建立牛顿绝对时空观的原理
7牛顿的时空观
7、牛顿的时空观在经典力学中,空间与时间的本性被认为就是与任何物体及运动无关的,存在着绝对空间与绝对时间。
Newton在《自然哲学的数学原理》中说:“绝对空间,就其本性来说,与任何外在的情况无关。
始终保持着相似与不变”“绝对的、纯粹的数学的时间,就其本性来说均匀地流逝,而与任何外在的情况无关”。
Newton还指出:“相对空间就是绝对空间的可动部分或者量度。
我们的感官通过绝对空间对其它物体的位置而确定它,并且通常把它当作不动的空间瞧待。
如相对地球而言的地下、大气或天体等空间都就是这样来确定的”;“相对的、表观的与通常的时间,就是期间的一种可感觉的、外部的,或者就是精确的,或者就是变化着的量度。
人们通常就用这种量度,如小时、日、月、年,代表真正的时间。
”这就就是Newton 的相对时空观。
Newton的绝对时空概念,只就是Newton对时空的一种数学抽象,这从“绝对的、真正的与数学的时间自身在流逝着,”可以十分明显地瞧出。
其中‘数学’二字表明Ne wton怕别人误解而特意指明绝对时间就是一种数学的抽象。
Newton的相对时空概念,就是整个Newton力学体系中的不可分割的组成部分。
牛顿认为:“相对空间就是绝对空间的可移动部分或量度,我们的感官通过绝对空间对其她物体的位置而确定了它,并且通常把它当作不动的空间瞧待。
如相对于地球而言的地下,大气,或天体等空间就都就是这样来确定的。
”可见,牛顿的相对空间概念与我们今天的相对空间概念,没有什么不同。
牛顿清醒地认识到,我们周围的空间都就是相对空间。
牛顿还深刻地认识到,相对空间就是表观的,在表观的相对空间的背后或内部,隐藏着真正的空间,这就就是绝对空间。
从Newton力学的基本定律与概念出发,就一定要求有一个相对的实际可用的时空概念。
物体的位置移动,就要求空间“空”;物体的静止,就要求空间保持相对的“不动”;物体的匀速运动,就要求空间“平直”、“均匀”;而且还要求时间相对的均匀,没有太明显的快慢节奏。
第二十二天相对论时空观与牛顿力学的局限性
第二十二天：相对论时空观与牛顿力学的局限性相对论时空观与牛顿力学的局限性的内容的考点：1、经典力学的局限性；2、经典相对性原理；3、狭义相对论的两个基本假设；4、“同时”的相对性；5、长度的相对性；6、时间间隔的相对性及其验证；7、相对论速度变换公式；8、相对论质量。
知识点1：相对论时空观与牛顿力学的局限性一、牛顿力学时空观绝对时空观（牛顿力学时空观）：时间和空间都是独立于物体及其运动而存在的。
该观点认为时间和空间是相互独立的。
不同参考性系之间的速度变换关系满足伽利略变换，比如河中的水以相对于岸的速度v 水岸流动，河中的船以相对于水的速度v 船水顺流而下，则船相对于岸的速度为v 船岸＝v 船水＋v 水岸。
二、相对论时空观19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速c 。
1887年迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。
爱因斯坦两个假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
相对论的两个效应：时间延缓效应：如果相对于地面以v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，那么两者之间的关系是Δt ＝Δτ1－(v c )2。
Δt 与Δτ的关系总有Δt ＞Δτ，即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态有关。
长度收缩效应：如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0，沿着杆的方向，以v 相对杆运动的人测得杆长是l ，那么两者之间的关系是l ＝l 01－(v c)2。
l 与l 0的关系总有l ＜l 0，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态有关。
低速运动：通常所见物体的运动，如投出的篮球、行驶的汽车、发射的导弹等物体皆为低速运动物体。
伽利略变换关系牛顿绝对时空观
1.爱因斯坦(美籍德国人，1921*)，2.牛顿(英国)，3.麦克斯韦 (英国), 4. 玻尔(丹麦，1922)， 5.海森伯(德国，1932)，6.伽 利略(意大利)，7.费因曼(美国，1965), 8.狄拉克(英国，1933)， 9.薛定谔(奥地利，1933), 10.卢瑟福(新西兰)
经典力学的成就和局限性
三 能量的连续性与能量量子化 经典物理中，宏观物体的能量是连续变化的，但
近代物理的理论证明，能量的量子化是微观粒子的重 要特性 . ➢ 普朗克提出一维振子的能量
Enh(n1 ,2,3 )
➢ 爱因斯坦认为光子能量 h
量子力学指出，物体（微观粒子）的位置和动量
相互联系，但不能同时精确确定，并且一般作不连续
a' a z
z 牛顿伽运利略动变换定关律系牛具顿绝有对时相空同观 的形式.
