什麼是以太之謎, 以太之謎 是啥子?

2022-03-15 09:25:09 字數 4879 閱讀 2884

1樓:匿名使用者

以太之迷

"以太之迷"是人們在研究光傳播媒介時發現的問題,按照經典物理學的理論,波動實際上是某一點的振動在空間中的傳播方式,在這一過程中需要一定的媒介來傳遞由振動所發出的能量,也就是說沒有媒介振動就不能轉變成波動。讓人不解的是,光和其它的電磁波形式在真空中也能夠傳播這就引發了問題,因為按照人們的一般理解,真空就是不存在任何物質的空間狀態,在這樣的狀態下顯然也就不存在我們通常所理解的傳播媒介。而按照經典物理學的觀點,沒有媒介則作為一種波動形式的光是不能夠傳播的。

那麼是不是存在一種特殊殊的物質形式,它充當了光的媒介呢 人們把注意力引向了從笛卡爾,惠更斯就一直延用的物理學概念"以太".

實際上,"以太"是源自古希臘的乙個物理學概念,人們當時無法想像天體何以能夠懸在空中.於是,人們假設太空中瀰漫著一種叫做"以太"的東西,它可以支撐天體,也能夠透射光亮.近代以來,惠更斯等人就假設它是光的媒介.

但是,是否真的存在"以太" 如果存在"以太"的話,我們怎樣證實它的存在

2023年,美國科學家麥克爾遜和莫雷設計了乙個非常精緻的實驗,來尋找"以太"的證據.此項實驗的大致思路是這樣的:假設太空中瀰漫著"以太",那麼,當地球運動時就應該有乙個相對於"以太"的速度.

因此,按照經典物理學速度疊加的原理,在地球上發出的不同方向上的光束,由於受到地球相對於"以太"速度的影響,其合速度應該是不一樣的.這項實驗就是為了測量不同方向上的光速差值,這個差值人們稱之為"以太漂移".換句話說,如果能觀測到"以太漂移",也就是證明了"以太"的存在.

然而,實驗的結果是否定性的,人們觀測不到"以太漂移",這就是所謂的"以太之謎".由"以太之謎"促成了人們對一些最基本的物理問題的討論.人們開始提出疑問:

解釋光的運動是否真的需要"以太"假設 人們對空間,運動的認識是否存在著問題

2樓:匿名使用者

以太之迷

以太是乙個物理學歷史上的名詞,它的涵義也隨著歷史的發展而發展。

在古希臘,以太指的是青天或上層大氣。在宇宙學中,用以太來表示佔據天體空間的物質。17世紀的笛卡兒最先將以太引入科學,並賦予它某種力學性質。

後來,以太又作為光波的荷載物同光的波動學說聯絡起來。隨後,以太在電磁學中也獲得了地位,而且電磁以太同光以太也統一了起來。

19世紀90年代,洛倫茲把物質的電磁性質歸之於其中同原子相聯絡的電子的效應,之後以太論就開始漸漸的衰落了。

現在,機械的以太論雖然死亡了,但以太概念的某些精神 仍然活著,比如不存在超距作用,不存在絕對空虛意義上的真空等,並顯示出旺盛的生命力。

<以太之謎>是啥子?

3樓:歲月不寒

以太之謎和邁克耳遜—莫雷實驗

從十九世紀初光的波動說復活以來,物理學家一直對傳光媒質以太議論不休,其中乙個重要問題就是以太和可稱量物質(特別是地球)的關係問題。

當時,有兩種針鋒相對的觀點。菲涅耳在2023年認為,地球是由極為多孔的物質組成的,以太在其中運動幾乎不受什麼阻礙。地球表面的空氣由於其折射率近於 1,因而不能或者只能極其微弱地曳引以太,可以把地球表面的以太看作是靜止的。

斯托克斯認為菲涅耳的理論建立在一切物體對以太都是透明的基礎之上,因而是不能容許的。他於2023年提出,在地球表面,以太與地球有相同的速度,即地球完全曳引以太。只有在離開地球表面某一高度的地方,才可以認為以太是靜止的。

