PreprintPDF Available

Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła (in Polish)

Authors:

Abstract

W pracy została przedstawiona koncepcja urządzenia do pomiaru prędkości światła biegnącego w jednym kierunku. Wyznaczone zostały także minimalne parametry tego urządzenia na podstawie Szczególnej Teorii Eteru bez skrócenia poprzecznego. Szczególna Teoria Eteru jest relatywistyczną teorią kinematyki z uniwersalnym układem odniesienia, w którym propaguje światło oraz jest alternatywnym wyjaśnieniem zerowego wyniku eksperymentu Michelsona-Morleya. Eksperyment oparty na zaproponowanym urządzeniu, może być jednym ze sposobów na falsyfikowanie Szczególnej Teorii Względności oraz Szczególnej Teorii Eteru.
1 www.ste.com.pl
Artykuł ukazał się w języku angielskim w otwartym dostępie w czasopiśmie
Technical Transactions
Szostek Karol, Szostek Roman (2023)
The concept of a mechanical system for measuring the one-way speed of light
Technical Transactions, No. 2023/003, e2023003, 1-9, 2023, ISSN 0011-4561
https://sciendo.com/pl/article/10.37705/TechTrans/e2023003
W języku polskim
https://vixra.org/abs/2302.0141
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru
jednokierunkowej prędkości światła
Karol Szostek
1
, Roman Szostek
2
1
Politechnika Rzeszowska, Katedra Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej, Rzeszów, Polska
kszostek@prz.edu.pl
2
Politechnika Rzeszowska, Katedra Metod Ilościowych, Rzeszów, Polska
rszostek@prz.edu.pl
Streszczenie
W pracy została przedstawiona koncepcja urządzenia do pomiaru prędkości światła biegnącego
w jednym kierunku. Wyznaczone zostały także minimalne parametry tego urządzenia na podstawie
Szczególnej Teorii Eteru bez skrócenia poprzecznego. Szczególna Teoria Eteru jest relatywistyczną
teorią kinematyki z uniwersalnym układem odniesienia, w którym propaguje światło oraz jest alter-
natywnym wyjaśnieniem zerowego wyniku eksperymentu Michelsona-Morleya. Eksperyment opar-
ty na zaproponowanym urządzeniu, może być jednym ze sposobów na falsyfikowanie Szczególnej
Teorii Względności oraz Szczególnej Teorii Eteru.
Słowa kluczowe: jednokierunkowa prędkość światła, pomiar prędkości światła, uniwersalny
układ odniesienia
1. WSTĘP
Powszechnie uważa się, że prędkość światła w próżni jest stała w każdym kierunku oraz
względem każdego układu odniesienia. Na takim założeniu opiera się Szczególna Teoria Względ-
ności. Jednak nigdy nie udało się precyzyjnie zmierzyć prędkości światła w jednym kierunku. Po-
miary prędkości światła w jednym kierunku wykonano metodami astronomicznymi, ale to po-
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
2 www.ste.com.pl
miary niedokładne. We wszystkich precyzyjnych pomiarach laboratoryjnych prędkości światła,
mierzono jedynie średnią prędkość światła (nie chwilową), które przebywa drogę po trajektorii
zamkniętej. Zazwyczaj jest to droga do zwierciadła oraz z powrotem. Przegląd licznych ekspery-
mentów pod tym kątem został przedstawiony w książce [32].
Po raz pierwszy dokładne pomiary średniej prędkości światła wykonał Armand Fizeau w roku
1849 (metodą koła zębatego) oraz Jean Foucault w roku 1850 (metodą wirującego zwierciadła).
Jedna z dokładniejszych metod pomiaru średniej prędkości światła na drodze tam i z powrotem
została omówiona w pracy [15]. Wszystkie stosowane metody pomiaru średniej prędkości światła,
biegnącego po trajektorii zamkniętej wykazały, co najwyżej, że ta średnia prędkość nie zależy od
kierunku ustawienia urządzeń pomiarowych, ani od ruchu urządzeń pomiarowych (czyli pory dania
i roku).
Szczególna Teoria Względności (STW) jest teorią opartą na założeniu, że prędkość światła
w jednym kierunku (chwilowa nie średnia) jest absolutnie stała, w każdym kierunku oraz dla każ-
dego obserwatora. To założenie STW nie jest sprzeczne z wynikami pomiarów prędkości światła,
ale jest założeniem silniejszym niż ściśle wynika z tych eksperymentów.
Nigdy, nie wykonano pomiaru prędkości światła w jednym kierunku, gdyż jest to problem nie
rozwiązany technicznie. Jest tak dlatego, że precyzyjne zegary atomowe nie odmierzają czasu tak
samo, jeżeli są we względnym ruchu. Jeżeli zsynchronizuje się dwa zegary atomowe i jeden z nich
przeniesie w inne miejsce, to zegary te nieznacznie się rozsynchronizują i nie będą już wskazywały
tego samego czasu. Dlatego nie można ich wykorzystać do pomiaru czasu przepływu światła, które
ma tak duża prędkość, że nieznaczne rozsynchronizowanie zegarów ma istotny wpływ na pomiar
czasu przepływu.
