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[电磁，单向，光速] 感谢《科学智慧火花》给贴出：“斐索齿轮法与脉冲光：单向光速测量的可能性”

已有 300 次阅读 2024-10-18 22:35 |个人分类:基础数学-逻辑-物理|系统分类:科研笔记

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[电磁，单向，光速] 感谢《科学智慧火花》给贴出：“斐索齿轮法与脉冲光：单向光速测量的可能性”

真空： vacuum

斐索： Armand-Hippolyte-Louis Fizeau, 1819-09-23 ~ 1896-09-18, 76

光速不变原理： postulate of constant speed of light

以太： ether

狭义相对论验证： special relativity verification

迈克尔逊－莫雷实验： Michelson-Morley experiment

核心：

用间断的“脉冲光”，代替 Fizeau 实验的连续光；

用“光电效应”等客观方法，进行光强检测。

“脉冲光”可以采用压电晶体遮挡连续光得到。

一、单向（单程）光速测量的重要意义

1.1 光速不变原理/postulate of constant speed of light

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59586&Type=bkzyb&SubID=62037

光在真空中总是以恒定的速度传播，且与光源的运动状态无关。

光速不变原理的内容包含：①真空光速与光源的运动速度和加速度无关，而且也与在哪个惯性系（惯性观测者）测量无关。②真空光速与光的频率无关（即光在真空中无色散）。③真空光速与光的传播方向无关（即单向光速各向同性）。

由于同时性定义和测量单向速度互为前提，所以原则上说单向速度（包括单向光速）是无法用实验独立测量的，除非能发现某种绝对的对钟方法（如找到瞬时传播信号等）。因此单向光速的各向同性只是一个不能用实验直接证明的科学假定。

1.2 2022-01-20，坐标时和固有时/coordinate time and proper time

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59593&Type=bkzyb&SubID=62038

由同一只标准时钟记录的时间（间隔）称为固有时（间隔）；放在不同地点的两只标准时钟记录的时间之间的差值称为坐标时（间隔）。

物理时间（指实际直接测量的时间）对应于固有时，而坐标时与同时性定义相关。

1.3 2024-05-16，光速/velocity of light

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=156845&Type=bkzyb&SubID=95643

1849年，法国物理学家A.H.L.斐索用旋转齿轮的方法，

1926年，美国实验物理学家A.A.迈克耳孙用旋转镜法改进了斐索实验，他用了一个八面体的转镜，

1952年，英国实验物理学家K.D.弗罗姆用微波干涉仪法测量光速值，

1972年，美国标准局的K.M.埃文森等人采用直接测量激光频率和真空波长值的方法，用两者的乘积得出真空中光速值，

二、感谢《科学智慧火花》给贴出：“斐索齿轮法与脉冲光：单向光速测量的可能性”

斐索齿轮法与脉冲光：单向光速测量的可能性

杨正瓴，2024-09-27 21:28

中国科学院，科学智慧火花

https://idea.cas.cn/zhhh/sxwlhxytw/wlx/info/2024/551076.html

感谢《科学智慧火花》给贴出：“斐索齿轮法与脉冲光：单向光速测量的可能性”！

同时感谢《科学网》！

三、无比困惑

历史上某些测量光速的实验，例如使用克尔盒法（Kerr Cell）的一些方法，离“脉冲光+斐索齿轮法”很近了。

为什么他们没有这样做？是不是“单向（单程）光速”的意义还不像现在这样重要？

参考资料：

[1] 2024-05-16，光速/velocity of light/沈乃澂，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=156845&Type=bkzyb&SubID=95643

1849年，法国物理学家A.H.L.斐索用旋转齿轮的方法，

1926年，美国实验物理学家A.A.迈克耳孙用旋转镜法改进了斐索实验，他用了一个八面体的转镜，

1952年，英国实验物理学家K.D.弗罗姆用微波干涉仪法测量光速值，

1972年，美国标准局的K.M.埃文森等人采用直接测量激光频率和真空波长值的方法，用两者的乘积得出真空中光速值，

[2] 2022-06-09，光速不变原理/postulate of constant speed of light/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59586&Type=bkzyb&SubID=62037

[3] 2023-09-08，狭义相对论验证/special relativity verification/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=438956&Type=bkzyb&SubID=198015

还要说明一点，现有的实验（包括迈克耳孙莫雷实验）并没有证明光速是否同方向无关。引入光速同方向无关的假定是为了定义不同地点的事件的同时性，在没有其他方法确定这种同时性之前，光速是否同方向无关是无法用实验判断的。

