宇宙边缘，深层探索迈克尔逊莫雷实验：光速不变原理是若何降生的？

借助帕克探测器：科学家有望破解太阳的一个最大谜团

太阳外层大气层的温度为何超过日表？这是最大且历史最悠久的太阳谜团之一。密歇根州大学的科学家相信他们找到了这个问题的答案。他们认为外层大气层的加热机制与在这个区域内来回移动的小磁波有关。他们希望利用美国宇航局的帕克太阳探测器验证这一理论。

　　有一个神秘的装置。时而子弹所有穿过，解释这一装置具有可穿透性；时而子弹又所有被反射了回来，使该装置具有不能入性。 　　为什么统一个装置具有截然差别的特征呢？将这个问题套用到自然界，就是为什么自然界泛起在我们眼前的是大千天下，存在着种种性子迥异的差别事物呢？面临种种转变万千的天下，我们应该若何熟悉并梳理这一杂乱无章的天下呢？ 　　在经典力学时期，在天文观察方面，人们就面临着两个完全矛盾的实验。它们是双星实验和迈克尔逊-莫雷实验。
　　在宇宙中，与太阳系差别，普遍存在着双星系统。这是由于星云在缩短时，有两个较大的中央点。于是，形成了两个恒星系统。它们围绕着配合的质量中央相互旋转。若是两个恒星的质量相差较大，则质量中央就会偏向质量大的谁人恒星。于是，显示为质量小的恒星围绕着质量大的恒星运动，就像地球围绕着太阳举行公转。两者的区别在于，举行公转的恒星是发光的，使我们有机遇对该恒星举行观察。甚至，位于中央位置的那颗质量较大的恒星是白矮星或黑洞，以至于我们看到的，只是一颗恒星在伶仃地自行转圈。奇怪的是，这颗恒星的光谱，时而红移，时而蓝移。为什么会这样呢？ 　　由于光具有运动频移效应，星光频率的周期性转变说明该恒星正在周期性地靠近或远离我们的地球，即该恒星正在围绕着某一个中央举行公转。 　　由于我们的宇宙是一个有机的整体，是由作为物理工具的物质和作为物理靠山的空间配合组成的。因此，
不存在绝对自力和自由的物体。任何物体的能量都具有两种差别的存在形式，其一是相对于自身的动能，由物理参量
速率来器量；其二是相对于空间的势能，由物理参量
弛豫时间（频率的倒数）来器量。
　　光子的特殊性在于，其质量异常小，以至于其能量的转变主要是相对于空间势能的增减，由弛豫时间来反映。以是，
光速只是光子维持其相对于空间势能的速率，显示为相对于空间的稳定性。 　　于是，
当光子脱离恒星时，光子有一个由相对于恒星以速率c运动，转变为相对于空间以速率c运动的转变历程。由此增添或削减的动能，会由光子的势能予以调治，即显示为频率的转变。这就是光谱运动频移的原理。 　　以是，正是恒星有节奏地频率转变，使我们推断出该恒星正在围绕着另一颗恒星运动。由此，证明了光速稳定征象，即光速与光源无关，仅与空间相关。 　　与双星实验相对应的是迈克尔逊-莫雷实验，如图所示。
　　迈克尔逊-莫雷光的过问实验 　　该实验早先是为了验证地球是否拖拽以太空间。以太被以为是与物质截然差别的物体，它是光线流传的介质。若是在迈克尔逊-莫雷实验中发现了周期性的过问条纹移动，就说明地球在以太空间举行绝对运动，即所谓的裸行；若是该实验的效果为零，则说明地球拖着以太空间一起运行，两者是同步的。 　　经由观察，实验的效果是没有发现过问条纹的移动。然而，由此就证明了以太空间随着地球一起运动了吗？此时下结论，还为时尚早。由于地球不能能拖着整个空间运动，当脱离地面时，以太空间会逐步脱离地球的控制，从而发生以太风。
　　于是，迈克尔逊和莫雷将实验装置搬到了高山上，期望因远离地面而发现光的过问条纹的更改。然而，遗憾的是他们仍然没有看到过问条纹的转变。于是，经典力学的以太观陷入了绝境，以太空间既不随地球运动，也没有发现以太风的存在。于是，人们由迈克尔逊-莫雷实验得出的结论是，光速仅与光源相关，而与空间无关。 　　于是，就像本文的最先提到的谁人神秘装置一样，光速也泛起出了矛盾的征象。在双星实验中，光速与空间相关，与光源无关；在迈克尔逊-莫雷实验中，则是光速与光源相关，与空间无关。同样的宇宙，同样的光线，为什么会泛起出云云截然差别的征象呢？ 　　对此，有两种差别的熟悉方式。第一种方式是归纳法，从种种征象中找出具有共性的纪律，并将该纪律应用于整个宇宙。第二种方式是演绎法，即
确立一个详细的物理机制，使种种差别的征象仅只是该机制在差别的极限情形下的差别显示。 　　就谁人神秘装置而言，若是用归纳法，我们可以提出一个原理，划定该装置同时既具有可入性又具有不能入性。于是，矛盾被消除了。只是留下了一个更大的问题，使该装置更具神秘的色彩，

