一种可用于验证单程光速是否相同的实验装置

摘要：要想对空间绝对参考系（以太）进行测量，最好的测量方法就是，直接对不同方向光线的单向传播速度的测量，所以在这里专门设计了一个全新的对光速和“以太”测量，以及验证不同方向单程光速是否相同的实验装置。

关键词：物理实验；以太测量；光速测量；地球绝对速度测量；实验装置；以太；时空绝对参考系；绝对参考系；光速叠加

0引言

在《三元平衡定律》一书中有关对“迈克尔逊－莫雷实验”的分析中，我们通过电磁波的三元平衡系统的特征，对“迈克尔逊－莫雷实验”用来测量“以太”进行了一个较为全面的分析。分析的结论就是，利用两束光的光程变化，其实并不能使这两束光的干涉条纹产生足以使人察觉的干涉条纹的变化。

1实验装置的原理

1.1单程光速测量的实验装置原理示意图

这个单程光速测量的实验装置，是由一个带孔的挡板和一个转轴以及一个特殊的反光镜三部分组成。这三部分是一个固定的整体，当转轴转动的时候，挡板和反光镜也会同步转动。

其工作的基本原理就是，当整个实验装置静止时，光源a通过发射一束光，这束光从挡板b的小孔穿过之后射到反光镜c，最后在由反光镜c将光线反射到投射点d。

当确定好实验装置静止时的投射点d之后，然后转动整个实验装置。当实验装置转动起来之后，光源a发出的光线就会在挡板b的高速转动下，被切割成一段一段的光线。

也就是说，当光线通过挡板b变成一段光线之后，这段光线从挡板b传递到反光镜c需要一定的时间。但是在这段时间之内，整个实验装置依然会保持高速旋转，当这一段光线到达反光镜c时，反光镜就会转动一定的角度。当反光镜转动一定角度之后，所以通过反光镜c反射出去的光线，就会被反射到新的投射点e。

1.2测量方法

所以我们可以假设，挡板b到反光镜c的距离为5m远，实验装置的转动时的转速为10000r/s，而光速为300000km/s。如果不存在光速的速度叠加，那么通过相关的计算，会得出c到d的连接线与c到e的连接线之间，会形成一个0.06°的夹角。

但是如果光速和地球运动的速度发生了速度叠加的话，那么光线从挡板b到反光镜c通过的时间就会不同，所以当光线到达反光镜c时，反光镜的旋转角度大小就会发生一定的变化。

所以c到d的连接线与c到e的连接线之间的这个角度，就会在0.06°上下存在一个微小的变化。

1.3一些需要注意的事项以及实验装置的缺陷

每次做这个实验时，可以让实验装置完全保持之前的状态，利用地球的自转，使地球的绝对运动方向与光线的方向呈现不同情况的光速叠加状态，所以需要在不同的时间反复多次实验。但是需要注意的是，每一次实验中实验装置的转速需要相同。

而实验装置的具体参数（如，转速、挡板b到反光镜c之间的距离等）则可以根据具体情况来做相应的调整。

由于每一次实验，其实验装置的转速也许不能完全做到相同，最后就会导致出现一定的测量误差，所以这里就必须在原先实验装置的基础之上，进行了一定的改进。

2改进后的实验装置

2.1改进后的实验装置原理示意图

改进之后的光速和“以太”测量装置，可以从方向相反的两边发射光线，当转轴同步转动之后，如果光的速度不存在速度叠加的话，反光镜c与投射点e之间的连接线，就会与反光镜c1与投射点e1之间的连接线平行。如果光的速度存在速度叠加的话，则二者之间就会存在一定的夹角，夹角越大就说明来自不同方向的光速差值越大。

反应到实际实验中的话，就是在不同的时间做实验，投射点e和投射点e1之间，会根据实验时间和光源方向的变化，而出现微弱的移动。

改进之后的光速和“以太”测量装置，不仅可以测量来自不同方向的单程光速是否存在差异，也可以通过测量出来的结果确定是否存在“以太”，以及根据三元平衡定律的理论推导，来验证地球在宇宙空间是否存在绝对运动，以及绝对运动的方向和大小等等。

2.2本实验装置的不足之处

本实验装置其实同样存在一个的不足之处，这就是由于这个光速本身非常快，因此这个实验装置测量出的结果可能会非常微弱，实验结果甚至不容易被察觉。也就是，投射点e和投射点e1之间，会随着实验时间和光源方向的变化，而出现的移动变化非常微弱。

所以我们就需要对本实验装置进行再一次的优化，而这次的优化的思路，主要是如何将实验的结果放大。

2.3对实验装置的进一步优化

通过增加一个与转轴平行的圆柱形反光镜，如果不同方向的光速不相同的话，那么两束光线经过反光镜c和c1之后，就不会再保持平行，所以当两束光线照射到与转轴平行的圆柱形反光镜之后，就会将两束光线的角度差放大。

同理，我们还可以通过增加与转轴平行的圆柱形反光镜的数量，来对两束光线的角度差进一步放大。

由于本实验装置，主要是用来验证不同方向的单程光速是否相同，而（绝对空间存在的话）单程光速就会随着地球的运动状态发生变化。所以本实验可以在完全相同的实验条件下，不同时间多次实验，如果多次所以的结果存在变化的话，那么就说明“不同方向的单程光速存在差异”，同样也就证明“以太”（绝对空间）存在。

2.4结论

这套实验装置不仅仅可以用来验证单程光速是否相同，还可以通过相应结果来证明“以太”（绝对空间）是否存在。如果一旦验证“以太”（绝对空间）存在的话，还可以利用这个装置通过一系列的测量之后，测算出地球在宇宙空间中的绝对速度大小（测量精度足够高的话，理论上可行），最后根据这些测算出来的数据，来验证《三元平衡定律》这本书中相关的理论推导。例如，验证对导致地球磁极位置变化的理论推导等等。

3结语

本文中的“以太”并非是传统意义上的一种作为电磁波传播介质的叫做以太的物质，而是一种“绝对静止空间的绝对参考系”。而验证“绝对参考系”的存在与否，则直接影响着未来科学的发展方向。

参考文献：

［1］《三元平衡定律》：https://doi.org/10.5281/zenodo.4539809