Propozycja urządzenia do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła została przedstawiona
w 2006 roku w patencie [33]. Autor tego wynalazku zaproponował urządzenie wykorzystujące
wirujące koło.
W tym artykule przedstawiamy naszą propozycję urządzenia do pomiaru prędkości światła
w jednym kierunku, objętego patentem [30]. To urządzenie także wykorzystuje wirujące koło, ale
opiera się na innym mechanizmie pomiaru niż urządzenie przedstawione w patencie [33]. Aby
można było oszacować parametry techniczne takiego urządzenia, konieczna jest teoria przewidują-
ca efekt, który chce się zmierzyć. Teorią kinematyki, która przewiduje zależność jednokierunkowej
prędkości światła w próżni od kierunku jego emisji, jest Szczególna Teoria Eteru wyprowadzona
w pracach [21]-[27]. W pracach tych przedstawione zostało wyjaśnienie eksperymentów Michelso-
na-Morleya oraz Kennedyego-Thorndikea (wyjaśnienie zerowego wyniku tych eksperymentów).
Wykazane zostało, że te eksperymenty nie dowodzą stałej jednokierunkowej prędkości światła
w próżni oraz nie wykluczaistnienia uniwersalnego układu odniesienia (eteru), w którym propa-
guje światło. W artykule [22] wyprowadzona została transformacja czasu i położenia dla teorii
z eterem bez skrócenia poprzecznego. W artykule [23] na podstawie tej transformacji wyprowadzo-
ny został wzór na jednokierunkową prędkość światła w próżni (1). Na tym wzorze opiera się ten
artykuł. W artykule [23] wykazane zostało, że eksperymenty Michelsona-Morleya oraz Kennedy-
ego-Thorndikea, o których myślano, że udowodniły nieistnienie eteru, nie tylko tego nie zrobiły, ale
istnieje nieskończenie wiele teorii eteru, które są zgodne z tymi eksperymentami. Możliwa jest
nawet teoria z eterem, w której czas jest absolutny. Nie na razie znane eksperymenty, które jed-
noznacznie rozstrzygają czy prawidłowym modelem rzeczywistych procesów jest Szczególna Teo-
ria Względności czy Szczególna Teoria Eteru. Na czym polega problem z falsyfikacją tych teorii
zostało pokrótce omówiony w artykule [24].
Należy wspomnieć o tym, że istnieją publikacje, z których wynika, że eksperyment Michelso-
na-Morleya daje wynik pozytywny, chociaż jest on znacznie słabszy niż pierwotnie przewidywano
na podstawie kinematyki Galieusza z eterem świetlnym. Gdyby faktycznie tak było, oznaczałoby
to, że nawet średnia prędkość światła przepływającego drogę w próżni po trajektorii zamkniętej nie
jest stała. Wyniki te jednak nie zostały wystarczająco dobrze potwierdzone, a artykuły, które je
prezentują są pomijane przez oficjalną fizykę [13]-[14].
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
3 www.ste.com.pl
W tym artykule wyznaczone zostały minimalne parametry urządzenia pomiarowego na pod-
stawie wzoru (1) na prędkość światła w próżni wyprowadzonego w ramach Szczególnej Teorii
Eteru [23]. Wzór (1) był także wyprowadzony we wcześniejszej pracy [19]. Autorzy otrzymali go w
inny sposób, dzięki wprowadzeniu do Szczególnej Teorii Względności innej metody synchronizacji
zegarów.
Zaproponowane w tym artykule urządzenie pomiarowe nie uży do precyzyjnego pomiaru
prędkości światła, tylko do pomiaru prędkości światła w jednym kierunku na tyle dokładnego, aby
sprawdzić, czy jednokierunkowa prędkość światła w próżni zależy w naszym układzie odniesienia
od kierunku jego emisji.
2. OPIS UKŁADUPOMIAROWEGO
Schemat układu pomiarowego został przedstawiony na rysunku 1.
W obręczy połączonej z obrotowym kołem znajduje się jeden otwór oraz po przeciwległej stro-
nie skala pomiarowa. Światło przechodzi przez otwór i przepływa wzdłuż średnicy koła. Światło
zaznacza na skali ślad. Gdy koło snie obraca wtedy ślad powstaje w punkcie A. Jeżeli koło się
obraca z ustaloną prędkością kątową
, wtedy ślad światła będzie na skali przesunięty w stosunku
do punktu A (punkt B lub C ). Przesunięcie nastąpi dlatego, gdyż koło zdąży się obrócić zanim świa-
tło przebędzie drogę 2R. Jeżeli prędkość światła będzie większa, wtedy przesuniecie na skali będzie
mniejsze (punkt B). Jeżeli prędkość światła będzie mniejsza, wtedy przesuniecie na skali będzie
większe (punkt C ).
Rys. 1. Układ pomiarowy prędkości światła w jednym kierunku.
