如何测量单向光速
戴榕菁
1. 背景
当年满清入关时，中原大地的汉民男子在屠刀下被迫蓄发留辫子；但三百年后当满清被推翻时，大量中原男子却不愿剪掉辫子，硬说留辫子是老祖宗留下的规矩。
一旦一种实践成为社会文化的一部分后，要想摆脱与之相关的思维，对很多人来说不是一件容易的事。
两年多前我在YouTube上发现了名为Dialect频道。看到他在之前几年里所拍的反思相对论的视频，感觉这个人对相对论比学术界的所谓专家们都更了解得更深入，他甚至还在几年前批评爱因斯坦对孪生子悖论的解释存在缺陷。虽然他的频道那时已经存在了几年，但当时远没有今天这么红，没多少订阅的，更没多少评论的。我应该算是那个时候他的为数不多的观众之一。我本人当时也刚刚开始发现狭义相对论存在的逻辑问题，对相对论的全貌还缺乏了解，所以Dialect所表现出来的有关相对论的丰富知识给我留下了深刻的印象。鉴于他不露面不留真名，使我一时对他的真实身份还产生过各种猜测。
不过现在回想起来，从一开始他反思相对论的动机并不是要否定相对论，而是要完善相对论。他当时虽然感觉到了包括爱因斯坦在内的主流学界对于孪生子悖论的解释存在着各种错误，但他并没有认识到有关否定孪生子悖论的理论的最根本不可弥补的逻辑缺陷，他只是想要通过对那些市面上流行的解释孪生子悖论的理论进行批判而对相对论进行完善而已。不过可喜的是，4天前Dialect终于表现出了早就应有的觉悟，发出了“爱因斯坦对时间的看法是错误的。我们的现代理论陷入了困境。（Einstein was WRONG About Time. Our Modern Theories are in Trouble.）”的呐喊【[1],[2]】。
这种情况并不奇怪，我在2022年3月academia.edu的讨论中还属于为相对论辩护的一方。幸运的是，在上帝的带领下，我很快就从当时的迷茫走了出来，发现了狭义相对论的致命的逻辑缺陷。对Dialect来说，遗憾的是直到上个月他都一直未能从他很多年前就设定的对相对论进行修修补补的尝试中走出来，这使得最后他自己也落入试图合理解释孪生子悖论的泥淖之中，而他的相关的解释自然也就不可能真正地给出他期待中的正确答案（参见【[3],[4],[5]】），就是今天他也未必就真正了解有关否定孪生子悖论的理论之最根本的逻辑缺陷。
考虑到他做视频也还是需要一定的时间的，所以从他在不到一个月前还在宣传广义相对论到4天前喊出爱因斯坦的时空观错了一共没有几周的时间，这个转弯对他来说看来还是太突然了一些以致于他一时还很难从他所习惯了相对论的思维方式中摆脱出来，一个典型的例子就是他在4天前的那个视频中仍在重复他一年前的视频中提出的所谓的狭义相对论最根本的逻辑缺陷是人们无法测量单向光速而只能测量双向光速，而之所以无法测量单向光速是因为人们无法精确地校对两个相距很远的时钟（参见【1,2,3,4】）。
很显然，Dialect他完全没有意识到他的这种用所谓的无法测量单向光速来解释狭义相对论错误的说法仍然彻头彻尾地是他在同一个视频中想要否定的狭义相对论的时空观！
首先，他所谓的无法准确校对时钟的基本出发点就是狭义相对论的速度导致时空改变的洛伦兹假说。既然他现在要反叛狭义相对论的时空观了，这个问题本身就已经不存在了。由此可见他的思维仍然未能摆脱在狭义相对论的框架。
第二，当不存在运动影响时间这个前提之后，人们对于两个校对好的原子钟在分离之后是否还能保持一致的唯一的疑虑是运动本身是否会影响原子钟的物理特性。而这一点是可以就地测试的，你只要让原子钟在原地做沿着各个方向做往返的运动，看看是否会产生明显的时差即可。只要原子钟的质量不太差而且我们让原子钟在原地所作的运动不是那种损伤性很大的运动（如反复抛上去摔下来的那种），我们这里应该可以断言，测试的结果会表明原子钟没有因为运动而出现物理特性的明显差异（否则当初哈菲尔-基廷还敢带着原子钟绕地球？），从而我们应该可以放心地将两个校对好的原子钟分离后去记录时间。