位置坐标逆变换公式
速度逆变换公式
xxut y y'
zz'
t t'
S
加速度逆变换公式 S
vx v'xu vy vy
vz vz
m
a
F
m a F
F F m m a a
ax ax
牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性
ay ay
爱因斯坦的哲学观念：自然界应 当是和谐而简单的.
理论特色：出于简单而归于深奥.
伽利略变换关系牛顿绝对时空观
1895年(16岁)：追光假想实验(如果我以速 度c追随一条光线运动，那么我就应当看到， 这样一条光线就好象在空间里振荡着而停 滞不前的电磁场。可是无论是依据经验， 还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这 样的事情。从一开始，在我直觉地看来就 很清楚，从这样一个观察者来判断，一切 都应当象一个相对于地球是静止的观察者 所看到的那样按照同样一些定律进行。)
狭义相对论
( x, y , z , t )
v
t t 0 时, O、O
重合，且在此发出闪光。
O O
P r
( x, y, z, t )
x
x
经一段时间光传到 P 点（事件）
在S中 P x, y, z , t 在S 中 P x, y, z, t
寻找
对同一客观事件 两个参考系中相应的 坐标值之间的关系
0 0
其中 0 和 0 都是与参考系无关的常数。
按照牛顿时空观点，不同参照系中观察到的光速是 不同的，因此，电磁波只能够对一个特定参照系的 传播速度为c，因而麦克斯韦方程组也就只能对该特 殊参照系成立。
这个特殊的参考系在哪？
当时的人们认为光是靠以太来传播的，只有在相对于以 太静止的参考系中成立。认为以太是绝对参考系，则它 是绝对静止的，一切物体都“浸泡”其中，地球也不例 外。物理学家设计了各种实验寻找以太参考系。
2) 光速c是常量——不论从哪个参考系中 测量
1）一些电磁学规律不服从伽利略变换。 例如
S S
v
q q
r
v
v
按照伽利略变换： 力与参考系无关
按照电磁学： S 系：静电力 f
4 0 r 2 q2
S 系：电力加磁力 f f 1 u 2 c 2 力与参考系有关！
2）光速不变 19 世纪中叶，电磁学理论给出真空中电磁波 的传播速度为 c 1
证明： 设在惯性系S中观察到A、B两事件， 分别在a、b处发生 两点相距: x xb xa
两事件发生的时间间隔: t t B t A
在惯性系S′中观察A、B两事件 （S′系相对于S系以速度u沿x轴正向运动）
xa 两点相距: x xb
牛顿的绝对时空观
牛顿的绝对时空观在牛顿的力学定律（包括惯性定律）的表达里没有明确指明，所谓“静止”、“匀速直线运动”和“运动状态的改变”是对什么参考物体来说的．在牛顿力学中“力”是物体间的相互作用，这是与参考物体无关的，不过运动状态及其改变则与参考物体有密切关系．牛顿完全理解自己理论中存有的这个薄弱环节，他的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体是处于静止、匀速运动，还是加速运动状态．牛顿承认，区分特定物体的绝对运动（即相对于绝对空间的运动）和相对运动，也非易事．不过，他还是提出了判据．譬如，用绳子将两个球系在一起，让它们保持在一定距离上，绕共同的质心旋转，从绳子的张力能够得知其绝对运动角速度的大小．“水桶实验”是牛顿提出的另一个更著名的实验．实验的大意如下：一个盛水的桶挂在有条扭得很紧的绳子上，然后放手，于是如下列图：（1）开始时，涌旋转得很快，但水几乎静止不动．在粘滞力经过充足的时间使它旋转起来之前，水面是平的，完全与水桶转动前一样．（2）水和桶一起旋转，水面变成凹的抛物面．（3）突然使桶停止旋转，但桶内的水还在转动，水面仍然保持凹的抛物面．牛顿就此分析道，在第（1）、（3）阶段里，水和桶都有相对运动，而在前者水是平的，后者水面凹下；在（2）、（3）阶段里，无论水和桶有无相对运动，水面都是凹下的．牛顿由此得到结论，桶和水的相对运动不是水面凹下的原因．这个现象的根本原因是水在空间里绝对运动的加速度．