Na podstawie przesunięcia x śladu światła można wyznaczyć prędkość światła biegnącego
w jednym kierunku, wzdłuż średnicy obręczy, od otworu do skali pomiarowej. Jeżeli eksperyment
zostanie przeprowadzony w różnych kierunkach, to różnice przesunięcia x śladu światła będą
świadczyły o tym, że prędkość światła jest różna w różnych kierunkach. W tym celu należy stabili-
zować prędkość obrotową koła i wykonać pomiar położenia śladu światła na skali pomiarowej dla
różnych ustawień obrotowego lasera.
x
R
x
R R
droga światła
laser
ekran
A
B
C
otwór
obręcz
kierunek
obrotu lasera
droga światła
v
l
laser
droga światła
względem tarczy
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
4 www.ste.com.pl
3. OSZACOWANIE PARAMETRÓW URZĄDZENIA POMIAROWEGO
Oszacowanie parametrów urządzenia pomiarowego zostało wykonane na podstawie następują-
cego wzoru
cos
2
v
c
c
c (1)
Przez c oznaczona została średnia prędkość światła w próżni mierzona w dotychczasowych
eksperymentach. Przez c
' jest oznaczona prędkość światła biegnącego w jednym kierunku pod
kątem
' do prędkości v układu pomiarowego (Układu Słonecznego) względem uniwersalnego
układu odniesienia (rysunek 2). Prędkość c
' zależy od kąta
' oraz prędkości v układu pomiarowe-
go względem uniwersalnego układu odniesienia.
Rys. 2. Droga światła biegnącego pod kątem
' do prędkości v układu pomiarowego względem eteru.
Prędkość światła wyrażona zależnością (1) jest zgodna z wykonanymi dotychczas pomiarami
średniej prędkości światła. Zgodnie z tym wzorem średnia prędkość światła biegnącego na drodze L
do zwierciadła oraz na tej samej drodze z powrotem wynosi c. Zachodzi bowiem
)cos(cos
222
22
)(
21
vc
c
L
vc
c
L
L
c
L
c
L
L
tt
L
c (2)
c
c
c
c
vc
c
vc
c
222
2
2
coscos
2
(3)
Czas przepływu światła przez drogę 2R (rysunek 1) wynosi
c
R
t2 (4)
Odległość x, o którą przemieści się ślad światła na skali, w stosunku do śladu powstałego wte-
dy, gdy obręcz się nie obraca wynosi
c
Rf
c
R
tRtvx l
22 42 (5)
Po uwzględnieniu zależności (1) w zależności na przemieszczenie (5) otrzymujemy
2
2
2
2cos
4
cos
4
c
vc
Rf
v
c
c
Rf
x
(6)
v
zwierciadło
cos
2
v
c
c
c
)cos(
2
)(
vc
c
c
'
L
'
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
5 www.ste.com.pl
Jeżeli laser zostanie obrócony do innej pozycji, wtedy zmieni się kąt
' przepływu światła. Je-
żeli jest tak, jak wyprowadzono w Szczególnej Teorii Eteru, że prędkość światła zależy do kąta
',
wtedy w czasie obrotu lasera zmieni się przesunięcie śladu światła na skali.
Według wzoru (1) światło ma największą prędkość wtedy, gdy propaguje w przeciwnym kie-
runku niż prędkość v Układu Słonecznego względem uniwersalnego układu odniesienia, czyli, gdy
' =
rad. Prędkość światła jest minimalna, gdy
' = 0 rad. Stąd maksymalna zmiana przesunięcia
śladu światła wynosi
)()0( minmax
xxx (7)
2
2
22
284 c
v
Rf
c
vc
c
vc
Rfx
(8)
czyli
v
xc
Rf
8
2
2
(9)
Na podstawie tej zależności możemy określić minimalne wymagania dla układu pomiarowego
z rysunku 1. Jeżeli promień koła jest duży, wtedy częstotliwość jego obrotu może być mniejsza. Im
większe R oraz większa częstotliwość f, tym przesunięcie x jest większe i łatwiej je zmierzyć.
Na podstawie oszacowania przedstawionego w pracy [23] przyjmiemy, że prędkość v Układu
Słonecznego w eterze wynosi 369 300 m/s. Ze względu na dużą wartość średniej prędkości światła
c = 299 792 458 m/s przesunięcie x śladu światła będzie bardzo małe. Zmiany x tego przesunięcia
podczas obrotu lasera będą jeszcze mniejsze. Jeżeli x będzie odczytywane przy pomocy mikro-
skopu z dokładnością 10-7 m (0,1 m), wtedy parametry urządzenia muszą spełniać warunek
s
m
33,968
369300
8
29979245810 227
2
Rf (10)
Wynika stąd, że np. jeżeli obręcz ma promień R = 17,9 m, wtedy wystarczy obracać
z częstotliwością f = 3,01 1/s. Dla takich parametrów urządzenia prędkość liniowa punktów znajdu-
jących się na obręczy wynosi
s
m
3,34001,31814,322 fRvl
(11)
Czyli vl jest prędkością dźwięku.
