什么是麦克尔逊-莫雷实验?

什么是麦克尔逊-莫雷实验?
什么是麦克尔逊-莫雷实验?

什么是麦克尔逊-莫雷实验?
首先给你说说什么“以太”.
在人们对光的本质有正确的认识以前,人们认为,光不可能在没有介质的条件下传播.物理学家们假设了一种特殊的物质“以太”,光就是通过“以太”传播的.当然,现在我们知道,所谓的“以太”是没有意义的不存在的.因为如果光通过以太传播,通过计算,那以太的密度几乎要无限大.但是,在当时的理论和试验水平下,“以太”似乎是一种必须存在的物质,否则人们就无法理解很多物理现象.
再者人们要描述一个物体的运动速度,必须得选定一个参考系.我们所说的这个速度应该只对这个参考系有意义.物理学家们同样希望找到一个参照物,这个参照物是绝对静止的.任何物体相对这个物质的速度就是绝对速度.物理学家把这个物质锁定在了“以太”身上.
后来,人们认识到了光的本质是一种电磁波.电磁波是向空间各个方向传播的.在人们传统的思想里,如果有一个相对地面速度是V的车,你站在车上以V1的速度往前走.那么你自己相对地面的速度是V+V1.如果你以V1的速度往车后走,那么你相对地面的速度是V-V1.
按照这样的想法,如果光源相对“以太”静止,那么光的传播速度各个方向都是一样的,速度我们假设为C.但是如果光源相对“以太”以V的速度运动.那么在光源运动的方向上光相对以太的速度是V+C.在光源运动的反方向上是光相对“以太”的速度是V-C.你可以把“以太”当作地面,把光源当作车,把你自己当作要传播的光.你就好理解一些了.
由于光源运动使光在不同的方向上有速度差.所以可以设计一个实验,根据人们已经掌握的公式,可以测得地球相对“以太”的速度.麦克尔逊-莫雷实验就是这个目的.由于地球相对太阳的速度大约的30公里/秒.太阳又是运动的.所以地球相对以太的速度应该不少于30公里/秒.然而试验的结果却显示,光在各个方向的速度似乎是相等的.试验做了很多次,结果都是这样.于是,事实向人们传统的时空观念提出了挑战.后来就有了爱因斯坦的狭义相对论.对人们的时空观念带来了一场革命.
麦克尔逊-莫雷在物理学上有十分重要的意义.虽然寻找地球绝对速度的目的没有达到.但是这个试验的思想,以及这个试验的装置,对后来物理学的发展都十分具有借鉴意义.由于该试验的装置十分严密而且很有创意,麦克尔逊-莫雷因此获得诺贝尔奖.到现在,这套装置仍发挥这巨大的作用.
打了半天字,也不知道你看的懂不?

变光速与光速不变
在进行物理事件测量时，我们可以象对伽利略变换理解的那样，把参考系中处处充满时钟和观测者，实现零距离观测，以他们测量的结果直接作为客观数据进行处理，简单地得出物理事件的本质结论。
但是，在现实生活中，这种理想状态是很难保证的，多数情况下，我们只能把系统中唯一的观测者，置于系统的某个位置或运动状态下，所以我们总是不方便直接得到物理事件的客观数据，只能得到那些不能直...

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变光速与光速不变
在进行物理事件测量时，我们可以象对伽利略变换理解的那样，把参考系中处处充满时钟和观测者，实现零距离观测，以他们测量的结果直接作为客观数据进行处理，简单地得出物理事件的本质结论。
但是，在现实生活中，这种理想状态是很难保证的，多数情况下，我们只能把系统中唯一的观测者，置于系统的某个位置或运动状态下，所以我们总是不方便直接得到物理事件的客观数据，只能得到那些不能直接表述本质的表观数据，这就使对表观世界的研究显得极其重要的。
研究表观世界，则必须对测量所使用的信号进行确定，在几种可用的信号中，光信号无疑是最理想的观测信号。然而我们对光的了解可以说仍然是支离破碎的，虽然历史上多个理论都承认光的波动属性，但却至今也没有在学术界真正确立起“光是波”的地位。
在狭义相对论出现之前，人们倒是把光当“波”来看待的，他们假设了具有特殊地位的光介质“以太”，这种以太是充满整个宇宙空间的，并且是绝对静止不变的，被后期的学者称为“绝对静止以太”，光作为波相对以太的传播速度是不变的。
为了证实这种以太的存在，专门设计了“麦克尔逊-莫雷”实验来进行测量，结果失败了。由此爱因斯坦大胆地提出了光速相对于任意惯性系不变的假设，并以此为基础创建了狭义相对论。这似乎看起来是顺理成章的，由此也着实让学术解疯狂了一番，但冷静下来想一想，却原来“光速不变”并非是麦－莫实验结果的合理解释。

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是最成功的实验失败

著名的麦克尔逊--莫雷实验彻底否定了光的以太学说，得出了光与参考系无关的结论。也就是说，无论你站在地上，还是站在飞奔的火车上，测得的光速都是一样的。这就是狭义相对论的第二个基本原理，光速不变原理。