home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ 2,000 Greater & Lesser Mysteries / 2,000 Greater and Lesser Mysteries.iso / altscien / mys00056.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-06-10  |  17.0 KB  |  299 lines

  1. Marinov's Toothed-Wheels Measurement of Absolute Velocity of Solar System.
  2. J.P.Wesley.
  3. Weiherdammstrasse 24, 7712 Blumberg, West Germany.
  4.  
  5. Abstract: Marinov reports measuring the absolute velocity of the closed
  6. laboratory using two toothed wheels mounted on the ends of a rotating shaft.
  7. Light incident on the first toothed wheel is chopped. As it arrives at the
  8. second toothed wheel later, due to the finite time it takes light to travel
  9. down the shaft, it is again chopped by the second toothed wheel. The amount of
  10. light that gets through measures the oneway time-of-flight velocity of light
  11. in the direction of the shaft. By directly comparing the results for beams
  12. travelling in opposite directions the absolute velocity is directly measured,
  13. v = ((c+v)-(c-v))/2. He reports the absolute velocity of the solar system as
  14. v = 360 +- 40 km/s, alfa = 12 +- 1 h, delta = - 24 +- 7 deg, in agreement
  15. with the results from the 2.7K cosmic background anisotropy and Marinov's
  16. coupled mirrors experiment. The errors he reports are consistent with his
  17. experimental setup and procedure.
  18.  
  19. 1. INTRODUCTION
  20.   It is of considerable importance to examine Marinov's claim(1):
  21. i) It contradicts SPECIAL RELATIVITY, which assumes the velocity of light is
  22. uniquely c fixed relative to the moving observer.
  23. ii) It provides an additional independent measurement of the absolute
  24. velocity of the solar system.
  25.  
  26. Considering point i) above there exists considerable dissatisfaction with
  27. SPECIAL RELATIVITY already (2-7). It would also seem that the observations of
  28. Roemer and Bradley(8,9), the Sagnac experiment(10), the 2.7K cosmic
  29. background anisotropy(11), and the Marinov coupled mirrors experiment(12)
  30. give firm evidence that the velocity of energy propagation of light is, in
  31. fact, c fixed relative to absolute space. In addition, assuming absolute
  32. space exists, it would appear that a moving observer must see two wave
  33. velocities for light, the phase velocity and the velocity of energy
  34. propagation, and not simply a single unique wave velocity of light as is
  35. usually assumed(13). These two wave velocities need not have the same
  36. magnitude nor direction. It is, thus, very impotant to know if more
  37. independent experimental evidence is now available that can confirm the fact
  38. that the velocity of energy propagation of light is c fixed relative to
  39. absolute space.
  40.  
  41. Considering point ii) above, presently the only two reliable determinations
  42. of the absolute velocity of the solar system are 1) the anisotropy of the
  43. 2.7K cosmic background radiation 2) the Marinov coupled mirrors experiment.
  44. (12).The 2.7K background anisotropy provides one place accuracy. The Marinov
  45. coupled mirrors experiment provides slightly better accuracy; although with
  46. little difficulty it can be readily improved to give two, three or even four
  47. place accuracy(14). The Marinov toothed wheel experiment provides still a
  48. third independent method for determining the absolute velocity of the solar
  49. system. He reports one place accuracy; but it would appear that with some
  50. minor improvements that two place accuracy might easily be obtained. It is of
  51. some interest to know the absolute velocity of the solar system to as great
  52. an accuracy as possible; as three place accuracy might provide the chance of
  53. detecting dark neighbours to the solar system.
  54.  
  55. The primary purpose of this paper is to provide a short understandable and
  56. readily available description and critique of Marinov's toothed wheel
  57. experiment, Marinov's own account(1) being neither clear nor readily
  58. available. It is hoped that this presentation might encourage an independent
  59. repetition of this important experiment.
  60.  
