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    什么实验证明了相对论是不正确的?

    发布时间:2018-03-05 18:51 注:该提问由181*****816 发起的自问自答(由他的知识、经验、图书/文章等拆分演变为问答形式而来),该自问自答产生所有收益的0%归发布人所有。如果你觉得你有更好的回答,也可以参与回答,回答收益分成70%
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    有一个。这非常有名。

    1933年,Dayton Miller发表了一篇总结20多年实验工作的论文。它的题目是“ 以太漂移实验和地球绝对运动的确定 ”,并出现在“现代物理评论”(此处原始,随后转载于Nature,1934)。

    米勒在威尔逊山实验室重复了本质上的迈克尔逊 - 莫雷实验,但当时可能是世界上最灵敏的干涉仪。他发现当设备旋转时,他的干涉图案呈正弦变化:也就是说,它提供了光速相对变化的证据和爱因斯坦基本假设之一的矛盾。这是一个非常小的影响,这迫使米勒假设以太在地球上被“带走”,但他确信它在那里。

    image

    (从米勒的日志页面,注意他的正弦波模式的草图)

    代顿米勒是一位非常有成就和经验丰富的实验家:他协助莫利在1904年至1954年期间追踪了迈克尔逊 - 莫利的原始实验(在这种情况下,他们也发现了一个无效的结果)。在他的工作多年以及本文发表后,他为所有来者辩护。他知道他不同意大量的其他实验结果,但是大多数人认为这些并不相关,因为他们没有在足够高的高度上完成,他认为以太“风”更强。他真诚相信他反驳了爱因斯坦。

    爱因斯坦对结果最感兴趣,并且完全同意米勒的观点,即如果他的结果停滞不前,那么他的理论(SR和GR)将被伪造。

    如果肯定的结果[米勒的]得到证实,那么狭义相对论和它的广义相对论现在的形式将是无效的。Experimentum summus judex只有惯性和引力的等值才会保留,但是,它们必须导致一个截然不同的理论。

    (爱因斯坦,1925年的信 - 注意,即使在米勒论文的8年前,早期的结果也是已知的)

    但是爱因斯坦却试图暗示,像山顶上的变化温度等因素可能正在发挥作用,令米勒感到沮丧。因为他觉得非实验主义者爱因斯坦暗示他足够愚蠢,不会对温度效应留有余地(他当然了 - 他注意到上面页面中的温度读数),并且他停止了与爱因斯坦的合作。

    温特效应在Robert Shankland(1955)对Miller的工作回顾中再次提出,人们普遍认为这种反应揭示了Miller的积极结果。事实上,Shankland并没有做出令人信服的判断:他确定了温度效应,但一旦这些因素得到解决,大部分信号仍然存在。Shankland认为没有必要强调这一点,他的结论是温度效应可能是整个信号的原因。


    在此后的几年中,米勒的成果在文献中一直备受瞩目。虽然负面结果继续上升并证实爱因斯坦,但他的数据仍然是对共识存在的最明显的积极反常现象。

    不幸的是,他的研究成果主要用于证实人们的偏见:那些想要提出以太理论并与爱因斯坦作斗争的人坚持他的结论是绝对真理,而没有质疑它如何与绝大多数其他实验相矛盾; 而那些主流物理学的学生则将结果视为一种反常现象,而没有必要解释米勒的错误。


    但我们现在知道。

    对米勒实验的一个令人信服的结论是对托马斯罗伯茨2006年米勒最初

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    的日志和论文中的数据进行的分析。他接受了米勒原始数据的读数,并发现米勒用他的数据分析了他的数据标准的梳状滤波器平均时间过程,报告他发现的结果,只是对误差范围的表面考虑。罗伯茨指出,虽然这是20世纪30年代的标准程序,但是这些程序有统计上的缺陷,自20世纪50年代以来才有了正确的理解,并且信号处理技术有了进步。

    然后,罗伯茨将米勒的原始读数应用到今天任何类似实验数据上的分析中,并获得现代误差条。他们看起来像这样:

    image

    (实心圆圈显示设备> 6圈,长度稳定,空圈<6圈)。

    对于这种再分析,显而易见的是,所有米勒长时间稳定的运行都会在错误的边缘内出现边缘变化。只有他的一些短跑表现出任何异常。不用说,这是非常可疑的:这些都是Miller因为某种原因提前中止的运行(例如,随后发现设置和重新启动的困难)。任何在这些运行中出现并在较长时间内消失的信号很可能是这些困难的人造物。

    罗伯茨的结论值得引用,因为他非常尊重米勒,并相信他的行为光荣而诚实:

    代顿米勒是他那个时代的囚徒。在20世纪20年代和30年代,数字信号处理是未知的,并且所有这些实验使用的数据简化算法的严重缺陷未被注意到。

    [...]

    以上关于米勒分析和数据的讨论只是将现在的标准技术应用于他古老的数据。这篇论文并没有打破任何新的基础,它只是解释了一个长期的困惑:一个像代顿米勒那样胜任的人如何获得与其他实验不一致的结果? - 如上所述,他是每个实验者梦魇的受害者,并且在他的系统性漂移中不知不觉地看到统计学上无关紧要的模式,模仿了真实信号的出现。所以他的结果是异常的并不奇怪。

    我们都是我们这个时代的囚徒。虽然这篇论文给出了坚决和可信的理由来拒绝米勒的结果,但试图以今天的标准来评判他是不公平的。事实上,认识到他不可能在他的结果中了解这些缺陷,使我们更加敬佩他,因为他在追求这些测量方面的奉献精神和毅力。他更直观地认为更多的数据是正确的,并且允许对他的系统性漂移进行量化建模。


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