绝对空间在哪里？牛顿以前设想，在恒星所在的遥远的地方，或许在它们之外更遥远的地方．他提出假设，宇宙的中心是不动的，这就是他所想象的绝对空间．从现今的观点来看，牛顿的绝对时空观是不对的．不过，牛顿当时清楚地意识到，要想给惯性原理以一个确切的意义，那就必须把空间作为独立于物体惯性行为之外的原因引进来．爱因斯坦认为，牛顿引入绝对空间，对于建立地的力学体系是必要的，这是在那个时代“一位具有最高思维水平和创造力的人所能发现的唯一道路”．当代的物理教科书在讲牛顿力学时，为避免“绝对空间”的提法，都采用“惯性参考系”的概念．据考证，这想法是德国物理学家朗格（L．Lange）提出的．在牛顿力学的框架中，给惯性系下的定义是惯性定律在其中成立的一类参考系，即在此类参考系中，一个不受外力作用的物体总是作匀速直线运动的．若要再问，怎样知道一个物体没有受到外力呢？回答说，此物体离开别的物体都充足远，它在惯性系中作匀速直线运动．这里似乎出现了一个逻辑循环．不过，仔细推敲我们的表述，是可在教科书中避免这种逻辑循环的．实验说明，在一个参考系中，只要某个物体符合惯性定律，则惯性定律将对其它物体成立．我们把惯性参考系定义为“对某一特定物体惯性定律成立的参考系”，这时再说惯性定律成立的条件是惯性系，就不构成逻辑循环了．从这里我们再次看到，惯性不是个别物体的性质，而是参考系，或者说，时空的性质．下文即将论述，用“惯性参考系”替代“绝对空间”，仅仅回避了牛顿力学的困难，作为阶段性的教学考虑是可取的，但是并没有真正解决问题．这样，在牛顿力学的框架里，我们必须严格地区分“惯性”和“非惯性”两类参考系，在惯性参考系内，惯性定律和其它牛顿力学定律成立；在非惯性参考系内，牛顿三定律不成立．在所有惯性参考系之间，伽利略相对性原理成立，从而它们都是平权的．在非惯性参考系内则会出现一些“反常”现象．请看下面这段描绘．上文提到，惯性定律是不能直接用实验严格地验证的．设想有一位很严格的科学家，他相信惯性定律是能够用实验来证明或推翻的．他在水平的桌面上推动一个小球，并设法尽量消除摩擦（现代能够用气桌相当好地实现这个点），他观察到，小球确实相当精确地做匀速直线运动．正当他要宣布验证惯性定律成功时，突然发现一切突然变得反常了．原来沿直线运动的小球偏向了一边，朝房子的墙壁滚去，他自己也感到有一种奇怪的力把他推向墙去．究竟发生了什么事？原来有人和他开玩笑．这位科学家的实验室没有窗户，与外界完全隔绝．开玩笑的人安装了一种机械，能够使整个房子旋转起来．旋转一开始，就出现上述各种反常现象，于是惯性定律被推翻了．我们都看到，在非惯性参考系内的“反常”现象，是出现了一些莫名其妙的“力”，即“惯性力”．在通常的教科书中对“惯性力”的解释大意是这样的，假设在非惯性系中的观察者要坚持用牛顿定律来解释他所观察到的力学现象，他必须假想有某种“惯性力”存有．惯性力是惯性在非惯性系里的表现，它与“真实力”有区别．“真实的”力是物体间的相互作用，施力的物体必受到受力物体给它的反作用．我们说惯性力是“虚假的”，因为不存有施加此力的物体，从而也就不存有反作用力．我们在形容词“真实的”和“虚假的”上打了引号．是因为这仅仅牛顿力学的说法，在广义相对论的理论中，这种说法就不那么绝对了．在平动的加速参考系中，质点所受的惯性力ma f -=惯，在转动的参考系中静止的原点受到惯性离心力，以速度v 运动的质点除受到惯性离心力外，还受到一个科里奥利力ω⨯=mv f C 2．例如，上面谈到牛顿的两球和水桶实验，涉及到的是惯性离心力．使傅科摆摆面进动的是因地球自转引起的科里奥利力．。
伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观
三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了动力学三 大定律。
这三大定律是构 成经典力学的理论基 础，是解决机械运动 问题的基本理论依据。
