以太的命運太神奇,找了2400年一無所獲,科學家說 - 每日要聞
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熟悉互聯網的朋友肯定都聽過「乙太網」這個詞,它源自物理學名詞「以太」,取其「無處不在」之意 ... 以太的命運太神奇,找了2400年一無所獲,科學家說:可能是暗物質.
Skiptocontent科學ShareonFacebookShareonTwitterShareonWhatsAppShareonPinterest引言熟悉互聯網的朋友肯定都聽過「乙太網」這個詞,它源自物理學名詞「以太」,取其「無處不在」之意。
經典物理學中,以太也叫光以太,被認為是宇宙中廣泛存在的一種看不見的、無色無臭的沒有任何屬性的物質,其英文是ether。
以太理論是人類最後一次企圖用解釋一種東西來解釋整個宇宙,這是自牛頓以來的「機械觀」的典型特徵之一。
茫茫宇宙充滿著以太但是,「以太論」自提出后,其發展就起起伏伏,波折不斷,一段時間裡被視為真理,過一段時間裡又被看作謬論,可謂最坎坷命運的物理術語了。
生於古希臘「以太」並非新名詞,作為哲學概念,其起源於古希臘,最初出現在一則神話傳說:暗神伊利波斯與夜神尼昔絲結合,生出個精靈氣旺的宙斯神來,這就是以太。
眾神之王宙斯在當時,「以太」表示精靈之氣,瀰漫於整個廣大宇宙。
古希臘時期,大哲學家亞里士多德就明確提出,世間萬物皆由水火土氣四種元素組成,而頭上之青天則由第五元素「以太」組成。
後來,隨著四元素說被推翻,「以太」就逐漸被人們遺忘。
亞里士多德和荷馬半身像機械「以太」被遺忘了許久的以太說復興於17世紀。
法國大科學家笛卡爾是解析幾何的創始人1664年,法國科學家笛卡爾首先將以太用於科學,以表示一種充滿整個宇宙、作漩渦運動的球形的無重物質。
笛卡爾認為,以太雖然無法被人類直接感知到,卻可以傳遞力,並且對物體產生作用。
如自然界的磁力、月球對潮汐的引力,都是依靠以太來傳播的,這種解釋合情合理,很容易讓人接受。
光「以太」隨著物理學的發展,從發現水波的傳播需要水,聲波的傳播需要空氣,物理學家們就想當然的以為太陽光的傳播也需要某種介質,這種介質也被稱為「以太」。
荷蘭科學家惠更斯是一位全能型的科學家,他幾乎在每個研究領域都與牛頓發生過論戰,是牛頓的宿敵荷蘭物理學家惠更斯為了用波動說解釋光學現象,也認為以太是存在的。
牛頓的光學實驗之後,根據牛頓的發現,以太充滿整個宇宙,無所不在,無色無味,絕對靜止,宇宙中的天體相對以太在做運動。
這一度成為物理學界科學家們的共識。
電磁「以太」19世紀,法拉第和麥克斯韋提出電磁理論之後,「以太」就作為光、電、磁現象的傳播載體,盛行起來,甚至出現了專門研究以太的學科。
俄國化學家門捷列夫就曾把以太作為原子序數為零的物質列入他的元素周期表中。
法拉第在做電解實驗可惜,到此時為止,始終沒人能用實驗證明以太的存在。
而且隨著物理學家的發展,以太論面臨著越來越多的挑戰和質疑比如說,以太是傳播電磁學的介質,根據經典物理學,作用在介質中的傳播速度同介質的密度成正比,電磁波的速度和光速差不多,那麼以太的密度也應該大的很,而以太一直以來被認為沒有重量、沒有顏色的透明物體,這就很難自圓其說了。
太陽光另外,英國物理學家洛奇宣稱,他已經測定出以太是密度為每立方厘米10的12次方克的彈性固體,那麼行星在以太中運動總會受到阻礙作用的,但幾百年來,天文學家從未看到過這種影響。
社會上對以太說的質疑越來越多,很快,一場充滿爭議的實驗在美國開始了。
判定「以太」生死的實驗1884年,那個治學嚴謹,不輕易外出講學的英國大科學家湯姆孫終於到美國來做報告了。
報告那天,科學界人士濟濟一堂,大家紛紛擠到湯姆孫面前七嘴八舌問這問那,自然也提到了那個玄妙的以太問題。
湯姆孫搓著手說:「以太到底是啥東西,現在還不清楚。
我們只知道地球是以每秒30千米的速度繞太陽轉,那麼迎面就應該有一股「以太風」不斷吹來。
如果誰能用檢測到這股以太風的存在,也就證明了以太的存在。
」以太假說:地球行經承載光的介質以太當時在場的美國物理學家阿爾伯特·邁克耳孫聽到這番話,心中一動,回來就開始琢磨起「以太風」來。
美國物理學家阿爾伯特·邁克耳孫邁克耳孫想到,地球就好比一葉扁舟以每秒30千米的速度在以太海洋里航行,如果把一束光分成兩束,分別向順著以太風的方向和垂直於以太風的方向發射,這就好像有兩個在河裡游泳的人,一個橫渡河流,一個順流而下,這樣一來,他們的速度肯定會有不同,同樣的道理,這樣兩束光的速度也肯定會有所差別,進入目鏡后就能形成干涉條紋。
如果將儀器旋轉90°,因為兩束光線所處的位置恰好對調,會形成另一種干涉條紋。