[4] 2022-01-20，坐标时和固有时/coordinate time and proper time/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59593&Type=bkzyb&SubID=62038

由同一只标准时钟记录的时间（间隔）称为固有时（间隔）；放在不同地点的两只标准时钟记录的时间之间的差值称为坐标时（间隔）。

物理时间（指实际直接测量的时间）对应于固有时，而坐标时与同时性定义相关。

[5] 2023-10-12，地球自转/Earth's rotation/闫昊明，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=152079&Type=bkzyb&SubID=111853

如果以太阳为参照物（24小时），地球在太空中会旋转360°59′；如果以恒星为参照物，地球在太空中旋转一周（360°），用时23小时56分4.099秒；

在赤道区域，地球自转的线速度约为463米/秒。

主要原因

有潮汐摩擦，冰川均衡调整，核幔耦合，环境和海面变化、地震以及板块运动等。其中最主要的原因，可能是发生在浅海地区的潮汐摩擦。

[6] 2023-03-14，地球空间运动/motion of the Earth in space/李竞，胡寿村，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=567526&Type=bkzyb&SubID=157242

地球公转轨道也有变化。此外，地球还有随同太阳在星际空间和在银河系内的空间运动。

地球公转轨道的变化

地球绕太阳公转椭圆轨道也有变化，但近几百万年到几亿年是相当稳定的，影响地球气候变化的主要是轨道偏心率（目前为0.0167）变化，过去1亿年的变化范围为0.0669～0.0001。过去的1500万年，偏心率变化的重要周期有40.5万年、12.4万年和9.5万年。

现已测定，太阳相对邻近恒星的运动速度为每秒19.7千米。

太阳和太阳系所在的天区，银河系的自转线速度约为每秒220千米，自转周期为2.4亿年（可谓之“银河年”）。

[7] 2023-02-17，月球空间运动/motion of the Moon in space/李广宇，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=567584&Type=bkzyb&SubID=157245

[8] 2023-02-17，行星空间运动/space motion of planet/李广宇，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=567602&Type=bkzyb&SubID=157236

行星追随太阳以220千米/秒的高速围绕银河系中心运动，约2.5亿年走过一周。与此同时还有一种约20千米/秒，振幅约500光年的上下起伏运动，每转过一周起伏两到三次。银河系又带着太阳系在本星系群中以300千米/秒的速度运动。本星系群相对于宇宙微波背景运动的速度则达30000千米/秒。

[9] 2022-01-20，恒星的空间运动/space motion of stars/李宗伟，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=66082&Type=bkzyb&SubID=87439

太阳附近恒星的空间运动速度约为50千米/秒。实际上，太阳也在空间运动着。太阳对邻近恒星的空间运动速度约为19.7千米/秒，

[10] 2022-12-23，时间的测量/measurement of time/沈乃澂，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215178&Type=bkzyb&SubID=61863

[11] 2022-01-20，时间频率测量/time and frequency measurements/毛瑞达，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=94515&Type=bkzyb&SubID=100498

[12] 沈乃澂. 真空中光速的精密测量——长度单位米定义的基础[J]. 物理, 2016, 45(12): 790-797.

doi: 10.7693/wl20161206

https://wuli.iphy.ac.cn/article/doi/10.7693/wl20161206

[13] J. W. Beams. A Review of The Use of Kerr Cells For The Measurement of Time Intervals And The Production of Flashes of Light [J]. Review of Scientific Instruments, 1930, 1: 780–793

doi: 10.1063/1.1748668

https://pubs.aip.org/aip/rsi/article/1/12/780/284677/A-REVIEW-OF-THE-USE-OF-KERR-CELLS-FOR-THE

相关链接：

[1] 2024-08-07，[请教，讨论] 电磁学的实验再检验（18）：“真空中单向光速”的直接测量（一）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1445525.html

[2] 2024-08-08，[请教，讨论] 双齿轮：“真空中单向光速”的直接测量（二）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1445670.html

[3] 2024-08-05，[请教，讨论] 电磁学的实验再检验（17）：“真空中单向光速不变”可以直接测量吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1445222.html

[4] 2024-03-13，[请教] 光速测量：当前最精确、最权威的方法是哪几个？最常用方法有哪些？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1425220.html

[5] 2024-03-11，[请教] “狭义相对性原理”、“光速不变原理”的最权威、最主流表述