伊萨克·牛顿爵士 静静地躺在这里。 他以超人的智慧， 第一个证明了， 行星的运动和形状， 彗星的轨道和海洋的潮汐。 他孜孜不倦地研究 光线的各种不同的折射角， 颜色产生的种种性质。 对于自然，历史和圣经 他是一位勤勉，敏锐而忠实的诠释者。 他以自己的哲学证明了上帝的庄严， 并在他举止中表现了福音的淳朴 让人类欢呼吧， 曾经存在过这样一位 伟大的人类之光。
一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观
狭义相对论基础
一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观
引言： 什么是相对论？ 关于空间、时间和物质运动之间相互关系的现
代物理理论
自然和自然规律隐藏在黑暗之中， 上帝说“让牛顿降生吧”， 一切就有了光明。 三百年前，牛顿建立了动力学三大定律。
这三大定律是构成 经典力学的理论基础， 是解决机械运动问题的 基本理论依据。
v
v
u
加速度
变换公式
ax
ax
du dt
ay ay
az az
一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观
加速度变换公式
a'x ax a'y ay
a'z az
a a'
s y s' y'
y y'
vt
o
z z
o' z' z'
u
x'
x
P(x, y, z) * (x', y', z')
何谓绝对时空观
何谓绝对时空观？答绝对时间是指时间的量度和参考系无关，绝对空间是指长度的量度与参考系无关。
这也就是说，同样两点间的距离或同样的前后两个事件之间的时间，无论在哪个惯性系中测量都是一样的。
经典力学总结了低速物体的运动规律，它反映了牛顿的绝对时空观。
绝对时空观认为时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系，分别具有绝对性。
绝对时空观认为时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关，同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量（如坐标、速度）可通过伽利略变换而互相联系。
这就是力学相对性原理：一切力学规律在伽利略变换下是不变的。
绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着”；“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”。
这就是牛顿力学的“绝对时间”和“绝对空间”。
这种观点统治了人类几千年。
直至今日，绝对时空观念还在影响着人类的思维方式和哲学观点，因为绝对时空世界是低速世界，几乎我们全部物理理论都是建立在“低速世界”基础之上的，这是谁也无法改变的事实。
在这一“现实”面前，物理学家们所要做的事就是把主观与“客观”的距离缩小到最小范围。
经典力学总结出哪三大守恒定律？请举出实例并分析之。
答经典力学总结出动量守恒定律，机械能守恒定律以及角动量守恒定律。
1.动量守恒定律的实例就是火箭的。
根据动量守恒定律，当一个系统向后高速射出一个小物体时，该系统就会获得与小物体相同大小但方向相反的动量，即系统将获得向前的速度。
火箭喷管收缩后的燃烧室中气体分子和燃烧室壁的碰撞次数，单位时间单位面积是没有收缩的左图中燃烧室壁的4倍。
但是在喷气口上则没有碰撞，这么多的碰撞的动量是来自于哪里呢？很显然，一个气体分子的每一次碰撞必然是遵守动量守恒定律的。
采用喷管扩张的技术来对燃气分子的热能进行第二次利用则是变成很简单的问题了。
并且会增加火箭燃料的有效利用率。
2.机械能守恒定律的实例就是如无外力做功或外力做功之和为零，系统内又只有保守力（见势能）做功时，则系统的机械能（动能与势能之和）保持不变。
绝对时空观
牛顿对绝对空间和时间的定义： 绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无关，
而永远是相似的和不可移动的‥‥