完成对自然界四种基本作用力的统一，是科学界任重道远的任务！

把主导世界的作用力统一起来解释，是科学界已经烦恼了100年的事情。有不少人提出，既然已经把强弱和电磁力三种力统一了，为啥引力就统一不了呢？其实这是一种不准确的认识，下面我们就来讨论一下。

即为什么该装置同时具有截然相反的性子呢？
　　若是用演绎法，我们可以假设该装置是一台风扇，决议风扇性子的因素是子弹与扇叶的速率之比。该比值远大于1时，风扇具有可入性；比值远小于1时，则风扇具有不能入性。
通过详细的物理机制，将差别的征象分开在差别的情形。于是，在时间上阻断了矛盾征象的泛起，从而化解了矛盾。于是，理解了为什么宇宙泛起在我们眼前的是种种庞杂纷歧的天下，是由于统一个物理机制在差别的极限情形下具有的差别显示。于是，我们获得了一个统一的熟悉，使现实的天下泛起出有机的统一性。 　　对此，当遇到矛盾的征象时，许多人都会说他们肯定会接纳第二种方式来化解矛盾，只有傻子才会使用第一种方式，以为那只是一种掩耳盗铃的愚蠢做法。然而，事实上不仅有人接纳第一种方式，而且该方式的使用照样异常需要的。 　　由于，构建一个合适的物理机制，是一件很难题的事情。只有修建于获取足够信息的基础上，构建适当的物理机制才是有可能实现的。因而，在接纳演绎法之前，首先需要我们运用归纳法，找出差别征象之间的外在联系。
　　对于光速转变的矛盾征象，爱因斯坦就是接纳
归纳的方式予以解决的。他以为，既然光的矛盾征象是存在的，那么我们就把这一矛盾的征象视作宇宙的基本纪律，以此来消除矛盾。于是，爱因斯坦提出了光速稳定原理，以为在任何参照系上观察到的光速都是一样的。然而，差别速率的观察者，面临统一光束，若何会测量出相同的速率呢？于是，
为了知足光速稳定原理，只好修改长度和时间的界说，以保证测量到的光速始终是光速c。这就好比是统一件事情，虽然可以用差别的语言讲述，但他们表达的意思却是稳定的。 　　于是，爱因斯坦确立了狭义相对论，使我们有机遇熟悉到物体在高速运动的情形下，其速率的增大会受到空间的限制，是不能超过光速的。
狭义相对论是在高速领域关于空间效应的唯象型理论，确立了种种差别征象之间的外在联系。 　　固然，对于我们人类来说，
只有这种唯象的理论是不够的，我们仍然不知道为什么光速是稳定的，不利于更进一步地深入研究光子的特征。 　　随着人类熟悉的进一步生长，由于普朗克常数h的普遍存在，由于种种微观粒子都具有波动性，说明在我们的宇宙中存在着不能再分的
最小粒子（由此命名为量子），说明我们的宇宙是由量子组成的。由此，形成了一个有机的量子宇宙观： 　　离散的基态量子组成空间，受到引发的量子成为光子，由高能量子组成的封锁系统就是物质。
　　于是，凭据量子的物理机制，运用演绎的方式，使我们理解了上述两个关于光速实验的矛盾效果。由于光速是光子维持其相对于空间势能的速率，因此光速相对于量子空间具有稳定性。 　　当量子受到引发成为光子时，其速率首先遵守光源的内空间，相对于光源以速率c运动，属于迈克尔逊-莫雷实验的情形，即属于短距离的极限情形； 　　当光子进入外部的量子空间时，光子通过与空间量子的碰撞，逐步改变其速率，以保持其相对于空间的速率稳定性。由此引起的动能转变，会由光子的势能予以抵偿，显示为光的运动频移。由此，逐步地过渡到双星实验的效果，光速不再与光源相关，光子转变为相对于空间以速率c运动。于是，
借助于量子的物理机制，由光子流传的距离，将两个矛盾的实验分开开来，从而避免了矛盾的泛起。
　　这就是我们用风扇的物理机制化解神秘装置的做法。作为引申，
我们可以将宇宙中的种种差别的征象，都可以归结为量子及其差别状态的转变，归结为量子空间的破缺（不对称碰撞）。 　　总之，虽然双星实验和迈克尔逊-莫雷实验泛起出来的是矛盾的征象，然则我们可以以此为契机，构建一个详细的物理机制，将矛盾的征象分开在差别的极限情形。由此，我们运用演绎的方式，将获得的物理机制应用于宇宙的方方面面，使我们获得一个统一的熟悉。 　　连系量子力学的生长，我们有理由信赖，可以通过量子的物理机制来熟悉我们的宇宙。