邁克耳孫和莫雷的干涉儀裝置,安裝在一塊漂浮在環形水槽中的石板上於是,邁克耳孫和合作夥伴科學家莫雷一起設計了一個邁克耳孫干涉儀,它可以把一束光分成兩束,再將兩束光射向兩個不同的方向,最終再返回目鏡。
通過目鏡觀察光線的干涉現象就可以確定光速的差別了。
兩個人在一年四季的所有日子,以及一天的白晝和夜晚同時觀測,還把儀器搬到高山上、山洞裡、山谷里,甚至讓干涉儀隨著氫氣球升到高空中去檢測,但無論在哪裡,他們始終觀測不到預期的條紋變化,連千分之一的移動也沒有。
這真是「上窮碧落下黃泉,兩處茫茫皆不見」啊!條紋無變化說明以太風的作用是不存在的。
結論只有兩個:要麼是地球根本就不會動,要麼是以太這東西壓根不存在。
地球不會動讓人無法理解,因為在整個太陽系裡,天體之間都是相互運動的,而且天體本身也都有自轉現象,所以地球絕對不會是宇宙間唯一一個相對以太靜止不動的天體,況且,天體運動經哥白尼提出到牛頓最後證明,已經成為科學界的共識,是絕對不會錯的,相比而言,以太說有錯誤倒更合理,看來,宇宙間壓根就不存在什麼以太。
美國物理學家、化學家愛德華·莫雷邁克耳孫本來是要以精確的實驗來為以太的存在提供證據,不想適得其反,卻從根本上否定了以太。
一個小小的實驗居然戳破了人們想象中的宇宙,這是他所始料未及的。
邁克耳孫-莫雷實驗否定了地球相對於以太的運動。
否定和爭議邁克耳孫的實驗結果一宣布,立即在物理學界引起了一場軒然大波,因為以太一旦被否定,就意味著已經伴隨人們過了200多年,指導物理學家做出無數發現的的牛頓力學體系失靈了,這是很多人所無法接受的。
於是,荷蘭的洛倫茲、法國的彭加勒等物理學權威,先後提出了拯救以太說的種種修正方案,總希望我的實驗能有另一種解釋,然而,這一切最後都被證明是徒勞的。
近代最偉大的物理學家愛因斯坦這一實驗的積極作用是,阿爾伯特·愛因斯坦被這實驗影響,引領他想出了相對論。
因為這個偉大的實驗,邁克耳孫榮獲1907年的諾貝爾物理獎,成為美國第一個諾貝爾物理學獎獲得者。
後來,隨著美國物理學家愛因斯坦狹義相對論的確立以及科學界對「場」的物質性的認識,「以太論」漸漸被人們所拋棄。
新發現和復興進入20世紀後半葉,隨著現代物理學的進一步發展,人們又逐漸認識到真空並非是絕對的空,那裡存在著不斷的漲落過程,即虛粒子的產生以及隨後的湮沒,這種真空漲落是相互作用著的場的一種量子效應。
其中部分觀點裡「以太」的某些精神仍然存在,甚至有物理學家認為現代物理學中的「真空」可能就是「以太」。
黑洞在吞噬星球另外,隨著現代天文學的發展,暗物質與暗能量是當代物理與天文學界研究的熱點問題,其客觀存在性已經被證實,暗能量暗物質約佔到96%,普通物質僅佔到4%,預示著人們認識到的宇宙只佔整個宇宙的4%,而佔96%的東西竟然不為我們所知,這些東西是不是過去所說的「以太」呢,很多科學家目前正致力於這項研究。
總結以太論,自古希臘時代誕生后,經歷了發展壯大、衰落、復甦、再發展壯大、再衰落直至19世紀初的滅亡、當今可能復甦的歷史進程,可謂一波三折、命運多舛。
任何科學理論的提出和衰落都是科學家的肯定、否定、再肯定、再否定的過程。
這其中,一些科學家不論面對怎樣的情況,都能堅持獨立思考,不盲從,他們敢於質疑,敢於向權威挑戰,提出了與之相悖的理論,也因此推動了科學的進步,這種研究態度非常值得學習,這也是實現科學突破的必要條件。
以太思想的演變是人類對客觀世界的認識的深入,雖然現在有科學家提出可能以太是存在的,但是這個以太已經不是19世紀科學家所說的舊以太了,而是符合新的研究成果的新以太,這一點是需要我們特別注意的。
時至今日,以太論的最核心的問題「以太是什麼」仍並無特別完美的解釋,還需要未來更多的研究,讓我們拭目以待!參考文獻:曹昌褀.以太論的興衰[J].大學物理,1982ShareonFacebookShareonTwitterShareonWhatsAppShareonPinterest搜尋贊助商連結猜你喜歡尿酸高的人是不是該少吃點醋呢?看過的人都跑去超市了!哪些徵兆預示該給寶寶添衣?大多爸媽常陷3個誤區,別再做錯坑娃吉利新車即將量產,富豪2.0t的動力,簡直太帥了啟源女神超高爆發流陣容怎麼選擇超高爆發流陣容搭配教學於是我重新變得文明而安靜吳三桂軍事實力十分雄厚,最後三藩之亂為何還是失敗了?恐怖心理遊戲《暗裂》上架Steam6月12免費體驗同是女媧後人,紫萱有漫天飛雪,靈兒有紅色蒲公英,而她失去一切未來一個月,這三種星座將會遇到自己的有緣人婚姻裡,在這三方面「老實」的男人,給女人的不是愛是折磨長度為1300公里,土衛八上的「焊痕」從哪裡來?這裡告訴你答案娛樂圈實力派演員,鄭愷苗苗官宣結婚,網友:很甜蜜
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