怎樣理解邁克爾遜-莫雷實驗?
網(wǎng)友解答: 題主的觀點(diǎn)過于教科書式了。邁克爾孫-莫雷實驗并沒有否定以太,甚至可以用以太理論來解釋該實驗!當(dāng)時有幾位物理學(xué)家,喬治·菲茨杰拉德、洛倫茲等人就是基于以太假設(shè),提出了洛倫茲收縮
題主的觀點(diǎn)過于教科書式了。邁克爾孫-莫雷實驗并沒有否定以太,甚至可以用以太理論來解釋該實驗!當(dāng)時有幾位物理學(xué)家,喬治·菲茨杰拉德、洛倫茲等人就是基于以太假設(shè),提出了洛倫茲收縮,成功解釋了邁克爾孫莫雷實驗的零結(jié)果。我記得我以前在悟空問答上解釋過,在這里簡單重復(fù)一下。邁克爾孫實驗的量桿相對于以太是運(yùn)動的,它們就會存在洛倫茲收縮,這就導(dǎo)致了邁克爾孫莫雷實驗里的零結(jié)果。洛倫茲甚至自己設(shè)計了實驗來檢驗自己的想法。洛倫茲認(rèn)為,光速不變原理和以太可以同時存在。所以,洛倫茲的理論里有兩樣?xùn)|西:以太和光速不變原理。
如果沒有其他實驗,單就邁克爾孫莫雷實驗,是根本不能否定以太的!這就是我說題主的觀點(diǎn)過于教科書了。我們也可以拋棄以太,引入相對論協(xié)變性原理,再結(jié)合光速不變原理也能解釋該實驗的零結(jié)果,這就是狹義相對論。換句話說,狹義相對論絕對不是解釋邁克爾孫莫雷實驗的唯一理論。至少洛倫茲的理論也可以。
現(xiàn)在要問如何說明洛倫茲的理論是錯誤的?這就需要新的實驗來說明洛倫茲說的那種收縮不存在!按照洛倫茲的理論,洛倫茲收縮是客觀存在的,而且與參考系的選擇無關(guān),因此只要在做邁克爾孫莫雷實驗時候,取一個非地球參考系去測量量桿的長度,如果地球參考系測得的長度和這個非地球參考系測得的數(shù)值不同,那么洛倫茲收縮就是錯誤的,而狹義相對論就是對的!就這么簡單。最終的結(jié)果是,狹義相對論戰(zhàn)勝了洛倫茲的理論,成為近代物理學(xué)的一個新理論。
最后,以太并沒有因為相對論的提出而退出物理學(xué)的舞臺。量子場論的虛粒子就可以看成一種以太。所以有人反對引入量子場論,這就導(dǎo)致一種新的理論誕生——散射振幅。
網(wǎng)友解答:歡迎關(guān)注?黑洞家的鏟屎官?,這里是科學(xué)愛好者,希望你能得到喜歡的。
題主的描述已經(jīng)很清楚了,在牛頓的經(jīng)典力學(xué)這片藍(lán)天上依舊存在著兩朵小烏云:其一就是以太這種彈性固體到底存不存在;其二就是黑體輻射的實驗結(jié)果和理論的不一致性。就是這兩朵烏云引出了相對論和量子力學(xué)兩大支柱。在這里不延伸“第二朵烏云”,好好解釋一下“第一朵烏云”。
以太一說提出之后就一直存在著問題:地球是如何在以太中“航行的”;以太的存在證據(jù)是什么?基于以上問題設(shè)計了這個實驗,由邁克爾遜和莫雷共同完成。當(dāng)時科學(xué)家通過伽利略變換和速度合成已知光速在“順風(fēng)”和“逆風(fēng)”的時候是不相同的。以下是原理圖(來自網(wǎng)絡(luò)):
結(jié)果大家已經(jīng)知道了,干涉條紋紋絲不動,也就是光速在“順風(fēng)”和“逆風(fēng)”的時候相同。這樣的結(jié)果不是人們想要的,不僅沒有證明以太的存在,而相反根據(jù)實驗結(jié)果來看以太可能是不存在的。但是當(dāng)時的科學(xué)家不愿意相信以太理論是錯誤的,都認(rèn)為是實驗出了問題。
關(guān)于邁克爾遜-莫雷實驗,可以說是最成功的失敗了。雖然這個實驗沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo),但是成為了新理論出現(xiàn)的點(diǎn)火線。再往下說就該到愛因斯坦的天下了。
簡單回答,期待更多優(yōu)質(zhì)答案,祝好。