Absolut space, in its own nature, without relation to anything external, remains always similar and immovable‥
3
相对运动的位移关系
yy' S系 (Ox yz) 基本参考系
S’系(O'x'y'z' )运动参考系
以讨速论度参u 考平系动时S的相情对形参：考系 S
位移关系
r
rr''
D ut
oo'
y
o
P P'
*
xx'
t0
y' u Q
P
D
r r'
P'
xx'
B
60
o'
o
A
v
u
u
x'
x
在地面上的另一实验者B看到弹丸铅直向上运
动，求弹丸上升的高度．
10
例题
解 地面参考 系为 S 系，平板车
参考系为 S'系
tan vy
速度变换 vx vx u v'x
v'
y v' y'
B 60 A
o'
o
v
u
u
x'
x
vy v'y
1
牛顿的绝对时空观
绝对时空观：在经典力学中，对于不同的参考系， 时间的测量是绝对的，空间的测量也是绝对的，与 参考系无关。这就是时间和空间的绝对性。
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建立牛顿绝对时空观的原理周家军(zhoujiajun)（家庭地址:广西陆川县良田镇冯杏村22队,邮编:537717） （目前所在地:广西柳州市,电子邮箱:************************）摘要:从麦克斯韦电磁方程组里电磁波传播速度的计算公式里,可推论出光线传播速度所选取的对应参照系问题及其两个重要性质,即光速不变原理和光速惯性原理.根据伽利略坐标变换,就可以建立牛顿绝对时空观.以太是存在的,人们已经在一些实验中部分证明了.只要人们稍微改变一下思维方式,就可以在实验中完完全全的证明出以太.通过对几个著名的以太实验的剖析,能够使大家很清楚的认识到,为什么有的实验相对于以太的运动可测,而有的实验相对于以太的运动不可测的原因.关键词:电磁波传播速度计算公式; 传播介质;光速不变原理;光速惯性原理;光速度速度叠加原理;斐索流水实验;霍克实验;“迈克尔逊—莫雷”光干涉实验;时间测量.1.光线传播速度的相对参照系从麦克斯韦电磁方程组里可得出电磁波的速度v =1,光线是电磁波的一种,光线的传播速度是以哪个物体为参照系呢？由这一式子里可看出,如果光线是在玻璃里,根据玻璃的磁导率μ玻璃和电容率ε玻璃,可以得出玻璃里的电磁波的速度c 玻璃,它以玻璃为参照系;如果光线是在水里,根据水的磁导率μ水和电容率ε水,可以得出水里的电磁波的速度c 水,它以水为参照系;如果光线是在空气里,根据空气的磁导率μ空气和电容率ε空气,可以得出空气里的电磁波的速度c 空气,它以空气为参照系.如果光线是在真空时,根据真空的磁导率μ真空和电容率ε真空,可以得出真空里的光传播速度c 真空,它就是以真空为参照系.2.光线传播的重要性质从麦克斯韦电磁波方程组里,可得出光线传播速度的两个重要性质. 2. 1、光线传播重要性质之一,——光速不变原理.光线在哪个介质里传播,光速度就是以哪个介质为参照系.在介质里的光线传播速度是一个恒定值,是由该介质的性质所决定的,它只与该介质的磁导率μ、电容率ε有关,与光源运动状态无关,与接收者的运动状态也无关,这即是光速不变原理.2. 2、光线传播重要性质之二,——光速惯性原理.从光线在介质里的传播速度是一个恒定值里可看出,光线传播没有惯性,与发射体（光源）运动状态无关,不遵循惯性速度叠加原理.光线没有质量,所以光线传播不具有惯性.3.光速度的速度叠加原理光速度的速度叠加原理和光速惯性原理并不相同.光速惯性原理是说光线传播没有惯性,不遵循惯性速度叠加,是针对发射体（光源）而言.光速度的速度叠加原理用于伽利略坐标变换,是针对接收者而言.光线在介质里传播,随介质的运动而运动.当观察者和介质在相同惯性系时,观察者观测到的光速度为介质里的光线传播速度.光线传播没有惯性,与发射体（光源）运动状态无关;当观察者和介质不在同一个惯性系时,对于观察者来说,光线传播速度遵循伽利略坐标变换,测量的光速度呈现出速度叠加性,他测量到的光速度为介质运动速度矢量和介质里的光速度矢量之和,即为速度叠加原理.4.