  61. 2. MARINOV'S EXPERIMENTAL ARRANGEMENT (1)
  62. Two toothed wheels consisting of 40 round holes of diameter b = 6 millimeters
  63. drilled equi-angular distance from each other at a radial distance R = 12 cm
  64. from the center of two circular steel plates were mounted on a common shaft d
  65. = 120 cm from each other as indicated in Fig. 1. The shaft was driven at the
  66. center by a variable speed motor, N revolutions per second. An Argon laser
  67. illuminated the holes on the entrance wheel. A silicon photocell detected the
  68. light passing out of the exit wheel. The entire apparatus was enclosed in a
  69. vacuum.
  70. <Illustration showing two lasers and two photocells and a wheatsone bridge,
  71. and the shaft and the plates>
  72. Fig.1. A diagram of the Marinov toothed-wheel experiment to measure the
  73. absolute velocity of the closed laboratory.
  74.  
  75. 3.THEORY FOR ONEWAY TIME-OF-FLIGHT VELOCITY OF LIGHT
  76. Although the present paper is concerned with the direct measurement of the
  77. absolute velocity of the closed laboratory; and it is not concerned with the
  78. measurement of the oneway time-of-flight velocity of light; in order to
  79. develop the theory and to indicate how possible errors may be estimated it is
  80. convenient to first present the hypothetical example of how one might measure
  81. the oneway time-of-flight velocity of light.
  82.  
  83. It might be thought that one need merely measure the oneway time-of-flight
  84. velocity of light in two opposite directions and by subtracting them obtain
  85. the absolute velocity of the laboratory. This is in principle possible; but
  86. in practice the experimental errors for the measurement of the one-way
  87. time-of-flight velocity in either direction are too large.It is only by
  88. balancing the two results directly in a Wheatstone bridge that significance
  89. can be obtained; and the absolute velocity of the laboratory can be
  90. measured.
  91.  
  92. The rotating entrance wheel chops the light beam. The rotating exit wheel
  93. chops this signal again but at a later time dt, the time for a pulse of light
  94. to travel down the length of the shaft d. If the observed time-of-flight
  95. velocity of light in the direction of the shaft is c*, then
  96.    dt = d / c*   (1)
  97. If the time-of-flight velocity of light is fixed as c relative to absolute
  98. space, then
  99.    c* = c - vd  (2)
  100. where vd is the component of the absolute velocity of the laboratory in the
  101. direction of the shaft.
  102.  
  103. The two wheels, being rigidly mounted to the same shaft, can be optically
  104. aligned by simply altering the inclination of the light beam relative to the
  105. axis of rotation. If the beam is aligned to achieve a certain intensity Io
  106. (chosen as one half of maximum intensity, Io = Imax/2, to optimize the
  107. sensitivity) when N = 0, then the intensity must change as N increases and as
  108. the alignment of the entrance and exit holes changes relative to the chopped
  109. light pulse. Ideally for square holes of width b that can be perfectly
  110. aligned the fractional change in intensity is simply proportional to the
  111. fractional mismatch created by the time it takes the light to travel between
  112. the two toothed wheels; thus,
  113.   dI/Io = 2 db/b  (3)
  114. where
  115.   db = 2 pi R N dt  (4)
  116. It may be readily appreciated that for round holes and including possible
  117. effects from diffraction and vibrations dI/Io, will be simply a linear
  118. function of 2 db / b, if dI / Io is small, as is the case. In general then
  119. Eq. (3) may be replaced by
  120.   dI/Io = 2 K db / b (5)
  121. where K is some konstant of proportionality. If this constant of
  122. proportionality were desired, it could be measured directly or it could be
  123. estimated theoretically. Combining Eqs. (1), (4), and (5) then gives the
  124. oneway time-of-flight velocity of light as (15)
  125.   c* = (K Io / dI) ( 4 pi R N d / b)  (6)
  126.  
