用曼德尔的单光子干涉实验测定真空光速

用曼德尔的单光子干涉实验测定真空光速

（2009年3月15日）

The real light speed on the“→∞”relative

vacuum determined by the experiment

for single photon interference of Mandell

关键词　真空光速（the Iight speed on the“→∞”reIative vacuum）相光速（the Iight speed on the phase space）度作用力（the metric's force）超光速（the hyper Iight speed）

内容提要　曼德尔的单光子干涉实验和丹尼尔高希尔的超光速信息传输实验中的“超光速”现象是度作用现象的凸现，由此，可实测真正的真空光速，以验证相对论和相关理论的正确性。

The phenomenon for the super velocity of light in the experiment for single photon interference of Mandell and in the experiment for the intelligence transmission over the light speed of Daniel—Gaohill is the phenomenon shown the interplay between different metrics or degrees of freedom. The real light speed on“→∞”relative vacuum may admeasure from those，and the exactitude about Relativity with the correlative theories can verify.

任何人造的真空腔室的真空度并不为零，不管室内的气体多稀薄，总不是完全没有的，装置内部材料析出的微粒或分子也不可能为零，即使将外电磁场彻底屏蔽，也无法隔断外界引力场和中微子流进入这人造真空室，这种人造真空室当然不可能是真正的真空——物理真空！太空中天体之间充满引力场、电磁辐射和电磁流体、中微子流和其他粒子流、星云、星际气体和尘埃，也不是真正的物理真空啊！因而，从任何人造的真空腔室或星际空间测得的光速决不是真正的真空光速！笔者将之称为星际空间相光速，现在的值约为30万公里/秒。根据宇宙大爆炸理论，真正的真空光速是要到大爆炸的波阵面处才能实测的，而这是人们永远做不到的！根据笔者的理论研究，不同自由度和不同的度规空间之间存在一种长程相互作用力，笔者称之为度作用力，它以真空光速传播，它是量子波粒二象性和遵循统计律的力学根源。据此，笔者推导出真正的真空光速C_∞＝80万公里/秒（以星际空间相光速C＝30万公里/秒计算）。具体的可见本人的著作：《大爆炸形成多宇宙时空》和《黑洞、白洞和时空的本性》（上海学林出版社2006年3月和2008年12月出版）。

“激光出现以后，曼德尔等人进行了独立光束干涉试验。他们用两只脉冲式红宝石激光器作为两个独立的光源。为了保证条纹的可见度，采用了光电符合技术以消除各种频率漂移使信号产生的干扰。结果获得了条纹可见度为15%的干涉图样。经过改进，完成了高度减弱的两束独立激光之间的干涉。在这一试验中，高度减弱的两束独立激光每一束中一次只能有一个光子入射。也就是说，当一束激光发出一个光子时，另一束激光发光子的几率仅有万分之一。1971年，拉德罗夫又用另外的方法完成了类似的试验。独立光束干涉试验给光的粒子说带来一个致命的问题。因为独立光束的‘单光子干涉’发生的是双光干涉，当第一个激光器发出的光束中仅有一个光子奔向控制器时，第二个激光器还未发出光子，第一个光子就已经与第二个尚未到来的光子发生了干涉效应。然而，当把一束激光关掉时，这种干涉就消失了。”

本人对这一现象的解释是：两台激光器之间的相互作用属于度作用，度作用是以真空光速（C_∞＝80万公里/秒）传播，但光子却以相光速（C＝30万公里/秒）传播。度作用力使干涉屏处时空离散化、频谱化。从而，我们看第二台激光器的光子还没从激光器发出，它却已与第一台激光器发出的光子发生了干涉效应！事实上，第二台激光器的光子已经产生，只是还没从激光器发出而已。这个实验可实测真空光速C_∞。这就要建立一个自动的高速光电计时器或高速摄影器，测定干涉发生与第二光子到达干涉点的时间差（Δt）以及第二台激光器发生光脉冲到第二光子到达干涉点的时间t。r/C_∞＝t-Δt，r/C＝t，C_∞＝Ct/（t-Δt）。如C_∞＝80万公里/秒，Δt/t＝5/8，或t＝1.6Δt。从而，这个实验也可用来检验笔者的理论正确与否。