由於菲涅耳的靜止以太說能圓滿地解釋光行差現象(由於地球公轉,恆星的麥觀位置在一年內會發生變化),因而人們普遍贊同它。

假使靜止以太說是正確的,那麼由於地球公轉速度是每秒三十公里,在地球表面理應存在「以太風」。多年來,人們做了一系列的光學和電學實驗(即所謂的「以太漂移」實驗),企圖度量地球通過以太的相對運動。但是,由於實驗精度的限制,只能度量地球公轉速度和光速之比的一階量,這些一階實驗一律給出否定的結果。

隨著麥克斯韋電磁理論的發展,人們了解到,與地球公轉速度和光速之比的平方有關的效應,應該能在光學和電學實驗中檢測到。因為麥克斯韋理論隱含著,光、電現象有乙個優越的參照系,這就是以太在其中靜止的參照系,以太漂移的二階效應理應存在。但是這個實驗精度要求太高,一時還難以實現。

其實,麥克斯韋早在2023年就指出,在地球上做測量光速的實驗,因為光在同一路徑往返,地球運動對以太的影響僅僅表現在二階效應上。2023年,麥克斯韋在致美國航海曆書事務所的信中就提出了度量太陽系相對以太運動速度的計畫,當時在事務所工作的邁克耳遜採納了這一建議。

2023年,邁克耳遜正在德國柏林赫爾姆霍茲手下留學。由於在柏林無法完成實驗,邁克耳遜把別人為他建造的整個裝置運到波茨坦天體物理觀測站進行實驗。他所期望的位移是干涉條紋的0.

1,但實際測得的位移僅僅是0.004~0.005,這只不過相當於實驗的誤差而己。

顯然,否定結果(也稱「零結果」)表明,企圖檢測的以太流是不存在的。邁克耳遜面對事實不得不認為:「靜止以太的假設被證明是不正確的,並且可以得到乙個必然的結論:

該假設是錯誤的」,「這個結論與迄今被普遍接受的光行差現象的解釋直接矛盾」,「他不能不與斯托克斯2023年在《哲學雜誌》發表的**附加摘要相一致」。

不過,這次實驗的精度還不夠高,資料計算也有錯誤。2023年冬,巴黎的波蒂埃指出了計算中的錯誤(估計的效果比實際大了兩倍),洛倫茲在2023年也指出了這些問題。因此,無論邁克耳遜還是其他人,都沒有把這次實驗看作是決定性的。

邁克耳遜本人此後也將興趣轉移到了精密測定光速值,對2023年的實驗進行改良的工作就這樣擱置下去了。

2023年秋,威廉·湯姆遜訪問美國,他在巴爾的摩作了多次講演。到會聽講的邁克耳遜有機會會見了與湯姆孫一起訪美的瑞利勳爵,他們就2023年的實驗交換了意見。與此同時,瑞利也轉達了洛倫茲的意見。

瑞利的勸告給邁克耳遜以極大的勇氣,他進一步改進了干涉儀,和著名的化學教授莫雷一起,於2023年7月在克利夫蘭重新進行了實驗,此時的邁克耳遜已是克利夫蘭城凱思應用科學院的教授了。

為了維持穩定,減小振動的影響,邁克耳遜和莫雷把干涉儀安裝在很重的石板上,並使石板懸浮在水銀液面上,可以平穩地繞中心支軸轉動。為了盡可能增大光路,儘管干涉儀的臂長已達11公尺,他們還是在石板上安裝了多個反射鏡,使鈉光束來回往返八次。根據計算,這時干涉條紋的移動量應為0.

37,但實測值還達不到0.01。

邁克耳遜和莫雷認為,如果地球和以太之間有相對運動,那麼相對速度可能小於地球公轉速度的1/60,肯定小於1/40。他們在實驗報告中說:「似乎有理由確信,即使在地球和以太之間存在著相對運動,它必定是很小的,小到足以完全駁倒菲涅耳的光行差解釋。

」2023年實驗的否定結果對於當時的每乙個人來說都是迷惑不解的,而且在很長一段時間內依然如故。人們並沒有認為該實驗是判決性的,就連邁克耳遜自己對他的結果也大失所望,他稱自己的實驗是一次「失敗」,以致放棄了在實驗報告中許下的諾言(每五天進行六小時測量,連續重複三個月,以便消除所有的不確定性),不願再進行長期的觀察,而把干涉儀用來於其他事去了。

邁克耳遜並不認為自己的實驗結果有什麼重要意義,他覺得實驗之所以有意義,是因為設計了乙個靈敏的干涉儀,並以此自我安慰。直到晚年,他還親自對愛因斯坦說,他自己的實驗引起了相對論這樣乙個「怪物」,他實在是有點懊悔的。

