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原创曾经的一个著名实验，以否定相对论闻名，原来是这里做错了

来源：爱乐趣网时间：2020年06月15日 07:25

原标题：曾经的一个著名实验，以否定相对论闻名，原来是这里做错了

1933年，代顿·米勒在《现代物理评论》上发表一篇名为“以太漂移实验和地球绝对运动的确定”文章总结了他20年的的实验工作。

米勒在沃尔逊山上的实验室重复了本质上是迈克尔森-莫利实验，使用了世界上最灵敏的干涉仪。他发现随着设备的旋转，干涉图样会发生变化。也就是说，这成为光速会相对变化的证据并且与爱因斯坦狭义相对论的基本假设不符。这个影响非常小，以致于米勒假设以太在很大程度上被地球拖拽而运动，但他确定是有影响的。

图解:见米勒日志里的那一页，请注意他对正弦波图形的描述。

道顿米勒是个很有成就和经验丰富的实验家：在1904年5月，他曾经协助过莫雷跟进一开始的迈克尔逊—莫雷实验（在这种情况下他们得到了无效的结果）。年复一年的工作和发表论文之后，他在所有人面前捍卫自己的实验结果，他知道他的实验与大多数实验结果相径庭，但认为其中大多数实验是不相关的。因为它们并未站在足够高的高度上，像他认为的那样以太“风”很强。他真诚的相信他已经证明了爱因斯坦的不正确性。

爱因斯坦对这个结果很感兴趣，并且坚定地认为如果代顿米勒的实验成立，那么他自己的理论（狭义相对论和广义相对论）将会被篡改。

“最高等级的承审员说，要是道顿米勒的实验结果被证实，那么在此形势下，爱因斯坦的广义相对论和狭义相对论就不成立了，只剩下惯力与引力的等价性。”

（爱因斯坦，信1925—注意这是在米勒的论文发表八年前，早期结果就已经为人所知）

但是爱因斯坦依然惹恼了米勒，因为他曾试探性的提出山顶多变的温度是否影响了实验结果。米勒勃然大怒，因为他感觉非实验主义者爱因斯坦是在暗示米勒是个愚蠢到连温度因素都不考虑的人。（他当然有考虑--注意温度的影响在论文一开始就有列出），从此米勒决定不再和爱因斯坦打交道。

在罗伯特·尚克兰德（Robert Shankland）的对米勒实验的一篇回顾当中，温度的影响再次出现。大众认为这是反驳了米勒的肯定结果。事实上尚克兰德并未做出一个令人信服的方案：他承认了温度有影响，但是一旦温度的影响消除，大部分信号依然保留。尚克兰德认为没有必要去强调这些，他得出的结论是整个结果可能都受到了温度的影响。

此后的几年里，米勒的结果仍然被文献大量引用。但是否定的结果也持续增加而证实爱因斯坦，米勒肯定的结果一直与共识矛盾而突兀地存在着。

不幸的是，他的结果一直被广泛使用去证实人们的偏见：例如那些想要去支持以太学说还有那些反对爱因斯坦的人，他们把他的理论当成绝对真理而不会质疑是怎么得出这些与绝大多数实验矛盾的实验结果；同时，那些主流物理学派的人单纯认为米勒的观点反常而没有必要去解释米勒为什么是错的。

但是我们现在知道了。

在2006年，托马斯罗伯茨通过米勒原始的数据记录本和文章得出了最后一个有关米勒实验可信的观点。他得到了米勒的原始实验数据并且发现米勒使用了一个在当时的标准梳理筛选方法去分析数据、得到实验结果，而这个程序只是很粗浅地考虑了误差范围。罗伯茨指出在20世纪二三十年代那是标准程序，但20世纪五十年代在信息处理技术上有改进后，人们才认识到这个程序会有数据上的错误。

罗伯茨分析了米勒的原始数据，使用的方法直到今天出现任何类似实验数据时也会被使用，并且得到了误差线。他们看起来像是这样:

图解:在运行时，闭环能长而稳定运行大于六圈，而开环运行就小于六圈。

这一重新分析明显表示，所有设备转动着的闭合而稳定的运行都在误差范围内表现出边缘移位。只有部分短的运行任何东西都很反常。更不用说，还有一些因为各种原因被米勒早早终止的运行。（例如，在开始和重启时经常发现的困难。）那些在短运行中出现而在长运行中消失的信号就像是这些困境的“得意之作”。

罗伯茨的结论非常值得叙述，因为他不仅尊敬米勒而且还相信米勒的实验值得尊敬，同时坚定地认为：

代顿·米勒是他时代的受害者。在二十世纪二十到三十年代，数据信息处理是未知的，而且被运用在所实验中数据简化运算出现了人们注意不到的严重错误。

以上对米勒分析和数据的讨论只是简单地用现在标准的方法去处理他相对古老的数据。本文并没有什么突破，它只是解释了一个很长时间的困惑：为什么像米勒这样有能力的人会得到一个与其他实验如此不一致的结果呢？他深受每个实验者梦魇的伤害。在系统偏差时，他一直在默默地看着他的数据模式，因为该模式模仿着一个正确的信息。所以他的结果反常并不惊讶。