방출 이론

방출 이론은 방출체 이론 또는 빛의 탄도 이론이라고도 불리는데, 1887년 미켈슨-몰리 실험의 결과를 설명하면서 특수 상대성 이론의 경쟁 이론이었다. 방출 이론은 빛 전달을 위한 선호하는 프레임이 없어 상대성 원리를 따르지만, 빛이 비침윤성을 적용하는 대신 그 근원에 상대적인 속도 "c"로 방출된다고 말한다. 따라서 방출체 이론은 전기 역학과 역학을 단순한 뉴턴 이론과 결합한다. 비록 이 이론의 지지자들은 여전히 과학의 주류 밖에 있지만, 이 이론은 대부분의 과학자들에 의해 결정적으로 신빙성이 없는 것으로 간주된다.^[1][2]

역사

배출 이론과 가장 많이 관련되는 이름은 아이작 뉴턴이다. 그의 분자 이론에서 뉴턴은 발광 물체에 관해서 c의 공칭 속도로 뜨거운 몸에서 튕겨져 나가는 빛 "코퍼클"을 시각화하여 뉴턴 역학의 통상적인 법칙에 순응하고, 그리고 나서 우리는 빛이 먼 방출자의 속도(c ± v)로 상쇄되는 속도로 우리를 향해 이동하기를 기대한다.

20세기에는 알버트 아인슈타인에 의해 전기역학과 상대성 원리의 명백한 갈등을 해결하기 위해 특수상대성이론이 만들어졌다. 그 이론의 기하학적 단순성은 설득력이 있었고, 대다수의 과학자들은 1911년까지 상대성을 받아들였다. 그러나 몇몇 과학자들은 두 번째 기본 상대성 이론인 모든 관성 프레임에서 빛의 속도의 항상성을 거부했다. 그래서 광원의 속도에 따라 빛의 속도가 달라지는 다른 종류의 방출 이론이 제안되었고, 로렌츠 변환 대신 갈릴레이 변환을 사용한다. 모두 미켈슨-몰리 실험의 부정적인 결과를 설명할 수 있는데, 이는 빛의 속도가 모든 기준 프레임의 간섭계에 대해 일정하기 때문이다. 그 이론들 중 일부는 다음과 같다.^[1][3]

• 빛은 원래 이동원에서 얻은 속도의 구성요소를 전체 경로에 걸쳐 유지하고 반사광은 원래 이동원과 동일한 속도로 이동하는 중심 주위를 중심으로 구면 형태로 퍼져 나간다. (1908년 월터 리츠가 제안한).^[4] 이 모델은 가장 완전한 배출 이론으로 여겨졌다.(실제로 리츠는 맥스웰-로렌츠 전기역학을 모델링하고 있었다. 리츠는 나중에 발표한 논문에서 그의 이론의 방출 입자들은 그들의 경로를 따라 전하와 상호작용을 겪어야 하며 따라서 파동은 원래의 방출 속도를 무한정 유지하지 못할 것이라고 말했다.
• 반사 거울의 흥분된 부분은 새로운 빛의 원천으로 작용하고 반사된 빛은 거울에 관해서 그것의 원천에 관한 원래의 빛을 가지고 있는 것과 같은 속도를 가지고 있다. (Richard Chase Tolman이 1910년에 제안한, 특수 상대성 이론의 지지자였지만)^[6]
• 거울에서 반사된 빛은 원래 선원의 거울 이미지의 속도와 동일한 속도의 구성요소를 획득한다(Oscar M이 제안함). 1911년 스튜어트).^[7]
• 리츠-리츠 수정톨만 이론은 J. G. Fox(1965)에 의해 소개되었다. 그는 소멸 정리(즉, 통과된 매체 내의 빛의 재생)를 고려해야 한다고 주장했다. 공기 중에서, 소멸 거리는 0.2 cm에 불과할 것이다. 즉, 이 거리를 가로지른 후 빛의 속도는 초기 광원이 아닌 매체에 대해 일정할 것이다. (그러나, Fox 자신은 특수 상대성을 지지했다.)^[1]

알버트 아인슈타인은 자신의 특별한 상대성 이론에 찬성하여 그것을 버리기 전에 자신의 배출 이론을 연구한 것으로 되어 있다. 수년 후 R.S. Shankland는 아인슈타인이 리츠의 이론이 군데군데 "매우 나빴다"^[8][9][10]고 말했으며, 리츠 자신도 그것을 설명하는 어떤 형태의 미분 방정식도 생각할 수 없었기 때문에 결국 배출 이론을 버렸다고 말한 것으로 보고한다.

배출 이론의 반박

de Sitter는^[11] 배출 이론을 테스트하기 위해 다음과 같은 계획을 도입했다.

