对 Michelson-Morley 实验的怀疑

原文转载自 「当然我在扯淡」 ( http://www.yinwang.org/blog-cn/2021/07/21/michelson-morley-experiment ) By 王垠

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对 Michelson-Morley 实验的怀疑

许多的经验告诉我,当所有的逻辑都完美地适配在一起,却只有一个“特例”的时候,你就应该思考对这个特例的理解是不是错了,所以才导致这个特例的存在。

对于物理学,所有现象都符合伽利略观察到的“匀速运动的观察者体验到的所有物理规律,都和静止的观察者一样”——除了光。有一个实验说,运动的观察者观察到的光速,不随自己的运动而改变,而其他物体都不这样。为了解释这一个特例,就是相对论产生的原因。

我觉得光速这个特例,值得大家做更多的探索。我发现它的依据 Michelson–Morley 实验,实验装置过于复杂,依赖和限定条件很多(比如地球的运动),依赖的原理过于间接和脆弱,而且有太多可能的干扰,比较难复现。实验数据的解释和理解似乎也有问题,有被人曲解的嫌疑。实验本来的目的,它证明的事情,和“人们说它证明的事情”,似乎是两回事。

如果你仔细读了 Michelson–Morley 实验的说明,就会发现它只是显示了:没有探测到近地面的 aether wind(以太风)。这个 aether(以太),就是人们曾经认为光的传播需要的介质,就像水是水波传播的介质一样。实际数据其实显示“好像有一点以太风”,但他们说这是“误差”,因为不符合“期望的强度”。严肃地说,我觉得这样把实际探测到的数据,简单地解释为“误差”,是不够慎重的。也许它不是误差呢,也许你期望的强度并不正确呢?

我的理解是,如果那真是误差,这个实验也许大概率说明了“近地面的 aether wind 不存在或很微弱”(注意限定词),却并没能证明“aether 不存在”,也没有证明“光的传播不需要介质”,更没有证明“光的速度不随观察者的运动而改变”。所有后面这些说法,似乎都是其他人的发挥甚至曲解。这就像没探测到风,就说“空气不存在”一样。

实际上,Michelson 和 Morley 起先只是想做实验显示“aether 存在”。这就像如果你能证明“风存在”,就可以支持“空气存在”这个说法。如果 aether wind 存在,那就可以支持“aether 存在”这个说法,所以他们就试图探测 aether wind。然而他们却失败了,没有成功探测到期望强度的 aether wind。后来人们就开始说,这个实验“证明了 aether 不存在”,进而说它证明了“光的传播不需要介质”,进而说“光的速度不以观察者的运动而改变”……

如果你没能证明 A,那就等于证明了 NOT A 吗?学过逻辑的人都知道这是不对的。你没能证明 A,那就只说明你没能证明 A,并不等于 NOT A 就被证明了。所以我看不明白为什么 Michelson–Morley 实验没能证明“aether 存在”,就等于“证明了 aether 不存在”,然而这似乎就是物理学文献普遍告诉你的。

我们应该严格区分“证明”和“猜测”。经常发生的事情似乎是,有人做了一个实验,就声称已经“证明”了什么,不容置疑的样子,而那往往只是一种猜测,事实完全可以是另外一回事。是的,实验正确也不一定真能证明什么,而且实验的“证明力”其实可以很弱。历史上实验太多了,数据正确结论却错误的实验,比比皆是。“地平说”支持者们也做过很多实验的,跟你说各种证据显示地球就是平面,然而他们真的“证明”了地球是平面吗?

我发现相对论的教材并不比地平说更严密。相对论的教材往往直接告诉你:“Michelson–Morley 实验证明了光速不随观察者运动而改变。” 说得好像这实验本来就是用来证明这个事情的,这就是终极结论,不容置疑的一样。这种说法,包括了我曾经喜欢的《Relativity in Illustration》。这本书几年前帮助我理解了狭义相对论,然而现在读第二遍,我发现已经不怎么喜欢了。我觉得作者其实缺乏理性和科学的态度,经常使用“必定”之类的绝对化说法,而其实证据不足。我已经在书上写下了很多质疑和批评。

“Michelson–Morley 实验证明了光速不随观察者运动而改变”这个说法,很像 AI 视觉领域的“Top-5 标准”。实验数据可能都没错,但“Top-5 标准”使得数据被曲解为“超越人类的机器视觉”,以此说法掀起 AI 热潮,而数据本来说明的事情完全是另一回事。人们都太相信实验和数据,却经常不去仔细理解数据到底说明了什么,不仔细检查数据与结论之间的逻辑关系。所以就算实验和数据完全正确,也可以得出错误的结论。

难以置信,整个 AI 领域居然会采用如此歪曲数据的标准,没有一个内行专家站出来指出这个异常严重的问题,但这就是我看到的事实。既然 AI 领域可以这样,物理领域大概也不会例外。人的本质都是一样的,人都是可能腐败变质的。而且不只是个别的人,整个领域的人都可以一起变质。

关于光速是否恒定,光是否需要介质,历史上还有其它一些实验,得出了不同的结论,科学界却似乎很偏爱 Michelson–Morley 实验。光就这一个实验得出“光速不随运动改变”的结论,坚定地把它叫做“事实”,好像是千古不变的真理,不允许任何人质疑。一百多年过去了,也没有设计过不同的实验来显示同样的结论。我觉得这不是科学的态度,我开始怀疑物理学家们的推理和解释数据的能力,甚至开始怀疑他们的道德品质。

我建议大家都直接地,实际地去看看这实验具体在做什么,而不是偏听别人的解说。我将会花一些时间把这一切弄明白——破解物理学。

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