Dla minimalnych parametrów urządzenia pomiarowego otrzymujemy z (6) wartości przesunię-
cia śladu światła na obracającej się skali
2
2
max 4)0(
c
vc
Rfx
(12)
2
2
min 4)(
c
vc
Rfx
(13)
Stąd otrzymujemy
mm04091,0μm91,40)0(
max
x (14)
mm04081,0μm81,40)(
min
x (15)
Zapiszemy teraz wzór (9) w innej postaci. Z (11) otrzymujemy
R
v
fl
2
(16)
Po wstawieniu do (9) oraz podstawieniu przyjętych wartości liczbowych otrzymujemy
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
6 www.ste.com.pl
m9,17
3,340
2,60841
2,6084
1
3693004
299792458101
4
272
lll vvvv
xc
R (17)
4. PODSUMOWANIE
W pracy zostało zaproponowane urządzenie pomiarowe pozwalające na pomiar prędkości
światła w jednym kierunku. Zostały także oszacowane minimalne wymagania dla tego urządzenia.
Oszacowanie wykonano przy założeniu, że obowiązuje zależność (1) na prędkość światła w próżni,
wyprowadzona w pracy [23].
Wykonanie takiego urządzenia wydaje się realne. Zmniejszenie wymaganej prędkości obroto-
wej może być możliwe dzięki zainstalowaniu w punkcie A układu optycznego, który wzmocni
delikatne przesunięcia śladu światła rzutując je na skalę niepołączoną z obrotowym kołem. Ko-
rzystne może być umieszczenie wirującego koła w komorze próżniowej. Logiczne jest oczekiwanie,
że przy małym otworze w obręczy, ślad światła powstający na skali pomiarowej będzie miał postać
prążków interferencyjnych. Nie powinno to jednak przeszkadzać w wykonaniu pomiaru. Określenie
położenia śladu światła będzie polegało na określeniu położenia wybranego prążka. Jeżeli w czasie
realizacji eksperymentu okaże się, że ślad światła przemieszcza się w czasie obracania lasera, to
będzie to dowód na to, że prędkość światła jest różna w różnych kierunkach.
Eksperyment oparty na zaproponowanym urządzeniu, może być jednym ze sposobów na falsy-
fikowanie Szczególnej Teorii Względności oraz Szczególnej Teorii Eteru. Istnienie takiego ekspe-
rymentu falsyfikującego dowodzi, że Szczególna Teoria Względności oraz każda Szczególna Teo-
ria Eteru opisują inne rzeczywistości fizyczne, czyli jednokierunkowa prędkość światła nie jest
jedynie umowną konwencją modelu kinematyki.
Pomiar jednokierunkowej prędkości światła jest zadaniem trudny i technicznie nierozwiąza-
nym. W pracach [2], [7] oraz [8] dyskutowane są problemy z pomiarem jednokierunkowej prędko-
ści światła. W pracy [6] zaproponowany zostukład elektroniczny do pomiaru jednokierunkowej
prędkości światła, który według autora wyznacza ją z dokładnością 0,4%. Jest to dokładność mniej-
sza niż wymagana do testowania wzoru (1). W pracach [4] oraz [10] podniesiony jest zarzut do
pracy [6], że pokazana tam metoda w rzeczywistości nie wyznacza jednokierunkowej prędkości
światła. W pracy [5] autor wykazuje, że z systemu GPS wynika, że prędkość światła w próżni nie
jest izotropowa. W pracy [20] dyskutowany jest wpływ transportu zegarów na pomiar prędkości
światła i podniesiona jest konkluzja, że dyskutowane eksperymenty nie prowadzą do pomiaru jed-
nokierunkowej prędkości światła. Negatywna falsyfikacja niezmienniczości jednokierunkowej
prędkości światła miałaby różne konsekwencje dla fizyki teoretycznej. Mogłyby być podstawą
modyfikacji dynamik [28] oraz mieć wpływ na interpretację teorii grawitacji [29].
W licznych pracach dyskutowany jest zerowy wynik eksperymentu Michelsona-Morleya,
z którego wynika skrócenie Lorentza-Fitzgeralda [31], [1]. Publikowane też prace pokazujące
paradoksy Szczególnej Teorii Względności dotyczące rotujących układy odniesienia [9]. W artyku-
le [3] badane jest relatywistyczne dodawanie prędkości. Wcześniejsze badania przedstawiają pier-
wotną definicję przyspieszenia w Szczególnej Teorii Względności [11] oraz rozwijają formalizm
dla trójwektorowej oraz czterowektorowej prędkości względnej [12]. Inne artykuły dotyczą waż-
nych spostrzeżeń dotyczących dylatacji czasu w teorii względności [16] oraz [17] oraz przedstawia-
ją alternatywne koncepcje teorii względności [18].
Literatura
[1] Akram Louiz, The correct formulas of Michelson-Morley experiment, Maghrebian Journal of
Pure and Applied Science, Volume 6, No 2, 60-64, 2020, ISSN 2458-715X.
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
7 www.ste.com.pl
[2] Cahill R.T., One-Way Speed of Light Measurements Without Clock Synchronisation, Progress
in Physics, Vol. 8, No. 3, 43-45, 2012.
[3] Choi Yang-Ho, Multiple velocity composition in the standard synchronization, Open Physics,
Vol. 20 (1), 155-164, 2022, ISSN 2391-5471.
[4] Finkelstein J., Comment on “A one-way speed of light experiment” by E. D. Greaves, An Mi-
chel Rodríguez, and J. Ruiz-Camacho [Am. J. Phys. 77 (10), 894–896 (2009)], Am. J. Phys.,
Vol.,78, No. 8,877-877, 2010.