第三，假如你有着类似于早期某些学者们那样的奇怪想法认为由于存在着诸如以太之类的看不见摸不着的物质使得不同方向的运动对原子钟的物理特性会产生不同的影响，比如沿着某个方向的运动让原子钟的震荡变快，而沿着相反的方向的运动让原子钟的震荡变慢的可能性。当原地的反复往返运动没有产生对原子钟产生任何明显的影响时，你也会认为存在两种可能性：1）运动本身不会对原子钟的物理特性产生影响；或者2）运动本身会对原子钟的物理特性产生影响，但是不同方向的运动产生的影响相互抵消了。
这也不要紧。你可以在相隔一定距离的两处各放一个原子钟，然后由两个人通过视频在各自所在地将那两个原子钟都校对好。当然，考虑到视频的传播过程会受到很多实际因素的影响，这里我们还需要附加一些特定的条件：双方使用的所有与摄像和收放视频有关的设备都出自同一厂家满足所需的误差要求，视频中转台与双方的距离相等，双方的电压都保持稳定且都一样，而且都是直线传播以最大可能地避免中间干扰因素。当然也可以双方各自有一台完全一样的发射机，双方的接收器都直接与对方的发射机直线相连。。。。其实，说了这些条件的意思并不是强调双方的条件必须要完全一样，而是强调这在理论上是可以在所限定的误差范围内做到的！
这时具有相对论思维的人（比如Dialect）可能会一如既往地急着提出抗议说：你那个视频的速度就受到光速的影响，假如光在不同的方向上速度不同，那么你视频上看似两边一样的时间，实际可能不一样。不要紧，这时我们可以在相隔一定距离的两处各放两个原子钟，然后由两个人通过视频在各自所在地将那四个原子钟都校对好。当双方在视频中将原子钟校对好之后，让每一处派一个人拿着其中一个原子钟运动到对方去。然后，在两个地方的人再通过视频检查这四个原子钟的时间差。这样一来，既涵盖了不同方向的运动对于原子钟的物理特性的影响也涵盖了不同方向的光速问题。
假如那四个钟的在经历的那番折腾之后的时差在厂家给出的误差范围之内，或者与将它们在原地做反复往返运动之后产生的误差一样的话，那么就证明根本就既不存在什么不同方向的运动对于原子钟的物理特性影响不同的问题也不存在不同方向的光速不同的问题！。。。。。而且我们基本上可以肯定答案一定是：1）运动方向对于时钟的物理特性没有影响，2）不同方向的光速在扣除地球自转影响之后是一样的。否则的话，一百多年前人们就发现以太了。。。。
这么简单的一个可以轻易检验的问题，却被Dialect作为不可解决的困难而拿来对狭义相对论的错误进行辩解，可见他的思维还是停留在狭义相对论的时空观上，只能说他一只脚迈出了狭义相对论的门，另一只脚还留在那个门里面。
2. 如何测量单向光速
在肯定了光速与方向无关之后，我们就可以放心心地用双向光速来作为单向光速（即将光在双向行程所花的时间作为它在单向行程所花时间的两倍）；但如果有人非要直接测量单向光速，而且不愿接受视频两端的原子钟读数与他们相对方向无关，但是能承认运动对于原子钟的物理特性没有影响的话，他们也可以拿着在一个地方校对好的两个原子钟的一个到目标地去记录接到光信号的时刻，然后计算测得的光速；如果有人想象力丰富，硬是不承认以任何方式校对好的两个原子钟可以用来在不同的两个地方记录同一事件的两个时刻的话，也不要紧。他们只要先用上述提到的任一种方式将两个地点的原子钟校对好，然后各自发一束光并接收对方发来的光且将各自发光和接受光的时刻记录下来。如果按照这样的数据在各自保证相同的误差范围的前提下计算出的光速在扣除地球自转影响之后是一样的，那么他们就直接得出了单向光速。。。。而且我们基本可以肯定这样测出的两个方向的光速在扣去地球自转影响之后的数值是一样的（即其误差在可忽略的范围之内的。。。。尽管光速远大于地球运动速度，但目前官方确定的光速精确度很高，所以这里把扣除地球运动速度也考虑进去）。否则的话，一百多年前人们就发现以太了。。。。