以太、绝对静止参照系的存在形式讨论以太、绝对静止参照系的存在形式,需要建立一个简单的宇宙模型,即:宇宙无形,空间有形;宇宙无边,空间有边;宇宙无限,空间有限.宇宙是个无限大的体积,没有形状,没有边界,也没有运动,宇宙就是绝对静止物,任何一点都可作为宇宙的中心点.空间的体积是有限的,有形状,有边界.质量物质的存在,是空间存在的表达形式.宇宙间没有任何质量物质的地方即为真空,亦可说真空被我们称之为以太的物质所填充.真空即为绝对静止参照系,绝对静止参照系即为真空.光线在真空里传播,光速度以真空为参照系,亦是以绝对静止参照系为参照物.5.建立牛顿绝对时空观的四个原理:5.1、物理定律在任何惯性下都保持不变; 5.2、伽利略坐标变换适用于任何惯性系; 5.3、光速不变原理及光速惯性原理; 5.4、光速速度叠加原理.6.分析以太测量实验,解析牛顿绝对时空观原理.在历史上,人们做了很多以太测量实验,有肯定以太的,也有否定以太的.通过对几个著名的以太实验的剖析,能够使大家很清楚的认识到,为什么有的实验相对于以太的运动可测,而有的实验相对于以太的运动不可测的原因,以及实现可测量以太存在的实验方法.6.1菲索流水实验在这个实验里,有两个惯性系:一是空气惯性系,即地面静止惯性系;二是流水惯性系.光线在空气里传播,观察者(仪器)是在空气惯性系里.因为空气是静止的,观察者(仪器)和光线传播介质（空气）在同一个惯性系里,光线没有惯性,不呈现出速度叠加性.光线在流水里传播,流水相对于观察者(仪器)以速度v 流动,观察者(仪器)和光线传播介质（流水）不在同一个惯性系里,光线传播符合速度叠加原理,为流水速度矢量和光线速度矢量之和.假若光束1和流水方向相同,光束2和流水方向相反.光束1、光束2的光程又分别由两部份组成,一个是在空气里传播的光程,一个是在流水里传播的光程.若光线在空气传播的长度为L 空气,流水长度为L 水,光束1在空气传播的时间为t 11,在流水传播的时间为t 12,光束2在空气传播的时间为t 21,在流水传播的时间为t 22,光线在空气里的速度为c 0,光线在静止水里的速度为c 水,流水速度为v.那么可分别列出光束1、光束2的传播时间:光束1在空气的传播时间为:t 11=c L 空气光束1的流水相对光速度=c 水+v=v nc +0(n 是介质水的折射率,下同),在水流的传播时间为: t 12=vc L +水水=v nc L +0水光束2在空气的传播时间为: t 21=c L 空气光束2的流水相对光速度=c 水-v=v nc -0,在水流的传播时间为: t 22=vc L -水水=v nc L -0水流水相对光速度=c 水+v=v nc ±0光束1、光束2的传播有时间差,为: Δt=∣(t 11+t 12)- (t 21+t 22)∣=∣(c L 空气+v nc L +0水)-(c L 空气+v nc L -0水)∣=2222v nc v L -水空气是静止的,光束1、光束2在空气传播路径没有光程差.水是流动的,在流水传播路径有光程差,为: N=c 水*Δt =n c 0*22202v n c v L -水=222002v n c v c nL -水 由此可见,光的相干只和流水速度有关,与空气无关（因为空气是静止的）,与仪器的摆向也无关.当流水速度为v=0时,两者光程差N=0,没有产生干涉条纹;当流水速度为v ≠0时,两者光程差N ≠0,就产生了干涉条纹.水速v 越大,光程差就越大,可观测的干涉条纹就越明显,亦即说流水拖动了以太.这就很好的解释了菲索流水实验和霍克实验.若将流水换成其他介质,比如空气流或其他液体、气体流,同样会有相同的情况发生.特别是换成空气流时,此时n=1,干涉条纹就只与空气的流动速度有关.如果空气是静止的,以太不会被空气拖动,只有当空气有流动时,空气才会拖动以太.若将流水换为真空,则观测不出干涉条纹.这是因为两束反方向的光束在真空管里的传播时间相等,光程差N=0,所以不会出现干涉条纹.