[5] Gift S. J. G., A simple demonstration of one-way light speed anisotropy using Global Position-
ing System (GPS) technology, Physics Essays, Vol. 25, 387-389, 2012.
[6] Greaves E. D., Rodriguez A. M., Ruiz-Camacho J., A one-way speed of light experiment, Am.
J. Phys., Vol. 77, 894-896, 2009.
[7] Israel P., On the experimental determination of the one-way speed of light, Eur. J. Phys., Vol.
32, No. 4, 1-8, 2011.
[8] Iyer C., Prabhu G., A constructive formulation of the one-way speed of light, Am. J. Phys., Vol.
78, No. 195,195-203, 2010.
[9] Javanshiry Mohammad, The Mechanical Behavior of a Multispring System Revealing Absurdi-
ty in the Relativistic Force Transformation, International Journal of Mathematics and Mathe-
matical Sciences, Volume 2021, ID 2706705, 1-8, 2021, ISSN 0161-1712.
[10] Klauber R. D., Can One-Way Light Speed be Measured? Comment on E. D. Greaves et al.,
Am. J. Phys., Vol. 77, No 10, 894-896, 2009.
[11] Koczan Grzegorz Marcin, New definitions of 3D acceleration and inertial mass not violating
F=MA in the Special Relativity, Results in Physics, Volume 24, 104121, 2021, ISSN 2211-
3797.
[12] Koczan Grzegorz Marcin, Relativistic Relative Velocities and Relativistic Acceleration, Acta
Physica Polonica A, No. 4, Vol. 139, 401-406, 2021, ISSN 0587-4246.
[13] Maurice Allais, The Experiments of Dayton C. Miller (1925-1926) And the Theory of Relativity,
21st century - Science & Technology, Spring, 26-32, 1998.
[14] Miller Dayton C., The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of
the Earth, Reviews of Modern Physics, Vol. 5, 203-242, 1933.
[15] Nagel M., Parker S. R., Kovalchuk E. V., Stanwix P. L., Hartnett J. G., Ivanov E. N., Peters A.,
Tobar M. E., Direct terrestrial test of Lorentz symmetry in electrodynamics to 10-18, Nature
Communications, Vol. 6, No. 8174, 1-8, 2015.
[16] Nawrot Witold, The Hafele and Keating Paradox, Physics Essays, 17 (4), 518-520, 2004, ISSN
0836-1398.
[17] Nawrot Witold, The Hafele-Keating paradox - Serious problems of the special theory of rela-
tivity?, Physics Essays, 27 (4), 598-600, 2014, ISSN 0836-1398.
[18] Nawrot Witold, Alternative Idea of Relativity, International Journal of Theoretical and Mathe-
matical Physics, 7 (5), 95-112, 2017, ISSN 2167-6844.
[19] Rizzi Guido, Ruggiero Matteo L., Serafini Alessio, Synchronization gauges and the principles
of special relativity, Foundations of Physics, Volume 34, No. 12, 1835-1887, 2004.
[20] Spavieri G., Quintero J., Unnikrishnan S., Gillies G.T., Cavalleri G., Tonni E., Bosi L., Can the
One-Way Speed of Light be used for Detection of Violations of the Relativity Principle?, Phys
Lett A, Vol. 376, No. 6-7, 795-797, 2012.
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
8 www.ste.com.pl
[21] Szostek Karol, Szostek Roman, The existence of a universal frame of reference, in which it
propagates light, is still an unresolved problem of physics (w języku angielskim), Jordan Jour-
nal of Physics, Vol. 15, 5, 457-467, 2022, ISSN 1994-7607,
https://journals.yu.edu.jo/jjp/JJPIssues/Vol15No5pdf2022/3.html.
Szostek Karol, Szostek Roman, Istnienie uniwersalnego układu odniesienia, w którym propa-
guje światło, jest ciągle nierozstrzygniętym problemem fizyki (w języku polskim), viXra
2021,www.vixra.org/abs/2106.0152.
[22] Szostek Karol, Szostek Roman, The explanation of the Michelson-Morley experiment results by
means universal frame of reference(w języku angielskim), Journal of Modern Physics, Vol. 8,
No. 11, 1868-1883, 2017, ISSN 2153-1196, https://doi.org/10.4236/jmp.2017.811110.
Szostek Karol, Szostek Roman, Wyjaśnienie wyników eksperymentu Michelsona-Morleya przy
pomocy teorii z eterem (w języku polskim), viXra 2017, www.vixra.org/abs/1704.0302.
Szostek Karol, Szostek Roman, Объяснение результатов эксперимента Майкельсона-
Морли при помощи универсальной системы отсчета (w języku rosyjskim), viXra 2018,
www.vixra.org/abs/1801.0170.
[23] Szostek Karol, Szostek Roman, The derivation of the general form of kinematics with the uni-
versal reference system (w języku angielskim), Results in Physics, Volume 8, 429-437, 2018,
ISSN: 2211-3797, https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.12.053.
