實驗，顯示當考慮空氣折射率的修正後，實驗結果顯示出約為359 ± 54 km/s的非零結果，顯示絕對運動——與COBE衛星觀測宇宙微波背景輻射偶極異常所推導出的365 ± 18 km/s速度極為一致。作者主張此結果支持因量子泡沫動力學而產生的優先參考系，挑戰愛因斯坦所主張的絕對運動不可檢測之說法，並基於過程物理學提出新的量子重力理論框架。

ABSTRACT

We report a simple re-analysis of the old results (1887) from the Michelson-Morley interferometer experiment that was designed to detect absolute motion. We build upon a recent (1998) re-analysis of the original data by Munera, which revealed a small but significant effect after allowing for several systematic errors in the original analysis. 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, as was the case, incidently, of the Michelson-Morley experiment. The re-analysis here of the Michelson-Morley experimental data, correcting for the refractive index effect of the air, reveals an absolute speed of the Earth of v=359+/-54 km/s, which is in excellent 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. Other experiments where the interferometers operated in air (Miller 1925,1933) or helium (Illingworth 1927) give similar results when re-analysed. These experimental results refute Einstein's assertion that absolute motion through space has no meaning.

研究动机与目标

• 根據介電質中折射率效應的現代理解，重新詮釋歷史上的邁克耳孫-莫雷干涉儀實驗。
• 挑戰愛因斯坦主張實驗室中無法檢測絕對運動的論點。
• 展示經重新分析的邁克耳孫-莫雷實驗數據與COBE衛星所推導出的宇宙背景輻射偶極速度之間的一致性。
• 建立干涉儀中量子重力效應與過程物理學中時空幾何出現之間的關聯。
• 提出使用介電模式干涉儀的新實驗測試，以檢測地球表面處約11.2 km/s的量子泡沫流。

提出的方法

• 重新分析1887年原始的邁克耳孫-莫雷實驗數據，修正空氣折射率（n ≈ 1.0003）的影響，此影響會改變光子在低於c速度下的傳播速度。
• 應用修改後的干涉模型，其中相位差取決於v/c與折射率，進而產生可檢測的絕對運動信號。
• 利用COBE衛星對CMB偶極異常的觀測數據，提取365 ± 18 km/s的參考速度以供比較。
• 比較經修正介電效應後的邁克耳孫-莫雷（1887）、米勒（1925, 1933）與伊津沃思（1927）實驗結果。
• 應用過程物理學形式化理論，其中時空源自量子泡沫動力學，且透過干涉儀相位差可檢測絕對運動。
• 預測地球表面處因重力耗散而產生11.2 km/s的向內量子泡沫流，可透過光纖干涉儀進行測試。

实验结果

研究问题

• RQ1 當修正空氣折射率後，原始邁克耳孫-莫雷實驗數據是否能揭示非零結果？
• RQ2 是否能從歷史干涉儀實驗與現代CMB觀測中得出一致的絕對速度？
• RQ3 干涉儀中存在介電介質是否允許透過量子泡沫檢測絕對運動？
• RQ4 若引入基於量子泡沫的優先參考系，是否能解決愛因斯坦相對論與實驗結果之間的矛盾？
• RQ5 是否能透過新干涉儀實驗檢測地球表面預測的11.2 km/s向內量子泡沫流？

主要发现

• 在修正空氣折射率後，1887年邁克耳孫-莫雷實驗的重新分析得出絕對速度為v = 359 ± 54 km/s。
• 此數值與COBE衛星根據CMB偶極異常推導出的365 ± 18 km/s速度極為一致。
• 米勒（1925, 1933）與伊津沃思（1927）實驗在經介電修正後的重新分析結果，與COBE數值一致。
• 布里萊特與霍爾（1990）的真空實驗結果為零，符合預期，確認介電介質對檢測此效應至關重要。
• 地球表面預測的向內量子泡沫流為11.2 km/s，此為過程物理學中量子重力模型的一項關鍵可測試預測。
• 結果顯示絕對運動具有物理意義且可檢測，與愛因斯坦相對運動基礎假設相矛盾。