（证明略）若要用菲索流水实验观察到以太风的存在,必须将其的一段水平管（上段或下段）取消,这样两束反方向的光束在真空管里的传播时间才不相等,光程差N ≠0,才能有干涉条纹出现,这就是霍克实验.6.2用霍克实验测量以太风的方法将盛水的玻璃管改为真空的玻璃管,把玻璃管置于和地球运动速度方向平行的位置.假若光束1在玻璃管内的传播方向和地球运动速度方向相同,光束2在玻璃管内的传播方向和地球运动速度方向相反.光束1、光束2的光程又分别由两部份组成,一个是在空气里传播的光程,一个是在真空玻璃管里传播的光程.若光线在空气传播的长度为L 空气,真空玻璃管长度为L 管,光束1在空气传播的时间为t 11,在真空玻璃管传播的时间为t 12,光束2在空气传播的时间为t 21,在真空玻璃管传播的时间为t 22,光线在空气里的速度为c 0,光线在真空管里的速度为c,地球运动速度为v.那么可分别列出光束1、光束2的传播时间:光束1在空气的传播时间为:t 11=c L 空气光束1在真空玻璃管的传播时间为: t 12=vc L -管光束2在空气的传播时间为: t 21=c L 空气光束2在真空玻璃管的传播时间为: t 22=vc L +管光束1、光束2的传播时间差为: Δt=∣(t 11+t 12)- (t 21+t 22)∣=∣(c L 空气+vc L -管)-(c L 空气+vc L +管)∣=222vc v L -管空气是静止的,光束1、光束2在空气传播路径没有光程差.地球是运动的,光束1、光束2只在真空传播路径有光程差,为:N=c*Δt =c *222v c v L -管=222v c cv L -管6.3、“迈克尔逊—莫雷”的光干涉实验在这个实验里,两束光线都是在静止空气里传播,仪器和空气都是在同一个惯性系下,光线传播速度遵守光速不变原理,两束光线的行程都是相等的,不可能有行程差,干涉条纹没有产生,观测不到以太风,那是必然的.若要观测到以太风的存在,必须在地球地面的真空环境里,将仪器置于真空,使光线在真空里传播,两束光线才产生行程差,干涉条纹才会出现.假若光束1垂直于地球运动速度方向传播,光束2平行于地球运动速度方向传播,且与地球运动速度方向v 相反.光束1传播的时间为t 1,光束2传播的时间为t 2,光臂长度为s.因为光线在真空（以太）中传播,相对绝对静止参照系运动.仪器在地球表面,跟随地球一起以速度v 相对绝对静止参照系（以太）运动,也可以说绝对静止参照系（以太）以速度v 相对仪器（地球）反方向运动.仪器和以太不是在同一个惯性系里,光线传播速度符合速度叠加原理.光束1因为垂直于地球运动速度方向,光线传播相对光速度=c+0=c,光束1传播的时间为:t 1=cs 2 (因为地球运动速度的影响,光束1的发射光束和反射光束不在同一条直线上,不重归于一点,而是形成一个等腰三角形.若要发射光束和反射光束重归于一点,光束1就要和地球运动速度方向倾斜,如此一来,光线传播相对光速度就要受到影响,这是一个很复杂的问题,在此忽略不考虑.)光束2在发射段,光线传播相对光速度=c+v,在反射段,光线传播相对光速度=c-v,光束2传播的时间为:t 2=v c s v c s -++=222vc sc- 光束1、光束2传播的时间差为:Δt=∣t 1-t 1∣=∣c s 2-222v c sc -∣=)(2222v c c sv -光束1、光束2传播的光程差为:N=c*Δt=c*)(2222v c c sv -=1222-v cs 有一种可行的方法，就是在光束2路径设置一段长度为L 的真空玻璃管，光程差只和玻璃管的长度有关，光程差为:(推导略)N=)()(2220220v c c v c cc Lc -+-≈1222-v c L 6.4在地球地面,利用高精度时钟测量光线在真空的传播时间.光线的传播时间测量,也就是光线在真空传播速度测量.光线的传播方向不同,光线传播的相对光速度也不同.两束反方向的光线传播,在相同的长度内,测量到的光线传播时间是不相同的.长度越长,差别就越大.***完***参考文献:1、周家军《根据声音和光线在三种方式下的速度测量,对比声音和光线传播的相似性,以及光线的传播特性,充分论证出绝对静止参照系的存在以及其证明方法.》,请务必翻阅.2、《霍克实验》（学习网）网站。