Szostek Karol, Szostek Roman, Wyprowadzenie ogólnej postaci kinematyki z uniwersalnym
układem odniesienia (w języku polskim), viXra 2017, www.vixra.org/abs/1704.0104.
Szostek Karol, Szostek Roman, Вывод общего вида кинематики с универсальной системой
отсчета (w języku rosyjskim), viXra 2018, www.vixra.org/abs/1806.0198.
[24] Szostek Karol, Szostek Roman, Kinematics in the Special Theory of Ether (w języku angiel-
skim), Moscow University Physics Bulletin, Vol. 73, 4, 413-421, 2018, ISSN 0027-1349,
https://rdcu.be/bSJP3 (open access) lub https://doi.org/10.3103/S0027134918040136.
Szostek Karol, Szostek Roman, Kinematyka w Szczególnej Teorii Eteru (w języku polskim),
viXra 2019, www.vixra.org/abs/1904.0195.
Szostek Karol, Szostek Roman, Кинематикав Cпециальной TеорииЭфира (w języku rosyj-
skim), Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика и Астрономия, 4,
70-79, 2018, ISSN 0579-9392, http://vmu.phys.msu.ru/abstract/2018/4/18-4-070.
[25] Szostek Roman, Derivation of all linear transformations that meet the results of Michelson-
Morley’s experiment and discussion of the relativity basics (w języku angielskim), Moscow
University Physics Bulletin, Vol. 75, 6, 684-704, 2020, ISSN 0027-1349,
www.vixra.org/abs/1904.0339 (open access) lub https://doi.org/10.3103/S0027134920060181.
Szostek Roman, Wyprowadzenie wszystkich transformacji liniowych spełniających wyniki
eksperymentu Michelsona-Morleya oraz dyskusja o podstawach relatywistyki (w języku pol-
skim), viXra 2021, www.vixra.org/abs/2101.0037.
Szostek Roman, Вывод всех линейных преобразований, удовлетворяющих эксперименту
Майкельсона-Морли, и обсуждение основ релятивизма (w języku rosyjskim), Вестник
Московского Университета, Серия 3. Физика и Астрономия, №6, 142-161, 2020, ISSN
0579-9392, http://vmu.phys.msu.ru/abstract/2020/6/20-6-142.
[26] Szostek Roman, Explanation of what time in kinematics is and dispelling myths allegedly
stemming from the Special Theory of Relativity (w języku angielskim), Applied Sciences, Vol.
12 (12), 6272, 01-19, 2022, ISSN 2076-3417, https://www.mdpi.com/2076-
3417/12/12/6272/htm.
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
9 www.ste.com.pl
Szostek Roman, Wyjaśnienie czym jest czas w kinematykach oraz obalenie mitów rzekomo
wynikających ze Szczególnej Teorii Względności (w języku polskim), viXra 2019,
www.vixra.org/abs/1910.0339.
[27] Szostek Roman, The original method of deriving transformations for kinematics with a univer-
sal reference system (w języku angielskim), Jurnal Fizik Malaysia 43 (1), 10244-10263, 2022,
ISSN 0128-0333, https://ifm.org.my/viewpublication/637edcf8ef0a867aa5a22b39.
Szostek Roman, The original method of deriving transformations for kinematics with a univer-
sal reference system (w języku polskim), viXra 2017, www.vixra.org/abs/1710.0103.
[28] Szostek Roman, Derivation method of numerous dynamics in the Special Theory of Relativity
(w języku angielskim), Open Physics, Vol. 17, 153-166, 2019, ISSN 2391-5471,
https://doi.org/10.1515/phys-2019-0016.
Szostek Roman, Metoda wyprowadzania licznych dynamik w Szczególnej Teorii Względności
(w języku polskim), viXra 2017, www.vixra.org/abs/1712.0387.
Szostek Roman, Метод вывода многочисленных динамик в Специальной Теории
Относительности (w języku rosyjskim), viXra 2018, www.vixra.org/abs/1801.0169.
[29] Szostek Roman, Góralski Paweł, Szostek Kamil, Gravitational waves in Newton’s gravitation
and criticism of gravitational waves resulting from the General Theory of Relativity (LIGO)
(w języku angielskim), Bulletin of the Karaganda University. Physics series, No 4 (96), 39-56,
2019, ISSN 2518-7198, https://physics-vestnik.ksu.kz/apart/2019-96-4/5.pdf.
Szostek Roman, Góralski Paweł, Szostek Kamil, Fale grawitacyjne w grawitacji Newtona oraz
krytyka fal grawitacyjnych wynikających z Ogólnej Teorii Względności (LIGO) (w języku pol-
skim), viXra 2018, www.vixra.org/abs/1802.0012.
[30] Szostek Karol, Szostek Roman, Sposób pomiaru prędkości światła i urządzenie do stosowania
tego sposobu, Urząd Patentowy RP, patent numer 227641, udzielenie ogłoszono31.01.2018
w Wiadomościach Urzędu Patentowego nr 1, 2018, data zgłoszenia 20.10.2015, numer zgło-
szenia P. 414434, zgłoszenie ogłoszono 24.04.2017 w Biuletynie Urzędu Patentowego nr 9,
2017.
