人类是如何证明不存在以太这种物质？

以太是19世纪的物理学家提出的一种相对于光速存在的绝对参考系，他们认为，以太充满整个空间，即使是真空也不例外，并且可以渗透到一切物质的内部之中去。如果按照这个说法，那么光的速度在各个方向是不同的，但是这与爱因斯坦的光速不变原理是相矛盾的；历史上曾有很多物理学家证明以太不存在，其中最著名的要数迈克尔逊·莫雷实验。

1：如图所示，由光源S发出波长为λ的光，入射到半透反镜G后，一部分反射到平面镜M2上，再由M2反射回来透过G到达望远镜T；另一部分则透过G到达M1，再由M1和G反射也到达T。假设G到达M1和M2的距离均为l,且M1和M2间不严格垂直，那么在望远镜的目镜中将看到等厚干涉条纹。现把固定在地球上的整个实验装置作为运动参考系，设想它相对于绝对参考系（以太）以速度v运动，而从实验参考系来看，以太则以-v的速度相对实验参考系运动，光在以太中不论沿哪个方向的速均为c。我们如取以太参考系为S系，实验室参考系为S',从S'来看，光自G到M1的速度为c-v，而光自M1到G的速度则为c+v，于是从S'来看，光从G到M1，然后再由M1到G所需的时间为：

2：另外，从图中S'系来看，光自G到M2和自M2到G的速度均为（c^2-v^2）^1/2。所以，从S'系来看，光从G到M2，同理也可以算出由M2回到G所需的时间，这里略过。

3：有以上两个式子可以看出，从S'系来看，G点发出的两束光到达望远镜的时间差为：

4：若把两个仪器旋转90度，光程差将变号，则前后两次的光程差为2Δ。在此过程中，望远镜的视场内应该干涉条纹移动ΔN条，有：

5：如果能测出条纹移动的条数，就可以计算出地球相对于以太的绝对速度v，从而就可以把以太作为绝对参考系了；在试验中，l约为10纳米，光的波长为500纳米，v取地球的公转速度30000米每秒，按照以上理论，干涉条纹的移动数应为0.4，并且迈克尔逊的干涉仪精度达到了1/100，所以在系统误差范围内很容易看到这0.4条条纹的移动，但是他们并没有观察到条纹的移动，并进行多次实验，也没有看到。这就充分说明了以太是不存在的。所以这个实验否定了经典力学的绝对时空观。

在古希腊，人们就开始探究世界的组成。古希腊的哲学家们认为世界是由水，火，土，气四种元素构成的！而亚里士多德扩展了四元素说，提出了第五元素：以太。亚里士多德认为宇宙分为月下世界与月上世界，月下世界短暂且易腐朽由四元素构成，月上世界完美且永恒由轻而透明的以太构成！

17世纪笛卡尔提出物质之间的力都必须通过介质来传递的观点，空间中并非空无一物而是充满着叫做以太的物体。以太虽无法被感知，但可以传递如磁力这样的力。牛顿则拓展了以太理论，将以太描述成一种不断向地球表面运动，具有密度梯度的流体。

19世纪物理学家普遍认为，以太相对于绝对空间是静止的。如果能测出地球相对于以太的速度，就能算出地球相对于绝对空间的速度。但不同的实验或现象却给出了相反的结论：

光行差现象表明地球在以太中穿梭；

迈克尔逊-莫雷实验则表明地球相对于以太静止；

斐索实验的结论是地球部分拖动以太运动；

这些相互矛盾的现象就是开尔文口中的物理学两朵乌云之一。

当时如洛伦兹，庞加莱这样的学术大师都在致力于解决经典力学的难题。只有爱因斯坦另辟蹊径，抛弃了绝对空间与绝对时间的固有观念，提出了基于相对性原理与光速不变原理的狭义相对论。

从此“同时”不再是一个绝对的概念，而是相对的！

版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，本站不承担相关法律责任.如有侵权/违法内容,本站将立刻删除。