小问号和感叹号爱科学

　　小问号说:“雷雨天，为什么总是先出现闪电，后听见雷声？”
　　冒号爸爸说:“这说明光传播的速度比声音快，所以，先看到闪电后听见雷声。由于光速是每秒30万公里，这个速度太大，所以可以近似忽略闪电传播到我们观察者的时间，而声音在25摄氏度时的传播速度是346米每秒。只要看着时钟，读出出现闪电后，几秒钟听见雷声，就可以用这几秒的时间乘上346得到雷电距离我们观察者的距离。如果闪电和雷声几乎同时出现，则说明雷电距离我们非常近，要特别防止遭受雷击。”
　　冒号爸爸说:“我小时候经常看见石匠打大锤，用铁尖放在用錾子打出的石头槽子里，然后用大锤打在铁尖上，通过许多铁尖的作用把石头对破成两半。在小河的对面，看见石匠轮起的大锤落在铁尖上并向上弹起来了，而声音还没有传过来，大约要等3秒钟大锤敲击铁尖的声音才传到小河这边来。这就说明光速比声速快。”
　　感叹号问:“怎样知道光是有一定速度的？”
　　冒号爸爸说:“1607年，伽利略和他的助手用马灯和时钟在相距一定距离的两个山头测量光传播的时间，从而计算光速。结果因为两个山头距离太近，光速太大，没有测出光速。”
　　“1676年，罗默观测木卫1蚀，木卫1最靠近木星，木卫1每42.5个地球日绕木星公转1周，而太阳光照射木星投下的阴影刚好要遮住木卫1的一部分轨道，导致在地球上看不见木卫1的现象发生，这就是所谓的木卫1蚀。木卫1进入阴影叫做消踪，木卫1离开阴影叫做现踪。罗默发现地球围绕太阳转，当地球位于靠近木星的轨道位置现踪或消踪的时间确定以后，按照木卫1的现踪或消踪周期42.5地球日推算到地球围绕太阳转到离木星有一个轨道直径的半年后，发现应该出现木卫1现踪或消踪的时间，结果推迟了22分钟才出现现踪或消踪。这说明光需要22分钟走过地球的围绕太阳旋转的轨道直径。用地球轨道直径除以22分钟，罗默第一次得到了光的传播速度为22万公里每秒。由于罗默使用了不太准确的数据，计算结果与现在公认的30万公里每秒的光速有一定差距，但是，他是人类历史上第一次测出光的速度，所以，其意义是不言而喻的。
　　1864年英国物理学家麦克斯韦从理论上建立了完整的电磁波理论，预言了电磁波和光以同样的速度传播。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。
　　1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量太阳光在一年四季的两垂直方向传播的光的光速差值，结果证明光速在不同惯性系和不同方向上传播速度都是相同的，由此否定了以太（绝对静止参考系）的存在，为狭义相对论提供了实验基础。
　　这就是说，真空中的光速不随光源(太阳)相对地球上的观测仪器运动速度不同而改变，因为地球围绕太阳旋转一年四季相对太阳的速度是不同的，但是，光速却是一样的。没有以太作为光传播的媒介，以太不存在。
　　这违反伽利略速度合成公式。伽利略速度合成公式要求，光源运动速度不同，光速就不同。伽利略速度合成要求，就象顺水船速快，逆水船速慢。但是，光速在顺水船或逆水船上发出的光速是不变的(是相同速度)，没有快慢之区别。
　　实际上，伽利略速度合成不适合光的速度合成。”
　　小问号问:“我们没有迈克尔逊干涉仪，能不能直观地了解真空中的光速不随光源运动而改变的现象呢？”
　　冒号爸爸说:“王为民想了一个好办法，只要我们观察太阳或恒星，看见太阳或恒星是圆的，就证明真空中的光速不随光源运动而改变了。”
