單程光速不可測

單程光速不可測作為一個公約是指從光源到觀測者的光速不能被單獨測量。

異地時間同步與單程光速

當使用“光速”這一術語的時候必需區分開單向光速還是雙向光速。單程光速不可測作為一個公約是指從光源到觀測者的光速不能被獨立地測量到,原因來自於如何讓光源的時鐘和觀測者的時鐘同步。

物理學光速測量都是往返光速,從光源或者一個點出發,到達鏡子再返回。因為測量光的開始和結束的時間都在同一個地方,只需要一個時鐘,所以光速度測量不需要任何時鐘同步而確定。愛因斯坦約定一種異地時間同步的方法(愛因斯坦同步 )使得單向光速與雙向光速相等。在任何參考系中光速不變是他的狹義相對論的基礎。

測量單向光速需要同步光的起點與終點的時間。如何同步這是個問題,因為沒有瞬時傳遞信息的辦法。

質疑

麥克斯韋在1879年在一封信中問到測量“木星衛蝕”(即羅默測定光速)有沒有足夠的精度來確定光速在不同方向上的差異。 羅默測定光速不就是從木星到地球的單向光速嗎?

1725~1728年英國天文學家布拉德雷發現了光行差並計算出光的速度,測量的也是遙遠星光到地球的單向光速。

單程光速測量

羅默木蝕測量的就是單向光速,那么我們可以實驗模擬羅默木蝕來測量單程光速以測量地球上不同方向光速的變化(以太漂移實驗)。

單程光速不可測 單程光速不可測

兩個時鐘先在同一個地方對時,然後其中一個移動到距離L的地方,光速有限,觀測者觀測到兩個時鐘的時間不同。設光速為C,攝象機1觀測到兩鐘的時間差為T,則C=L/T。攝象機2則可以同時測量相反方向的光速。

單程光速不可測 單程光速不可測
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走時嚴格一樣的時鐘是不存在的。鍾1鍾2在起點對時,然後鍾2移動經過信號桿。設鍾2經過信號桿時,鍾1比鍾2快,攝象機1觀測到設鍾2經過信號桿時兩時鐘時間差為t1,攝象機2觀測到設鍾2經過信號桿時兩時鐘時間差為t2,時鐘到攝象機1方向的光速為,時鐘到攝象機2方向的光速為。已知光速為c,則 ,可求得具體值,則以太飄移速度為。

用兩個頻率相同,頻率穩定,相對運動的電磁波源(光源)替代時鐘,運動的波源產生都卜勒頻移與靜止波源產生拍頻,拍頻頻率就代表觀測到的時間和移動距離差,以計算單向光速。這就是雙波源拍頻實驗。

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