$c'=c\pm kv\,}$

여기서 c는 빛의 속도, v 선원의 속도, c' 빛의 결과 속도 및 k는 0과 1 사이의 값을 얻을 수 있는 선원의존성 범위를 나타낸다. 특수 상대성 이론과 고정 에테르에 따르면 k=0인 반면 방출 이론은 최대 1까지 값을 허용한다. "빛 끌기"나 소멸 효과가 전혀 발휘되지 않는 아주 짧은 거리에 걸쳐 수많은 지상 실험이 행해졌고, 그 결과는 다시 광속이 배출원 속도와 독립되어 있다는 것을 확인시켜, 결정적으로 방출 이론을 배제시켰다.

천문원

1910년 다니엘 프로스트 컴스톡과 1913년 윌렘 드 시트르에 따르면, 이중 별 체계의 경우, 접근하는 별에서 나오는 빛은 퇴보하는 동반자로부터 나오는 빛보다 더 빨리 이동하며 그것을 추월할 것으로 예상될 수 있다고 썼다. 접근하는 별의 '빠른' 신호가 퇴보할 때 앞서 방출했던 '느린' 빛을 따라잡고 추월할 수 있을 정도로 거리가 크다면, 항성계의 이미지는 완전히 뒤죽박죽으로 나타나야 한다. 드 시터는 자신이 연구한 스타 시스템 중 극단적인 광학 효과 행동을 보인 스타 시스템은 하나도 없으며, 는 으로 k< - 3$>[\$ k $<2\time 10^{-3}]$와 함께 리츠 이론과 배출 이론의 죽음의 넬로 여겨졌다고 주장했다^[11][13][14]

폭스는 소멸이 데 시터의 실험에 미치는 영향을 상세히 고려했으며, 그것은 이항성을 기초로 한 데 시터형 증거의 설득력을 의심의 여지없이 약화시킨다. 그러나 최근 브레처(1977)의 X선 스펙트럼에서도 유사한 관찰이 이루어졌는데, 이 스펙트럼은 결과에 영향을 미쳐서는 안 될 만큼 충분히 긴 소멸 거리를 가지고 있다. 관측 결과 의 속도가 k< - $[\$와 함께 광원의 속도에 독립되어 있음을 확인할 수 있다^[2]

한스 서링은 1924년 태양에서 열 충돌에 의해 방출 과정에서 가속되는 원자가 시작과 끝에서 서로 다른 속도를 가진 광선을 방출하고 있다고 주장했다. 그래서 광선의 한쪽 끝은 앞의 부분을 추월할 것이고, 결과적으로 끝 사이의 거리는 지구에 도달할 때까지 500km까지 길어질 것이고, 그래서 태양의 방사선에 있는 날카로운 스펙트럼 라인의 존재만으로도 탄도 모델을 반증할 것이다.^[15]

지상파 소스

그러한 실험에는 양전자 전멸에 의해 생성된 반대 방향으로 이동하는 광자의 속도 차이를 측정하기 위해 비행 시간 기법을 사용한 사데(1963)의 실험이 포함된다.^[16] 또 다른 실험은 앨베거 외 연구진(1963년)에 의해 실시되었는데, 이 실험은 움직이는 선원과 휴식 선원의 감마선 비행 시간을 비교했다.^[17] 두 실험 모두 상대성에 따라 아무런 차이도 발견되지 않았다.

필리파스와 폭스(1964)는 ^[18]사데(1963년)와 알베거(1963년)가 소멸의 영향을 충분히 통제했다고 보지 않았다. 그래서 그들은 멸종을 설명하기 위해 특별히 고안된 설정을 사용하여 실험을 했다. 다양한 검출기 대상 거리에서 수집된 데이터는 광원의 속도에 대한 빛의 속도의 의존성이 없는 것과 일관성이 있었으며, 소멸 여부와 무관하게 c ± v를 가정하는 모델링된 거동과 일관성이 없었다.

이전 조사를 계속하면서, Alvéger 외 연구진(1964)은 광자가 99.9% 광속으로 부패하는⁰ mes-meson을 관찰했다. 실험 결과 광자는 광원의 속도에 도달하지 못하고 $여전히{\displaystyle }$ 빛의 속도로 이동하며 k${\displaystyle }$=${\displaystyle }$(${\displaystyle }$- 3${\displaystyle }$± ${\displaystyle 13)\times }$ ${\displaystyle {10}^{}}$- ${\displaystyle 5^{}}$ ${\$를 기록했다$.$ 광자가 교차한 매체를 조사한 결과 소멸 전환이 결과를 크게 왜곡시키기에 역부족인 것으로 나타났다.^[19]

또한 중성미자 속도의 측정도 수행되었다. 거의 광속으로 여행하는 중간자가 소스로 이용되었다. 중성미자는 전기 약품 상호작용에만 참여하기 때문에 멸종은 아무런 역할도 하지 않는다. ${\displaystyle {\mathrm{지상}}^{}}$ 측정은 $k{\displaystyle }$ ${\displaystyle \le }$ ${\displaystyle {10}^{}}$- 6 ${\$의 상한값을 제공했다$.$