2.1. Dialect的哲学误区
在所谓的无法测量单向光速的问题上Dialect表现出来的最大的思维误区当是前面提到的走不出相对论的习惯性思维。除此之外，他以及他所提到的Derek Muller（参见【1,2,3】）还有一个基本的哲学误区，那就是把物理探索当作了理想的数学逻辑题来处理。他们不但总想着用一种一气呵成的步骤来完成对于单向光速的测量，而且还要求测量结果100%准确。他们忽略了物理探索与理想的数学逻辑题的两点基本不同：1）物理探索从不要求也不可能要求100%精准；2）你可以将一个物理探索的问题分成很多个不同的步骤，不同步骤可以同时或不同时进行，而且它们不需要有相同的出发点。
其实，在这个问题上，作为物理学博士的Dialect和Muller似乎忘记了当初的热力学是如何发展起来的。热力学中的一个基本的概念是“无限慢的理想过程”----这种过程在现实中显然是不存在的，但它却是帮助人类发展具有巨大的理论和应用价值的热力学的基本模型 （参见附录）。
2.2. 讨论
1） Dialect和Muller在历史上的以太说与后来的狭义相对论时空观的一个混合背景上提出单向光速不可测的论调是一种逻辑混乱的表现。
首先，由于历史上人们并没有发现想象中的可以影响物体的宏观运动的以太，我们其实并不具备任何可以假定完全的真空（即没有引力场的真空）中的光速会受到方向影响的理由，也就是说我们并没有任何理由认为光在完全的真空中单向运动所需的时间不是双向运动所需时间的一半，或者说没有理由认为单向光速与双向光速不同。但是，Dialect和Muller似乎出于对相对论又爱又怕的心态既感觉相对论有问题又想为相对论做合理化的辩解，所以就在没有历史上的以太理论为依托的前提下，又扯出我们没有理由认为光速在不同的方向上相同的论调。这实际上是违背基本的对称逻辑的。因为从我们日常经验出发，我们完全有理由推论说，在完全的真空中在各个方向上的光速是一致的。这时如果你要说光速在不同方向上是不同的（Muller甚至撤出光速可以是无穷大的想象），你需要给出特殊的理由。否则你没有理由否定在完全的真空中光速大小与方向无关，在这样的前提下，人们没有理由从逻辑上否定在完全的真空中单向光速大小就等于双向光速大小。
其次，Dialect和Muller又在没有理由否定在完全的真空中光速大小与方向无关这个逻辑论点的前提下把光速与方向的关系与对光速的实际测量挂在一起。这其实属于相对论时空观的那种只有看到才算数伪实证论的典型表现。之所以说相对论的实证论是伪实证论是因为他们的实证论完全是想象出来的，他们的整个理论都是建立在根本看不到的想象的基础之上的。在Dialect和Muller他们完全承认相对论时空观的时候有这样的思维可以理解，但现在既然Dialect已经公开宣称爱因斯坦的时空观错了，那么他其实已经没有理由强调完全真空中的光速是否与方向有关这个逻辑问题必须由实测来解决，因为当狭义相对论被否定之后，他已经没有理由否定完全真空中单向光速大小的实测值在扣除光源（如地球）运动影响之后应该会具有高精度地等于双向光速大小。
再者，Dialect和Muller他们的思维其实并没有明确把真空中的光速不变与爱因斯坦的真空中的光速对所有的观察者不变区别开来。或者说，他们在光速与方向的关系这个问题上的逻辑混乱实际可能是他们潜意识中把爱因斯坦的真空中的光速对所有观察者不变的假说与真空中光速不变这一基本观察混为一谈的表现。
根据爱因斯坦的错误假说，真空中的光速对所有的观察者是不变的。但根据经验的知识，真空中的光速对于相互运动的不同观察者的速度是不一样的。因此，对于在两个做相对运动的观察者之间来回反射的光束来说，光速在相反的两个方向上相对于两个观察者来说确实是不同的。而Dialect和Muller他们声称的是两个没有做相对运动的观察者之间的来回反射的光束的速度大小可以是不同的------这只能说是他们被狭义相对论的逻辑给搞糊涂了，从而将完全真空中的光速与完全真空中两个做相对运动的观察者之间的光束相对于观察者的速度给搞混了！