“美国东部时间2005年10月15日（北京时间10月16日）消息，10月16日，美国杜克大学丹尼尔—高希尔等人将在《自然》发表研究文章。他们进行了设计最完美的实验，希望用比光速更快的速度传输信息，结果失败了，从而也提示Einstein的速度极限理论无懈可击。在过去的几年里，科学家采用量子作用、特制镜片、和充满钾蒸汽的腔室进行‘超光速’实验，结果表明，比光速更快的观念并不合适宜。人们曾经猜想，是否存在着违背Einstein相对论的超光速，并且可以采用这些超光速技术，以比光速更快的速度传输信息。最为著名的超光速实验，鉴用了含有著名‘异常色散’原理的气体腔室。当将一束重叠光波所组成的脉冲，照射穿过该腔室时，腔室内的气体使光波漂移，从而使得光脉冲的速度看起来比光速还快。高希尔等在所进行的实验中，就是采用了这种超光速实验腔室，其腔室充满的是钾蒸汽。结果初看起来，好像是光脉冲的传播时间比光速快了大约270亿分之一秒。但是，当高希尔等通过改变光脉冲振幅，从而加载1或0的数据信息，以快于光速的速度传输信息时，则加载信息所修饰的光脉冲，通过钾蒸汽腔室的传播速度比光速要慢。而且，既使光脉冲本身以比光速更快的速度通过腔室时，结果也是如此。”

笔者对这个实验的见解是：所谓看到的比传输光更快的光脉冲，并非是“被加速”的传输光的光脉冲，而是钾蒸汽在度作用下激发的光脉冲，所以，它超前于传输光的光脉冲，但它不包含传输信息。包含传输信息的光脉冲实际上并没被加速，仍按相光速传播。因而，信息传输没有能“超光速”。但通过此实验可以配合曼德尔的单光子干涉实验验证爱因斯坦的真空光速是个有限值的假设和笔者的理论是否正确：如果光在此充满钾蒸汽的腔室传播的相速度是C₂，耗时t₂，腔室宽为r，那个“超光速”的光脉冲较t₂提前Δt，若它是由度作用瞬时激发的（没有延迟），则其传输速度C₁＝C_∞，t₁＝t₂-Δt。那么，r＝C₂·t₂＝C₁·t₁＝C₁（t₂-Δt）＝C_∞（t₂-Δt），C_∞＝C₁＝C₂·t₂/ （t₂-Δt）＝r/（t₂-Δt）；若那个“超光速”的光脉冲由度作用激发但有所延迟，则C_∞＞r/（t₂-Δt）。

这一实验和曼德尔的单光子干涉实验相结合，如果表明C_∞的确都仅为80万公里/秒左右，则就证实爱因斯坦的假设和笔者的理论都是正确的。若C_∞≥C₁但远远大于80万公里/秒，则笔者的度作用理论及对这两个实验的解释是正确的。但对真空光速的推导有问题。因为，笔者在推导时，假定宇宙大爆炸时的尺度是普朗克尺度，而后来推导出临界尺度比普朗克尺度大得多。另外，笔者的理论也发现爱因斯坦的相对论是统一场理论的低能近似，与超弦理论的结论相同。但我除了采用自己的光速公式和G的修正公式外，并没进一步探讨在高能情况下，相对论的数学形式还需要怎样的修正。如果第二个实验得到的C₁比第一个实验得到的C_∞还大，则笔者对第二个实验的认识还欠缺。

附：原导出真空光速C_∞＝2L _PL/t _PL，若以宇宙大爆炸的临界尺度R _C＝1.6×10^-13 m取代普朗克尺度L _PL，宇宙大爆炸在Δt＜2×10^-22 s内发生，以Δt取代普朗克时间t _PL，α₀＝（3）^1/2/2，＝3/4。

则C_∞≥（4/3）×1.6×10⁹ m/s＞213万公里/秒。