간섭계

Sagnac 효과는 회전 플랫폼의 한 빔이 다른 빔보다 더 적은 거리를 커버한다는 것을 보여주며, 이는 간섭 패턴의 변화를 유발한다. 조르주 사그낙의 원래 실험은 소멸 효과를 겪는 것으로 나타났지만, 그 이후 사그낙 효과는 소멸이 아무런 역할을 하지 않는 진공에서도 발생하는 것으로 나타났다.^[20][21]

리츠의 방출 이론의 예측은 거의 모든 지상 간섭계 시험들이 움직이는 매체에서 빛의 전파와 관련된 시험들을 저장하는 것과 일치했고, 리츠는 피조 실험과 같은 시험들에 의해 제시된 어려움을 극복할 수 없다고 생각하지 않았다. 그러나 톨만은 외계 광원을 이용한 미셸슨-몰리 실험이 리츠 가설에 대한 결정적인 실험을 제공할 수 있다고 언급했다. 1924년 루돌프 토마셰크는 별빛을 이용한 변형 미켈슨-몰리 실험을 한 반면 데이튼 밀러는 햇빛을 이용했다. 두 실험 모두 리츠 가설과 일관성이 없었다.^[22]

Babcock과 Bergman(1964)은 정적 Sagnac 구성으로 설정된 공통 경로 간섭계의 미러 사이에 회전 유리판을 배치했다. 유리판이 새로운 광원으로 작용하여 표면에서 발생하는 총 빛의 속도가 c + v가 되도록 한다면 간섭 패턴의 변화가 예상될 것이다. 그러나 다시 특수상대성이성을 확인하고, 광속의 원천적 독립성을 다시 증명하는 그런 효과는 없었다. 이 실험은 진공 상태에서 실행되었으므로 소멸 효과는 아무 역할도 할 수 없다.^[23]

알버트 아브라함 미켈슨(1913)과 퀴리노 마요르아나(1918/9)는 휴식과 움직이는 거울(그리고 그 반대도)을 이용한 간섭계 실험을 실시했고, 공기 중에 광속의 원천 의존성이 없다는 것을 보여주었다. 미셸슨의 배열은 (1) "광선 말뭉치는 탄성 벽에서 발사체로 반사된다", (2) "거울 표면은 새로운 선원으로 작용한다", (3) "광속도는 선원의 속도와 독립적이다"라는 세 가지 가능한 상호작용을 구별하기 위해 설계되었다. 그의 결과는 광속의 원천 독립성과 일치했다.^[24] Majorana는 파장 변화에 극도로 민감한 불평등한 팔 미켈슨 간섭계를 사용하여 움직이는 소스와 거울에서 나오는 빛을 분석했다. 방출 이론은 움직이는 원천에서 빛의 도플러 이동은 파장의 이동이 없는 주파수 이동을 나타낸다고 주장한다. 대신, Majorana는 방출 이론과 일치하지 않는 파장 변화를 감지했다.^[25][26]

벡만과 맨딕스(1965)는 ^[27]미켈슨(1913)과 메이저나(1918)의 움직이는 거울 실험을 고진공에서 반복해 k가 0.09 미만임을 알아냈다. 비록 채용된 진공상태는 그들의 부정적인 결과의 이유로 멸종을 확실히 배제하기에는 부족했지만, 그것은 멸종을 거의 불가능하게 만들기에 충분했다. 움직이는 거울에서 나오는 빛은 로이드 중간계(Lloyd interferometer)를 통과했고, 일부는 로이드 거울에서 반사되어 사진 필름으로 직접 이동하는 빔의 일부였다. 이 실험은 움직이는 거울에서 c + v로 저속 주행하는 빛의 속도와 로이드 거울에서 c로 이동하는 반사광의 속도를 비교했다.

기타 반박

방출 이론은 프레임 변경 시 시간 좌표("절대 시간")가 불변하는 갈릴레이 변환을 사용한다. 따라서 상대론적 시간 확장을 확인하는 Ives-Stilwell 실험도 빛의 방출 이론을 반박한다. 하워드 퍼시 로버슨(Howard Percy Robertson)이 보여주듯이, 이브스-스틸웰(Ives-Stillwell) 실험을 미셸슨-몰리 실험과 케네디 실험과 함께 고려할 때 완전한 로렌츠 변환을 도출할 수 있다.-손디케 실험.^[28]

더욱이 양자 전자역학은 빛의 전파를 전혀 다르지만 여전히 상대론적인 맥락에 배치하는데, 이것은 선원의 속도에 영향을 받는 빛의 속도를 상정하는 어떤 이론과도 완전히 양립할 수 없다.

참고 항목

• 특수상대성이론의 역사
• 특수상대성 검정

참조

• 아이작 뉴턴, 철학, 자연주의 공국 수학자
• 아이작 뉴턴, 옵틱스

외부 링크

• 리츠의 배출 이론에 반하는 증거로 이항성들에 대한 시터(1913년) 논문.