[31] Yuan Tony, Why the Michelson-Morley Experiment Cannot Observe the Movement of Interfe-
rence Fringe, Open Access Library Journal, Volume 8, No 11, e8011, 1-9, 2021, ISSN 2333-
9705.
[32] Yuan Zhong Zhang, Special Relativity and Its Experimental Foundation, Singapore: World
Scientific Publishing, 1997.
[33] Zhu Xiaojie, One-way light velocity instrument (w języku chińskim), patent zgłoszony w dniu
31.21.2006 pod numerem CN 200610172796 i opublikowany w dniu 18.07.2007 pod numerem
CN101000265 A w Chińskim Urzędzie Patentowym.
Koncepcja mechanicznego układu do pomiaru jednokierunkowej prędkości światła
Szostek Karol & Szostek Roman
10 www.ste.com.pl
The concept of a mechanical system for measuring the one-way speed of light
Karol Szostek1, Roman Szostek2
1Rzeszow University of Technology, Department of Aerospace and Space Engineering, Rzeszow, Poland
kszostek@prz.edu.pl
2Rzeszow University of Technology, Department of Quantitative Methods, Rzeszow, Poland
rszostek@prz.edu.pl
Abstract:
The work presents the concept of a device for the measurement of the one-way speed of light.
The minimum parameters of this device have also been determined based on the Special Theory of
Ether without transverse contraction. The Special Theory of Ether is a relativistic theory of kine-
matics with a universal frame of reference in which light propagates and is an alternative explana-
tion for the null result of the Michelson-Morley experiment. An experiment based on the proposed
device can be one of the ways to falsify the Special Theory of Relativity and Special Theory of
Ether.
Keywords: one-way speed of light, measurement of light speed, universal frame of reference
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
В статье выведен целый класс преобразований времени и положения. Эти преобразования выведены на основе анализа эксперимента Майкельсона-Морли и его усовершенствованной версии – эксперимента Кеннеди-Торндайка. На основе каждого из этих преобразований можно вывести другую кинематику тел. Таким способом мы продемонстрировали, что Специальная теория относительности (СТО) не является единственной теорией, объясняющей результаты экспериментов со светом. Существует целый континуум теорий кинематики тел, которые правильно объясняют эксперимент Майкельсона-Морли, а также другие эксперименты, в которых измеряют скорость света. На основе выведенных преобразований получаем общий вид выражения для скорости света в вакууме, измеренной в произвольной инерциальной системе отсчета (ИСО). Мы объясняем, почему эксперименты Майкельсона-Морли и Кеннеди-Торндайка не смогли выявить наличие эфира. Представляем и обсуждаем три примера конкретных преобразований. В заключение объясняем явление дипольной анизотропии реликтового излучения (РИ) с использованием представленной теории. Представленную в данной работе теорию мы назвали Специальной теорией эфира (СТЭ) – с произвольным поперечным сокращением. Статья содержит лишь оригинальные исследования, поведенные ее авторами.
Article
Full-text available
Artykuł pokazuje, że istnienie uniwersalnego układu odniesienia, w którym rozchodzi się światło, jest wciąż nierozwiązanym problemem fizyki. Z analizowanych artykułów wynika, że odrzucenie idei eteru w wyniku eksperymentów Michelsona-Morleya i Kennedy'ego-Thorndike'a było zbyt pochopne. Eksperymenty te można wyjaśnić teorią z uniwersalnym układem odniesienia, w którym rozchodzi się światło. Sformułowaliśmy także hipotezę, że mikrofalowe promieniowanie tła jest promieniowaniem termicznym eteru.
Article
Full-text available
The article presents the original derivation method of transformations for kinematics with a universal reference system. This method allows to derive transformations that meet the results of the Michelson-Morley and Kennedy-Thorndike experiments only in some frame of reference, e.g. in laboratories moving in relation to a universal frame of reference with small speeds. The obtained transformations are the basis for the derivation of the new physical theory, which has been called the Special Theory of Ether (STE). Based on conclusions of the Michelson-Morley’s and Kennedy-Thorndike’s experiments, the parameter δ(v) was determined. The generalized transformations can be expressed by relative speeds (26)-(27) or by the parameter δ(v) (37)-(38). This allows the transformations to take a special form (81)-(82). These transformations are consistent with experiments in which speed of light is measured. On the basis of obtained transformations, the formulas for summing speed and relative speed were also determined. The entire article includes only original research conducted by its author.
Article
Full-text available
Criticism of the results published by the LIGO team was presented, for which the NOBLA prize in physics was awarded in 2017. The most important theses of the article can be found in the last three chapters: 5, 6, 7.
Article
Full-text available
Mansouri and Sexl (MS) presented a general framework for coordinate transformations between inertial frames, presupposing a preferred reference frame the space-time of which is isotropic. The relative velocity between inertial frames in the standard synchronization is shown to be determined by the first row of the transformation matrix based on the MS framework. Utilizing this fact, we investigate the relativistic velocity addition. To effectively deal with it, we employ a diagram of velocity that consists of nodes and arrows. Nodes, which are connected to each other by arrows with relative velocities, represent inertial frames. The velocity composition law of special relativity has been known to be inconsistent with the reciprocity principle of velocity, through the investigation of a simple case where the inertial frames of interest are connected via a single node. When they are connected through more than one node, many inconsistencies including the violation of the reciprocity principle are found, as the successive coordinate transformation is not reduced to a Lorentz transformation. These inconsistencies can be cured by introducing a reference node such that the velocity composition is made in conjunction with it. The reference node corresponds to the preferred frame. The relativistic velocity composition law has no inconsistencies under the uniqueness of the isotropic frame.