2）但另一方面，引力场中的光速不变却仍是一个假说。Soldner在他的1801的文章中似乎已经采用了这个假说，广义相对论也采用了这个假说。其实，早在1912年的文章中，爱因斯坦曾认为光速在引力场中不是常数，但在后来发表的广义相对论中，为了让度量张量是张量他不得不接受引力场中的光速是常数的假说；即便如此，在他发表了广义相对论之后，他仍在不同的场合反复提到引力场中的光速不应该是常量【[6]】。
假如引力场中的光速不是常数，那么在引力场中测出的光速就可能会与光线的走向有关，不论是双向还是单向的都一样。
3. 西方的解锁运动启动了，中国的呢？
2022年3月以前我和相对论基本上没有任何关系。我连正经的相对论课都没有听过一节。最多只是高中时自学了一些有关狭义相对论的最基本的知识，以及后来杂七杂八地读过一些有关的科普而已。北航的大学物理课没有讲相对论，科大的硕士课以及麦吉尔的博士课我也不会去选相对论。而2022年3月以后，我的相对论的教材最主要的是爱因斯坦的原文而不是其它的第二手参考资料，外加一些网络视频的讲座或科普而已。
Dialect则与我有着很大的区别。尽管Dialect的视频的声音听起来很年轻，而且其连贯性也不具有AI配音的特征，我们仍然无法断定他的实际年龄，毕竟有些老先生的嗓音听上去也很年轻。但有一点可以肯定：不论他实际年龄有多大，他这一生的精力主要都扑在了相对论上。另外，从他的视频中偶尔透露出的一些信息可以看出在他周围或背后有着一股强大的相对论势力或者说一个强大的相对论学术圈子。。。。
一个月前，在对于如何锁定人类文明这个议题的讨论中【[7]】，我发出了这样的感慨：“在今天的浮躁纷乱的世界，人们需要干的一件重要的事情是：来一场轰轰烈烈的解锁运动！”
上面提到的Dialect与我的区别使得要Dialect否定相对论比起我来要难上不知多少倍！4天前Dialect所发出的“爱因斯坦对时间的看法是错误的。我们的现代理论陷入了困境。（Einstein was WRONG About Time. Our Modern Theories are in Trouble.）”的呐喊对他来说可能几乎是一种对他自己前半生的背叛。。。。而正是这种背叛可能预示着西方学界解锁运动的正式启动！
那么这里我不禁要问：中国学界的解锁运动什么时候才能启动呢？过去几十年里，中国的学界和政界经常感叹说，世界近代史上中国错过了太多的机遇，正在崛起的大中国在未来的文明发展中一定会走在世界前面，绝不会再重蹈历史的覆辙。。。。遗憾的是，尽管这场即将到来的攸关人类整体生存与发展的世界性的解锁运动两年半前最早发生在本人的中文博客，但是以Dialect为代表的西方学界的解锁运动又一次赶在了中国乃至整个华人文化圈之前启动了！而中国或华人文化圈的解锁运动的启动恐怕还是遥遥无期！
那么中国或华人文化圈有很多锁要解吗？答案是中国要解的锁只有比西方多，不会比西方少。除了与西方人一样的锁之外，中国或华人文化圈至少还要解如下这些锁：
首先，如我前两天【[8]】提到的，历史上（不知现实如何）中国人在技术上可以很强而在科学不够很强；与之相应地，中国人整体上极端推崇数学的重要性，以为数学才是物理学的灵魂，而严重忽略哲学或者说物理原理的重要性，这种迷信使得中国或华人文化圈很容易被数学污染迷惑。
其次，中国传统上就有论资排辈把人的作用和利益看得比实际道理更重得多的传统，也就是认人不认理的传统文化，而现如今就有一块在中国养老的与相对论渊源甚深的物理学诺贝尔奖，这有可能会极大地增加中国物理学解锁的难度。
再次，近两百年来的强化训练早已经使得中国或华人文化圈整体科学思维被固化为西方科学既有的理论体系，谨小慎微地唯西方洋大人的现有标准是瞻，这使得中国的学术圈其实比他们自以为的更容易被别人忽悠和锁定。。。。