  127. 4. THEORY TO FIND THE ABSOLUTE VELOCITY OF THE LABORATORY
  128. Marinov sent simultaneously laser beams in opposite directions through his
  129. toothed wheel apparatus which were detected by two independent photocells, as
  130. shown in Fig. 1. He measured the difference ddI in the intensities
  131. registered by the two photocells directly using a Wheatstone bridge for the
  132. outputs. Letting the two light velocities involved be
  133.   c-* = c + vd and c+* = c - vd   (7)
  134. Eq. (6) yields the component of the absolute velocity in the direction of the
  135. shaft as
  136.   vd = (c-* - c+*)/2 = (ddI / dI- dI+)(4 pi K Io R N d / b)  (8)
  137. where 2 ddI = I- - I+ = |dI-| - |dI+| and dI- and dI+ are the intensity
  138. differences registered in the two directions. It may be readily appreciated
  139. that to within a negligible second order error of the order of (ddI / dI)^2
  140. or (vd / c)^2 that
  141.   dI- dI+ = (dI)^2   (9)
  142. where dI may be taken as the intensity when vd = 0 or as 2 dI = |dI-| +
  143. |dI+|. Combining Eqs. (8), (9) and (6) (for the case vd = 0) then gives the
  144. desired result
  145.   vd = (ddI / dI) c  (10)
  146.  
  147. To double his sensitivity and to obviate certain possible errors in alignment
  148. of his apparatus Marinov employed the stratagem of measuring the change in
  149. intensity dI when the shaft was rotated in both senses. Because when N = 0
  150. the intensity Io was chosen as 1/2 the maximum intensity, Imax; the change in
  151. intensity was positive for one sense of rotation, and negative in the
  152. opposite sense. The effective intensity change that could be measured was,
  153. thus, doubled. The intensity change dI was then taken as
  154.   2 dI = |dI(clockwise)| + |dI(counter clockwise)| (11)
  155. Marinov used the same stratagem when measuring ddI, averaging the results
  156. for the shaft rotating in the two possible senses. If the intensities are
  157. broken down into Io, a part dI that depends merely upon the average velocity
  158. of light c(where vd may be regarded as zero), and a part that depends upon
  159. the absolute velocity of the laboratory ddI, then the four possible
  160. situations considered by Marinov experimentally are listed in Table 1. The
  161. observed intensity difference was thus
  162.  
  163. Table 1. Four intensities involved in Marinov's toothed-wheel experiment.
  164. case direction
  165. a    c + vd         Ia = Io + dI + ddI
  166. b    c + vd         Ib = Io - dI - ddI
  167. c    c - vd         Ic = Io + dI - ddI
  168. d    c - vd         Id = Io - dI + ddI
  169.  
  170.   4 ddI = (Ia - Ic) - (Ib - Id)  (12)
  171.  
  172. It was found to be impossible to align the apparatus so that the two beams in
  173. opposite directions were precisely equivalent. Thus in fact (Io + dI)a - (Io
  174. + dI)c = I' and (Io - dI)b - (Io - dI)d = I'' were not precisely zero. A
  175. residual constant error (I' + I'')/2 remained in the determination of ddI. It
  176. is clear that this assymetry could have been easily taken into account if the
  177. apparatus had been mounted on a turn table and turned through 180 deg to
  178. repeat the observations. Averaging the two results would have then removed
  179. this constant error. Since Marinov's equipment was righidly fixed to the
  180. earth and could not be rotated; he resorted to the following strategem:
  181.  
  182. 5 TWELVE HOUR OBSERVATIONS TO DETERMINE THE ABSOLUTE VELOCITY OF THE
  183. LABORATORY
  184.  
