处,由于增加了势能,根据机械能转化与守恒定律,动能应该减小,也就是光的速度(内在光速)减小,反之,
则速度增加,这是顺理成章的事情。本来在引力场强度不是很大,距离不是很大的情况下,光速的变化,或者
说光发射频率的变化是无法验证出来的,但由于穆斯堡尔效应的发现,使这种验证成为现实。
计算光从地面射到
塔顶处光速的变化率:
22.6
m
−11
3
−1 −2
c
设 为地面光速,
c
; :离地面
塔顶处的光速; :引力常数
G
;
22.6
6.6710 m kg s
299792458
m
/
s
1
2
24
5.974210 kg
:地球质量
;
r
:地球半径
;
r2 :地心到离地面
塔顶处的距离
。
M
6371000
m
22.6
m
6371022.6
m
1
r
2 464m/ s
设地球地面的自转速度为
,则
塔顶处的自转速度为
22.6m
。
464m/ s
r
1
2GM
2GM
r
c2 −
−4642 = c22 −
−( 464)
2
2
根据机械能守恒公式:
1
r
r
r
1
2
1
c
2 ,通过数学运算,代入数据,解之得:
k =1−
光速变化率为:
c
1
−15
k = 2.46013167210
这里的光速为内在光速,变化率也是内在光速变化率。在相对论中,光速是不变的,这个实验所表现出的
上下差异性,按相对论的解释是由引力引起的红移,光线从地面射向塔顶,频率减小,波长变长。反之,光线
从塔顶射向地面,频率增大,波长变短,而光速始终保持不变,频率(或波长)的变化率等于上面计算出的光
速变化率,至于怎么算的,不是很清楚,据说是用等效原理间接算的。
可以看出,用光速可变、用经典理论非常简洁地计算出本实验的引力红移,计算结果与实验结果相吻合,
解释也非常的通畅明白。任何位置和任何状态下发射的同种光线的波长是一样的,发射频率的变化正比于其发
射光速的变化,换句话说是发射光速的变化来自于其发射频率的变化。在地面上,内在光速大,发射频率大;
在塔顶处,内在光速小,发射频率小。再次重申,发射后的频率是不变的,发射前频率是可变的。根据机械能
转化与守恒定律,光源体在引力场的位置和运动速度都能影响到发射光速,又因为发射光速的变化来自于发射
频率的变化,可知光源体在引力场的位置和运动速度可影响到光线发射频率的变化。明白了这一点,也就容易
理解做该实验时为什么将光源体作上下左右晃动,这样做是以动能来弥补势能,使发射频率与接受的固有频率
相一致,达到共振。
本实验经典物理的计算方法更简单也更准确,解释也更加合理,无论如何,也不应该把该实验算作是对相
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