洛倫茲對邁克耳遜實驗的結果也感到鬱鬱不樂,他在2023年寫給瑞利的信中說:「我現在不知道怎樣才能擺脫這個矛盾,不過我仍然相信,如果我們不得不拋棄菲涅耳的理論,……我們就根本不會有乙個合適的理論了」。洛倫茲對2023年的實驗結果依然疑慮重重:

「在邁克耳遜先生的實驗中,迄今還會有一些仍被看漏的地方嗎?」

瑞利在2023年的一篇**中認為:「地球表面的以太是絕對的靜止呢,還是相對的靜止呢?」這個問題依然懸而未決。

他覺得邁克耳遜得到的否定結果是「乙個真正令人掃興的事情」,並敦促邁克耳遜再做一次實驗。威廉·湯姆孫直到本世紀開頭還不甘心實驗的否定結果。

順便說說,邁克耳遜的實驗工作和愛因斯坦的相對論在歷史上並無什麼直接聯絡。但是在2023年前後,他的「以太漂移」實驗對洛倫茲等人的電子論卻產生了毋庸置疑的影響。儘管學術界對該實驗的歷史作用仍有不同的看法,但邁克耳遜本人晚年仍念念不忘「可愛的以太」。

直到2023年,他在自己最後一本書中談到相對論己被人們承認時,仍然對新理論疑慮重重。

邁克耳遜—莫雷實驗似乎排除了菲涅耳的靜止以太說,而靜止以太說不僅為電磁理論所要求,而且也受到光行差現象和斐索實驗的支援。為了擺脫這個惱人的困境,斐茲傑拉德和洛倫茲分別在2023年和2023年各自獨立地提出了所謂的「收縮假設」。

他們認為,由於干涉儀的管在運動方向上縮短了億分之一倍的線度,這樣便補償了地球通過靜止以太時所引起的干涉條紋的位移,從而得到了否定的結果。洛倫茲基於電子論進而認為,這種收縮是真實的動力學效應,對於物質來說具有普遍意義。拉摩也十分贊同這一看法,他證明如果物質由電子組成,這種情況便能夠發生。

4樓:愛地獄

你好是一本介紹以太的書

作者中文名:韓春柏

文獻出處:現代物理知識, modern physics, 編輯部郵箱 2023年 02期

期刊榮譽:cjfd收錄刊

內容簡介:以太本來是個哲學概念,是笛卡兒首先將它引入科學。他從不存在超距作用,只有物質相接觸才能產生運動,因而不存在所謂「真空」的觀點出發,認為天體之間有一種本原物質,它看不見但充滿空間,這就是以太。

5樓:

以太本來是個哲學概念,是笛卡兒首先將它引入科學。他從不存在超距作用,只有物質相接觸才能產生運動,因而不存在所謂「真空」的觀點出發,認為天體之間有一種本原物質,它看不見但充滿空間,這就是以太。

介紹一下物理學中的「以太之謎」和「紫外危機」

6樓:板塊轟擊者

以太危機 在19世紀後期,動力學斷言,光的運動方式符合動力學理論,光在以太中傳播。於是,就有了麥可遜—莫雷實驗,這實驗的目的是以太相對地球漂移的速度。這可能是當時最精密的物理實驗,然而實驗結果卻出人意料:

以太對光的運動根本沒有影響!於是以太就被扔進了歷史的垃圾堆,相對論便站在了歷史的舞台上。 紫外危機 就是19世紀末著名的黑體輻射問題,實驗結果與理論有很大差距,無數科學家為此費盡心思,最終由蒲朗克開啟了量子的大門,以後又由多名科學家一起,奠定了量子力學的數學基礎,從此量子論便和相對論一起,成為現代物理世界的兩大支柱。

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以太是一種信仰嗎,以太是一種什麼物質?

以太是古希臘哲學家亞里斯多德所設想的一種物質。是物理學史上一種假想的物質觀念,其內涵隨物理學發展而演變。以太 一詞是英文ether或aether的音譯。古希臘人以其泛指青天或上層大氣。在亞里斯多德看來,物質元素除了水 火 氣 土之外,還有一種居於天空上層的以太。在科學史上,它起初帶有一種神秘色彩。後...

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