　　感叹号惊讶地说:“怎么可能呢？伽利略观测太阳黑子，把眼睛都看瞎了，伽利略当然知道太阳是圆的，为什么伽利略不知道太阳光光速不随光源运动而改变这件事呢？牛顿、爱因斯坦都知道太阳是圆的，为什么他们没有看出这种联系呢？是不是王为民比伽利略、牛顿、爱因斯坦还聪明呢？”
　　小问号也说:“听说王为民是民科，他是不是在吹牛皮哦？”
　　冒号爸爸严肃地说:“科学的东西常常以意想不到的形式出现，这要看机遇和条件。王为民具有伽利略、牛顿、爱因斯坦所处时代所没有的科学知识，所以能够站在巨人的肩膀上思考问题，得到伽利略、牛顿、爱因斯坦这些科学巨人没有看出来的科学结论完全正常。所以，那种抱怨科学上最重要的科学理论完全被先出生的科学家发现完了，科学的黄金时代已经过去，连科学的白银时代都已经过去，现在只是科学的黄铜或者铁器时代的想法完全错误。任何时代都有机会发现前人所没有发现的新问题，永远都有最重要的科学问题需要人类去解答，所以，完全没有必要让那种颓废的想法影响我们探索真理的热情。”
　　冒号爸爸继续说:“王为民想到太阳和恒星都是等离子体，原子高度电离，核外电子不停地得到太阳中心氢核聚变产生的高能光子，电子跃迁到原子的更高能级上，然后再随机释放不同能量的光子跃迁到原子核外较低能量的轨道上围绕原子核旋转运动。这有点像跳蚤爬楼梯，如果这跳蚤一跳跳到楼梯顶端就需要一个非常高的能量，如果跳蚤随机往下跳一格或几格甚至跳到底部，就释放不同的能量一样。所以，发光的原子就是因为它的核外电子跃迁到较低能级释放光能的原子，它本身就是光源，太阳所以发出可见光，其主要来源就是这种发光原子或者离子的电子跃迁释放出的光子。但是，太阳中心的氢核运动速度以及电子的运动速度接近光速，质子或电子与其它粒子发生碰撞改变速度也有光子发射出来。注意这里有违反伽利略速度合成的问题，发光原子或离子或质子或电子以每秒几千米到接近光速的速度在太阳表面或内部运动，而它发出的光以每秒30万公里的速度运动，两者的速度将发生叠加，如果按照伽利略速度合成将使太阳变成奇怪的形状，因为地球一边自转一边围绕太阳公转，如果以最快速度的发光粒子的运动速度和它发出的以光速运动的光子速度合成，当它向着地球方向运动而来，并且向地球方向发出光子，这样的光子将超光速常数每秒30万公里，最快4分钟，太阳光就到达地球了。而发光粒子以背离地球方向运动而向地球方向发出光子，这样的光子速度非常慢，可以远远低于光速常数每秒30万公里，很难到达地球，这样，间于这两个极端速度的光子陆陆续续到达地球，结果在地球上看到的太阳不是一个圆球形，而是一条长长的扁带子。同样道理，在夜晚的星空上看到的恒星围绕北极星旋转，恒星就不是圆的光点，而是围绕北极星的圆圈。有点像长时间暴光的夜晚星空照片。事实上不是这样，这就说明光速不是按照伽利略速度合成公式进行合成的，光速不随发光原子或离子或粒子运动速度而改变。所以，王为民说，在自转和围绕太阳公转的地球上，看到太阳或恒星是圆的，证明光速不随光源运动而改变。”
　　冒号爸爸继续说:“王为民还发现引力是太阳(或恒星)上每个原子或离子或粒子产生的，而引力的传播速度不随运动原子或离子或粒子而改变，才能保证太阳(或恒星)的引力形状是圆的。”
　　感叹号说:“原来简单的现象后面竟然隐藏着这样深刻的科学道理，看来，我们永远都不应该放弃对简单现象背后的科学道理的思考。”

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