  185. Marinov placed his shaft in the north-south direction horizontal to the
  186. earth's surface. At the latitude of Graz, Austria, where the experiment was
  187. performed, as the earth rotated, the shaft moved on the surface of a cone
  188. making an angle of 47 deg with respect to the axis of the cone, which was
  189. parallel to the axis of the earth's rotation. Thus, Marinov had to merely
  190. wait 12 hours for the earth to rotate his equipment through 180 deg as far as
  191. the component projected onto the earth's equatorial plane is concerned. It
  192. was, therefore an easy matter to subtract off the constant error (I' +
  193. I'')/2, mentioned above, by making observations over 12 or more hours without
  194. changing any alignments.
  195.  
  196. 6. DETERMINATION OF THE DIRECTION OF THE ABSOLUTE VELOCITY OF THE SOLAR
  197. SYSTEM
  198.  
  199. Because the component of Marinov's shaft projected onto the earth's equitorial
  200. plane sampled  all possible directions in this plane after 12 hours of
  201. observation, and because the component of the shaft projected onto the
  202. earth's rotational axis provided the remaining direction to be sampled;
  203. straight forward trigonometry provided the direction of the absolute velocity
  204. of the earth on the day observations were made.
  205.   The absolute velocity of the solar system (ie the sun) was then obtained by
  206. simply subtracting off the earth's orbital velocity with respect to the sun
  207. (which was, in fact, only of the order of the error that he reports for his
  208. observations). The tangential velocity of the earth's rotation, which is less
  209. than the error Marinov reports, did not enter in due to the north-south
  210. orientation of the shaft of his apparatus.
  211.  
  212. 7. DISCUSSION
  213.   The final formula(10) for vd involves only the intensity differences ddI
  214. and dI. Only these two quantities need be examined to determine the random or
  215. experimental error. Is the error of 11% reported by Marinov reasonable? This
  216. can be best estimated by considering 4 dI/I, and 4 ddI / Io. The factor 4
  217. arises from the increased sensitivity due to two senses of rotation being
  218. used and due to the two directions of light travel being used. From Qu. (6),
  219. setting c* = c, the fractional value 4 dI / Io, according to the numbers
  220. provided by Marinov, where he estimated the value of K theoretically for round
  221. holes as 9/2, is
  222.   4 dI/Io = K 16 pi R N d / c b = 5E-3  (13)
  223. To obtain dI it was necessary to subtract separate readings on a
  224. galvanometer. Separate large readings  on a galvanometer can be usually made
  225. to about 1% accuracy. Thus, the theoretical and the experimental estimate of
  226. the fractional error are roughly the same.
  227.  
  228. The determination of ddI was quite different. Here the difference was
  229. measured directly on a Wheatstone bridge. Differences of the order of ddI =
  230. 1E-3 dI = 5E-6 milliamps could be measured. Since ddI/dI ,varying as vd/c,
  231. Eq. (10), is in fact, about 1E-3, as known from the 2.7K anisotropy(11) and
  232. the Marinov coupled mirrors experiment; the fractional errors to determine
  233. 4 ddI / Io and 4 dI / Io are comparable.
  234.  
  235. The highest current Marinov recorded for Io was 21 milliamp; and the maximum
  236. difference associated with the difference ddI was about 6E-5 milliamps. This
  237. means a fractional intensity difference of 4 ddI/Io = 1E-5 was recorded.
  238. Others have also reported being able to measure such intensity differences
  239. down to a level of 1E-5 using electronic comparisons. From Eq. (10)the
  240. fractional error for vd / c is the sum of the fractional errors of 4 dI / Io
  241. and 4 ddI / Io. As estimated above each of these fractional errors are of the
  242. order of 1%; so Marinov's experimentally determined experimental error of 11%
  243. seems quite reasonable.
  244.  
