什么是以太?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/22 21:12:43
什么是以太?
什么是以太?
什么是以太?
后来的理论发展和实验都证明,“以太”是不存在的,光速在任何参考系中都是一样的.这也是狭义相对论的一个基础.
摘自维基百科：
以太（或译乙太；英语：ether或aether）是古希腊哲学家所设想的一种物质,是一种曾被假想的电磁波的传播媒质.但后来的实验和理论表明,如果不假定“以太”的存在,很多物理现象可以有更为简单的解释.也就是说,没有任何观测证据表明“以太”存在,因此“以太”理论被科学界所抛弃.
19世纪,科学家们逐步发现光是一种波,而生活中的波大多需要传播介质（如声波的传递需要借助于空气,水波的传播借助于水等）.受经典力学思想影响,于是他们便假想宇宙到处都存在着一种称之为以太的物质,而正是这种物质在光的传播中起到了介质的作用.
以太的假设事实上代表了传统的观点：电磁波的传播需要一个“绝对静止”的参照系,当参照系改变,光速也改变.
这个“绝对静止系”就是“以太系”.其他惯性系的观察者所测量到的光速,应该是 以太系 的光速,与这个观察者在 以太系 上的速度之矢量和.
按照当时的猜想,以太无所不在,没有质量,绝对静止.以太充满整个宇宙,电磁波可在其中传播.假设太阳静止在以太系中,由于地球在围绕太阳公转,相对于以太具有一个速度v,因此如果在地球上测量光速,在不同的方向上测得的数值应该是不同的,最大为 c+v,最小为 c-v.如果太阳在以太系上不是静止的,地球上测量不同方向的光速,也应该有所不同.
1881年-1884年,阿尔伯特·迈克耳孙和爱德华·莫雷为测量地球和以太的相对速度,进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验.实验结果显示,不同方向上的光速没有差异.这实际上证明了光速不变原理,即真空中光速在任何参照系下具有相同的数值,与参照系的相对速度无关,以太其实并不存在.后来又有许多实验支持了上面的结论.
以太说曾经在一段历史时期内在人们脑中根深蒂固,深刻地左右着物理学家的思想.著名物理学家洛伦兹推导出了符合电磁学协变条件的洛伦兹变换公式,但无法抛弃以太的观点.
然而根据麦克斯韦方程组,电磁波的传播不需要一个“绝对静止”的参照系,因为该方程里两个参数都是无方向的标量,所以在任何参照系里光速都是不变的.
c=sqrt(epsilon0*mu0)
其中 是真空电容率,μ0 是真空磁导率.
爱因斯坦则大胆抛弃了以太学说,认为光速不变是基本的原理,并以此为出发点之一创立了狭义相对论.虽然后来的事实证明确实不存在以太,不过以太假说仍然在我们的生活中留下了痕迹,如以太网等.
摘录结束实际上迈克尔孙当时是很痛苦的,他的实验的初衷并非证明“以太不存在,光速不变”,而是利用他精致的干涉仪证明“绝对静止的以太是存在的”.结果他失望,恰恰相反,他至少证明了以太和地球表面是相对静止的.然而,一切的一切告诉我们,运动是相对的,绝对的运动是不存在的.
科学事实似乎预示着,如果爱因斯坦不创立狭义相对论,那么迟早的洛伦兹或者庞加莱或者其他科学家也一定会创建狭义相对论.只是时间的问题.这并不意味着削弱了爱因斯坦的功绩,爱因斯坦发现了狭义相对论,是无可质疑的.