以太是什么東西?無數科學家曾堅信宇宙充滿了以太!但卻找不到它

我想許多人都聽說過“以太”這個詞,現在這個詞更多代表的是一種文化符號。但在兩三百年前,科學家還曾篤定宇宙中必然充滿了以太這種物質。

故事要從人類探尋光的本質講起。雖然人類一兩千年前就在討論光,但真正拿起科學工具來探討光的本質還是要從笛卡爾和牛頓談起。如果你在學習物理之前,我問你:“光到底是什么”?我想你一定很困惑,因為你完全沒有思考過這個問題,因為光太習以為常了,以至于你忽略了它的存在。人們首先困惑的是,光到底是不是物質? 最早給出答案的就是笛卡爾和牛頓,他們都認為,光是一種極其微小的球狀顆粒,小到肉眼無法觀察到它們的存在,但是它們的速度卻是極快的。牛頓認為一束光是由無數個實心小微粒球構成的,這是一種典型的古樸思想,這便是光的微粒說。因為在當時,人們只知道光是沿直線傳播的,還不知道光居然還有衍射和干涉現象。所以光的微粒說可以很好的解釋直線傳播的現象。

與此同時,胡克和惠更斯卻認為光是一種波動的能量,也就是光的波動說。 可由于牛頓是當時物理界的權威,人們只能選擇相信牛頓的微粒說。

這個問題一直就這樣拖著,直到托馬斯楊出世,他設計了雙縫干涉實驗,才把光的波動說重新推到了世人的面前。人們才知道,光的微粒說只能解釋光的直線傳播現象,而不能解釋光的干涉和衍射現象。而光的波動說就可以解釋光的干涉和衍射。人們這時候開始認為光是以波動的形式存在著,但卻把光波當成了機械波,那么它的傳遞必然需要介質。

既然光可以從太陽傳到地球,那么光波必然需要經過真空過程。這時候的物理學家們就困惑了,光怎么會在真空中傳播呢?光波必須在介質里傳播,那么真空里面必然不是空的,真空必須包含一種物質來充當光的介質。當時的科學家們都篤定這種介質一定會存在,但一時半會又找到這種介質,那么就先給這種介質起個名字吧,以后再慢慢找吧,于是就從圣經里面找到了“以太”這個詞來命名它。

那時候的科學家們都非常肯定以太是必然存在的,誰讓它是光傳播的介質呢! 并認為宇宙空間中全都充滿著以太。這時候的科學家們心知肚明:誰要是先找到以太,誰就會一舉成名。這時候有個叫邁克爾遜的實驗物理學家就動手設計了實驗來尋找以太,并獲得了政府的科研資金支持。但花完了第一筆資金后,他居然沒有找到以太。于是再給政府申請了資金,說第二次肯定能找到以太,于是他重新設計了實驗,但結果依舊令人失望。這個實驗的最終結論便是:以太并不存在! 而且邁克爾遜莫雷實驗還證明了光速的不變性。事實上,這個實驗揭開了《狹義相對論》的神秘面紗,并奠定了現代物理學的基礎。

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