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狹義相對論的實驗驗證

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狹義相對論近代物理的一支基礎理論,解釋了當重力場不顯著情形下所有的物理現象。在理論發展的過程中,許多實驗扮演了重要的角色,提供了靈感或做為理論驗證。此理論的強健在於其能精準地預測各種不同領域的實驗,提高精準度的新驗證實驗仍在進行中。近期的實驗焦點在普朗克尺度微中子方面,目前的結果皆與狹義相對論相應。主要的實驗研究者包括Jakob Laub、Zhang、Mattingly、Clifford Will、Roberts/Schleif等研究群。

狹義相對論的背景限制於平直時空,亦即重力現象不顯著的情形。當重力現象顯得重要時,主要理論則需採用廣義相對論,與此對應的實驗驗證則參見廣義相對論的實驗驗證

引導出狹義相對論的實驗[编辑]

19世紀關於的主流理論為光以太學說,其為一「靜止」的介質,光波在其中傳導的方式類似於聲波在空氣中。做為類比,以太中的所有方向的光速為常數,與光源速度無關。因此當一觀察者相對於以太做運動會觀測到某種「以太風」,一如在空氣中的移動觀察者會感受到

一階實驗[编辑]

菲佐實驗Fizeau experiment), 1851

弗朗索瓦·阿拉戈於1810年的研究開始,有一連串的光學實驗進行過,預期中應可測得v/c值一階項的正結果,以展示以太中的相對運動。然而得到卻是負結果。奧古斯丁·菲涅耳於1818年提出了解釋,其中引入了一個附加假設稱為「拖曳係數」(dragging coefficient),亦即物質會對以太做小程度的拖曳。1851年的菲佐實驗顯示了此一係數。隨後的一階實驗顯示了因為拖曳係數,實驗必得出負結果。此外,一些靜電學一階實驗也顯示了負結果。亨德里克·勞侖茲於1892年與1895年,在運動觀察者的情形下引入幾項新的額外變數,解釋為何所有一階的光學與靜電學實驗會產生負結果。這些變數包括了:使靜電場在運動方向上收縮的位置變數,以及與目前位置相關的「局域時間」變數。[1]

二階實驗[编辑]

邁克生-莫利干涉儀(Michelson-Morley interferometer

否定以太拖曳的實驗[编辑]

狹義相對論的驗證實驗[编辑]

相關條目[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ 引用错误:没有为名为laub的参考文献提供内容