  245. It has been speculated that mechanical vibrations would make it impossible
  246. for Marinov to have obtained a positive result. Although it may be true that
  247. instantaneous mechanical distortions produced misalignments resulting in an
  248. instantaneous error of the order of 1E-5 in fractional intensity;
  249. observations were not taken instantaneously. Observations were averaged over
  250. a time span long in comparison to the period of any mechanical vibrations of
  251. interest. Even if vibrations  of the order of 1E-3cm existed, the fractional
  252. error produced by holes of 0.6 cm would be much less than Marinov's reported
  253. error. It seems clear taht vibrations could not possibly have affected the
  254. results. And Marinov reports, consistent with this estimate, no difficulty
  255. with vibrations.
  256.  
  257. It is difficult to imagine systematic errors that might have distorted
  258. Marinov's results. Since the apparatus was evacuated, no atmospheric effects
  259. could enter in. No temperature effects were involved, as there was no large
  260. time laps between the measurements of ddI and dI.
  261.  
  262. REFERENCES
  263. 1. S. Marinov, Thorny way of truth II (East-West, 8044 Graz, Austria, 1984)
  264. pp. 68-81
  265. 2. S.Marinov an J.P.Wesley, eds, Proc.Int.Conf.Space-Time Absoluteness, Genoa
  266. (East-West, 8044 Graz, Austria, 1982)
  267. 3. J.P.Wesley, Found.Phys.,11,945 (1981); 10, 503, 803 (1980); Spec. Sci.
  268. Tech.,3,409 (1980); Proc.Int.Conf.Cybernetics & Soc. (IEEE, Denver, 1979) p
  269. 766.
  270. 4. H. Dingle, Nature, 144, 888 (1939); 146, 391 (1940); 177,
  271. 783(1956);183,1761(1959); 195, 985
  272. (1962);197,1288(1963);216,199(1967);217,20(1968); Science at the Crossroads
  273. (Nelson, London, 1972).
  274. 5.W.Honig, ed., a collection of papers, 'Alternatives to Special
  275. Relativity',Spec.Sci.Tech.,2,no. 3 & part of no. 4 (1979)
  276. 6.G.Builder, Austral.J.Phys.,10,246,424 (1957);11,279,457
  277. (1958);Phil.Sci.,26,135(1951);Am.J.Phys.,27,656 (1959).
  278. 7. Israel,E.Ruckhaber, and R.Weinmann, eds.,Hundert Autoren Gegen Einstein (A
  279. hundred authors agaiunst Einstein)(R.Voigtlanders Verlag, Leipzig, 1931).
  280. 8.J.P.Wesley in Proc.Int.Conf.Space-Time Absoluteness, Genoa, eds.S.Marinov
  281. and J.P.Wesley(East-West, 8044 Graz, Austria, 1982) p. 168; Causal Quantum
  282. Theory (Benjamin Wesley, 7712 Blumberg West Germany, 1983) Chp 4.
  283. 9. J.Bradley, Lond.Phil.Trans.,35,No. 406 (1728).
  284. 10. G.Sagnac,Comp.Rend.,157,708,1410(1913);J.dePhys.,4,177 (1914)
  285. 11.E.K.Conklin, Nature,222,971 (1969);P.S.Henry,Nature, 231,516 (1971).
  286. 12. S.Marinov, Gen Rel. Grav.,12,57,(1980);Eppur Si Muove, 2nd ed. (East
  287. West, 8044 Graz, Austria, 1978) pp 101-111 and 130-141;
  288. Chechosl.J.Phys.,B24,965(1974). After correcting some computational errors
  289. Marinov now reports for his coupled mirrors experiment the value of the
  290. absolute velocity of the solar system v = 303 +- 20 km/sec, alfa = 13.3 +-
  291. 0.3 h, delta = -21 +- 4 deg.
  292. 13.J.P.Wesley, Found.Phys.,16,817(1986)
  293. 14.J.P.Wesley, Found.Phys.,11,945 (1981)
  294. 15.S.Marinov measured the oneway velocity of light to one place accuracy
  295. using a terrestrial light source, Spec.Sci.Tech.,3,57 (1980)
  296.  
  297.  
  298.  
  299.