Article
Full-text available
The mechanical motion of a system consisting of simple springs is investigated from the viewpoint of two inertial observers with a relativistic relative velocity. It is shown that the final displacement of the springs is not measured the same by the observers. Indeed, it is demonstrated that there is an incompatibility between kinematics and dynamics in Einstein’s relativity regarding the force transformation. 1. Introduction This article represents an advanced version of the author’s spring paradox [1] in which it was shown that the final displacement of two relatively moving springs is measured differently from the standpoint of different observers as soon as the springs meet each other. Here, we try to make the possible effect of the signal delay due to the constancy of light speed of little or no consequence as a cornerstone in resolving the paradox. Similar to our previous works on the subject [1, 2], we insist here, too, that the relativistic dynamics are not easily reconcilable to the relativistic kinematics since there are fundamental deficiencies with the Lorentz transformation for force. Moreover, it is worthwhile to note that some other works show paradoxes of special relativity regarding rotating reference systems for only kinematic effects [3], which is related to the subject of this article. Although the analysis demonstrated in the article is based on the well-known dynamics of special relativity, other dynamics have been introduced in some references of the literature. For instance, it has been shown that different dynamics can be derived for the kinematics of special relativity [4], and thus, our multispring system paradox analysis can be performed under other dynamics too. It is interesting whether the shown paradox holds for all possible dynamics. In addition, the studies in [5, 6] develop new mathematical formalisms on special relativity, and hence, some theoretical research may investigate the application of these formalisms to the analysis of paradoxes such as the paradox discussed in this article. On the other hand, there are alternative theories for special relativity [7, 8], and the continuation of the research presented in this article may concern checking whether the multispring system paradox also applies to these theories. 2. The Multispring System Paradox Too many very thin identical springs, each with a similar constant of , are attached at one end to the circumference of a thin solid cylindrical plate, all being perpendicular to the plane that passes through the plate, and in the other end, the springs touch the floor. Since these springs are fused to the thin plate, we denote them by . Another spring with a greater spring constant of attaches the center of the plate to the ceiling of the compartment in which the experiment is carried out (see Figure 1).
Article
Full-text available
The Michelson-Morley Experiment (MMX) tried to prove the existence ofether, but they did not observe the movement of interference fringes, which led to theassumption that the speed of light is constant in the inertial reference frame, which isalso the theoretical basis of Einstein’s special relativity (SR). So are there other possibil-ities that caused the experiment to fail? The Laser Interferometer Gravitational-WaveObservatory (LIGO) has observed gravitational waves, which opens up research ideasfor us. If the weakest gravitational wave can raise the fluctuation of the LIGO interfer-ence fringe of light, how must we neglect the gravitational field influences on light? Weraise the possibility that light is influenced by the Earth’s gravitational field. In thisway, MMX cannot observe the movement of interference fringe either in the air or in avacuum environment.
Article
Full-text available
It turns out that the standard application of the four-vector SR formalism does not include the concept of relative velocity. Only the absolute velocity is described by the four-vector, and even the Lorentz transformation parameters are described by the three-dimensional velocity. This gap in the developmentof the SR formalism reflects the lack of some significant velocity subtraction operations. The differential application of these operations leads to a relativistic acceleration.
Article
Full-text available
Newton’s II Law of Dynamics is a law of motion but also a useful definition of force (F=MA) or inertial mass (M=F/A), assuming a definition of acceleration and parallelism of force and acceleration. In the Special Relativity, out of these three only the description of force (F=dp/dt) does not raise doubts. The greatest problems are posed by mass, which may be invariant rest mass or relativistic mass or even directional mass, like longitudinal mass. This results from breaking the assumption of the parallelism of force and standard acceleration. It turns out that these issues disappear if the relativistic acceleration A is defined by a relativistic velocity subtraction formula. This basic fact is obscured by some subtlety related to the calculation of the relativistic differential of velocity. The reference to a non-resting system generates a little different velocity subtraction formulae. This approach confirms Oziewicz binary and ternary relative velocities as well as the results of other researchers. Thus, the relativistic three-dimensional acceleration is neither rest acceleration, nor four-acceleration, nor standard acceleration. As a consequence, inertial mass in any direction of the force has the same value as relativistic mass. In other words, the concepts of transverse mass and longitudinal mass, which depend on velocity, have been unified. In this work a full relativistic equation is derived for the motion of a body with variable mass whose form confirmed the previously introduced definitions.
Article
Full-text available
The paper presents a formal proof that the mathematics on which the Special Theory of Relativity (STR) is based is currently misinterpreted. The article presents the original method of studying the transformations of time and coordinate in terms of acceptable interpretations that can be attributed to these transformations. So Einstein's Special Theory of Relativity, which consists of mathematics and its interpretation, is a wrong theory.