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物理学的统治者以太真的消亡了吗?以太的兴衰历程

作者:公流县荣传媒中心

诞生

“世界是由什么构成的?”一个学生问。

“构成我们世界的有四种元素,分别是水,火,气,土,还有一种非常神奇的元素名叫以太,它在我们的头顶,运行于宇宙之中,各种星辰都在宇宙之中和谐的运转”。这是亚里士多德在教学。以太作为西方先哲们认识宇宙的载体正式诞生。

物理学的统治者以太真的消亡了吗?以太的兴衰历程

在科学的幼年时期,以太作为一种非常纯洁高贵的存在,帮助西方科学家们理解我们的宇宙,一直统治科学界长达2000多年,然而真相总有大白的一天。

绝对地位

从神学到哲学再到科学,以太都拥有着绝对的地位。17世纪,人类在开始研究“光的本质是什么”时科学家分成了两派,一派以笛卡尔和牛顿为代表的微粒说,认为光是由微小颗粒组成的,另一派时以胡克和惠更斯为代表的波动说,认为光是一束波,因此产生了光的微粒说和波动说之争。这两派虽然争论的非常激烈,但都绝对相信以太的存在,微粒学认为物体之间的作用不存在超距作用,必然有一种媒介来传播作用力。波动学认为光波应该像水波一样,也需要一种媒介才能传递,宇宙中的光不可能再真空中传播,必然存在以太作为光传递的媒介。此时的以太也称作“光以太”或者“发光以太“。两派虽然吵的不可开交,但是以太的地位却稳如泰山,殊不知正真的危机正在悄然接近。

危机

到18世纪,科学界也开始不理性了,表现出了爱屋及乌的特点,由于笛卡尔的粉丝反对平方反比定律,牛顿的粉丝也开始反对笛卡尔,连同笛卡尔倡导的以太为一同反对,岂不知祖师爷牛顿也是支持以太的。牛顿的万有引力定理在天文学上的成功应用使得超距观点占了上风。直到18世纪后期,电荷之间平方反比定律的发现,超距观点占到了主流,以太的地位受到了前所未有的威胁。

地位空前之高

时间来到19世纪初,托马斯·杨的双缝干涉实验成功的证明了光时一种波,既然光是波就需要介质传递,那这种介质肯定就是以太了。科学家也有陷入经验主义的时候。托马斯·杨的实验既解释了光沿直线传播也解释了牛顿环,光的衍射与散射现象,光的波动学获得了巨大的成功。19世纪后期电磁波的发现使科学家们觉得更证实了以太的存在。此时大家对于以太的存在的共识达到了空前的高度。

物理学的统治者以太真的消亡了吗?以太的兴衰历程

这个时候科学家都认为谁只要找到了以太,谁就将一战成名。于是很多人致力于寻找以太,其中最著名的是迈克尔逊-莫雷试验,地球在以太中以三十千米每秒的速度绕太阳运动,必然会迎来三十千米每秒的以太风,因此在地球上不同方向测出的光速是不同的,然而试验做了50多年,不管怎么样改进装置,所的结果是光速不管朝那个方向都是一样的,科学家迷惑了。但是这个时候大家都愿意相信是测量方法或者装置出问题了,谁也没有怀疑过理论是不是错了。

大反转

到20世纪初,爱因斯坦在前人的基础上大胆的抛弃以太理论,创立狭义相对论,狭义相对论证明了光速在不同方向上都是相同的,从而否认了以太的存在。

统治科学界2000多年的以太跌下来神坛,以太被追杀的只剩下了以太网,似乎是科学家对它的意思恋眷,如今的以太网已经渗透到了我们生活的各个角落。以太的故事真的结束了吗?有人说,我们如今的暗物质有可能就是我们要寻找的以太,说不定哪一天会卷土重来。

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