尾声
该来的都会来。如我之前说过的：当你把20世纪的著名物理学大咖们与人类文明放在天平的两端，不论那些大咖有多少人，不论他们的名气有多大，你认为天平的哪一端会更重呢？
最后借用我小时候常听到的一句话：历史的车轮滚滚向前，没人挡的住。。。。
附录
文中提到的热力学这一段背后的理由对于物理学专业人员来说都稍微绕了一些。。。。这里解释一下：
这是我当初看到Muller的所谓无法测单向光速的视频时就想到的反驳他的理由，当然也是一年前在Dialect第一次提及Muller所说的无法单向测量光速是狭义相对论的最大的软肋时想到的驳斥他们的理由。。。。当时Dialect还没有象现在这样明确反叛相对论，因此虽然当时我早已推翻了狭义相对论并指出了广义相对论的度量张量不是张量的问题，我仍打算站在他们还没有否定狭义相对论的立场来反驳他们。。。。这是因为过去这些年里我通过形而上分析来判断物理学或其它各种文化领域中的逻辑错误的一个重要的方法就是站在出错方他们的立场上来找出他们在逻辑上自相矛盾的地方。。。。
对于作为物理学博士们的Dialect和Muller来说，在不否定狭义相对论的前提下（这是他们当时的立场）来否定所谓的无法测量单向光速的一个有力的论据就是用热力学的无限慢膨胀过程（所谓准静态或准平衡态）来作类比，这是因为在没有否认狭义相对论的前提下，真正影响将两个校对好的时钟分离开来在不同的地方记录同一时刻的障碍是他们认为运动本身会造成时间的变化，但实际上，即便在没有否认狭义相对论的前提下，这个顾虑也是不必要的，因为从理论上，我们可以假想这样的一个过程，那就是将其中一个时钟通过无限慢的过程移到另一个地方，这样就不会因为运动而造成他们所谓的时间的变化了。。。。
之所以在今天还可以将热力学搬出来怼Dialect他们是因为很明显Dialect一只脚迈出了相对论的大门，另一只脚还留在里面。。。。至于Muller，不知他是否已经跟着Dialect一起迈出了第一只脚。。。。
读到这里有人会说：你那是理想的状况，如何可以实际测量单向光速呢？
答案是：这里的理想状况意味着我们可以用比较小的速度来实测光速，如果对测出的速度不满意，就不断降低速度来逼近理想值，毕竟他们也承认双向光速是可测的。因此，只要随着速度的降低，在任意方向上测得的速度都可以逼近双向光速就行了。。。。不过这只是用来反驳Muller以及后来的Dialect的所谓无法测单向光速的说法而已，而我自己相信在不存在引力场的真空中根本不需要很小的速度，只要测一次，它就应该等于双向光速，因为自2022年3月以后我已经知道狭义相对论的所谓动钟变慢是错误的了，而且我也不认为会有造成光速在不同方向不同的以太效应。至于在引力场内，Soldner和广义相对论看来都接受真空中光速不变的假说，如果这个假说成立，那么单向光速与双向光速也都一样。
[[1]]Dialect. (2024) [YouTube] “Einstein was WRONG About Time. Our Modern Theories are in Trouble.” [video] URL: https://www.youtube.com/watch?v=aRtKSHvT2-c
【[2]】戴榕菁 （2024） 恭喜Dialect，他终于反了，尽管比我晚了两年半！
【[3]】戴榕菁 （2023）“外星人”终于出来否定狭义相对论或是爱美惧恶综合症的表
【[4]】戴榕菁 （2023）和YouTuber dialect的对话
【[5]】戴榕菁 （2023） 坚持和临门一脚
【[6]】戴榕菁 （2022） 找到他们修改爱因斯坦广相假设的原因了
【[7]】戴榕菁 （2024）如何锁定人类科学？
【[8]】戴榕菁 （2024）空气中的高频噪音