人類是如何證明不存在以太這種物質(zhì)?
網(wǎng)友解答: 以太是19世紀(jì)的物理學(xué)家提出的一種相對于光速存在的絕對參考系,他們認為,以太充滿整個空間,即使是真空也不例外,并且可以滲透到一切物質(zhì)的內(nèi)部之中去。如果按照這個說法,那么光的速
以太是19世紀(jì)的物理學(xué)家提出的一種相對于光速存在的絕對參考系,他們認為,以太充滿整個空間,即使是真空也不例外,并且可以滲透到一切物質(zhì)的內(nèi)部之中去。如果按照這個說法,那么光的速度在各個方向是不同的,但是這與愛因斯坦的光速不變原理是相矛盾的;歷史上曾有很多物理學(xué)家證明以太不存在,其中最著名的要數(shù)邁克爾遜·莫雷實驗。
1:如圖所示,由光源S發(fā)出波長為λ的光,入射到半透反鏡G后,一部分反射到平面鏡M2上,再由M2反射回來透過G到達望遠鏡T;另一部分則透過G到達M1,再由M1和G反射也到達T。假設(shè)G到達M1和M2的距離均為l,且M1和M2間不嚴(yán)格垂直,那么在望遠鏡的目鏡中將看到等厚干涉條紋?,F(xiàn)把固定在地球上的整個實驗裝置作為運動參考系,設(shè)想它相對于絕對參考系(以太)以速度v運動,而從實驗參考系來看,以太則以-v的速度相對實驗參考系運動,光在以太中不論沿哪個方向的速均為c。我們?nèi)缛∫蕴珔⒖枷禐镾系,實驗室參考系為S',從S'來看,光自G到M1的速度為c-v,而光自M1到G的速度則為c+v,于是從S'來看,光從G到M1,然后再由M1到G所需的時間為:
2:另外,從圖中S'系來看,光自G到M2和自M2到G的速度均為(c^2-v^2)^1/2。所以,從S'系來看,光從G到M2,同理也可以算出由M2回到G所需的時間,這里略過。
3:有以上兩個式子可以看出,從S'系來看,G點發(fā)出的兩束光到達望遠鏡的時間差為:
4:若把兩個儀器旋轉(zhuǎn)90度,光程差將變號,則前后兩次的光程差為2Δ。在此過程中,望遠鏡的視場內(nèi)應(yīng)該干涉條紋移動ΔN條,有:
5:如果能測出條紋移動的條數(shù),就可以計算出地球相對于以太的絕對速度v,從而就可以把以太作為絕對參考系了;在試驗中,l約為10納米,光的波長為500納米,v取地球的公轉(zhuǎn)速度30000米每秒,按照以上理論,干涉條紋的移動數(shù)應(yīng)為0.4,并且邁克爾遜的干涉儀精度達到了1/100,所以在系統(tǒng)誤差范圍內(nèi)很容易看到這0.4條條紋的移動,但是他們并沒有觀察到條紋的移動,并進行多次實驗,也沒有看到。這就充分說明了以太是不存在的。所以這個實驗否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀。
網(wǎng)友解答: 古希臘時期在古希臘,人們就開始探究世界的組成。古希臘的哲學(xué)家們認為世界是由水,火,土,氣四種元素構(gòu)成的!而亞里士多德擴展了四元素說,提出了第五元素:以太。亞里士多德認為宇宙分為月下世界與月上世界,月下世界短暫且易腐朽由四元素構(gòu)成,月上世界完美且永恒由輕而透明的以太構(gòu)成!
經(jīng)典力學(xué)時期17世紀(jì)笛卡爾提出物質(zhì)之間的力都必須通過介質(zhì)來傳遞的觀點,空間中并非空無一物而是充滿著叫做以太的物體。以太雖無法被感知,但可以傳遞如磁力這樣的力。牛頓則拓展了以太理論,將以太描述成一種不斷向地球表面運動,具有密度梯度的流體。
兩朵烏云19世紀(jì)物理學(xué)家普遍認為,以太相對于絕對空間是靜止的。如果能測出地球相對于以太的速度,就能算出地球相對于絕對空間的速度。但不同的實驗或現(xiàn)象卻給出了相反的結(jié)論:
光行差現(xiàn)象表明地球在以太中穿梭;
邁克爾遜-莫雷實驗則表明地球相對于以太靜止;
斐索實驗的結(jié)論是地球部分拖動以太運動;
這些相互矛盾的現(xiàn)象就是開爾文口中的物理學(xué)兩朵烏云之一。
相對論的誕生當(dāng)時如洛倫茲,龐加萊這樣的學(xué)術(shù)大師都在致力于解決經(jīng)典力學(xué)的難題。只有愛因斯坦另辟蹊徑,拋棄了絕對空間與絕對時間的固有觀念,提出了基于相對性原理與光速不變原理的狹義相對論。
從此“同時”不再是一個絕對的概念,而是相對的!