物理學的空間層次與時間層次-tft每日頭條

19世紀末20世紀初，人類物理學不斷取得突破，而這一切幾乎都離不開對光的探索。

麥克斯韋方程組告訴我們，光以波的形式傳播，速度為每秒30萬公裡。但在麥克斯韋方程組推導出來的光的計算公式中，并沒有指定光的參照系，說白了，公式表明光不需要參照系，這完全颠覆了人們的傳統認知。

物理學的空間層次與時間層次（物理學上一個美麗的錯誤）1

物理學家們當然不會承認“不需要參照系的光速”，因為這意味着推翻了統治物理學界幾百年的牛頓經典物理學。于是他們開始為光尋找參照系，以太的概念應運而生。

當時的物理學界認為，以太是絕對靜止的參照系，光的參照系就是以太，光在以太中以光速傳播。

但是以太的概念僅僅是一個假設，物理學家們并沒有找到以太存在的證據，于是開始用實驗來尋找并證實以太的存在。

邁克爾遜莫雷實驗就是在這種背景下開始的，實驗的目的并不是否定以太的存在，恰恰相反，他們也相信以太是存在的，實驗本身就是為了尋找以太。

物理學的空間層次與時間層次（物理學上一個美麗的錯誤）2

實驗過程比較簡單。如果以太是絕對靜止的，那麼由于地球在高速運動，就會有以太風吹過地球表面，再加上地球圍繞太陽運轉，如果剛順着以太風飛行，測量到的光速就會變快。而如果光速的飛行方向逆着以太風，光的速度就應該變慢。

不過實驗結果讓邁克爾遜和莫雷兩人有些不安，無論他們如何測量，得到結果都是：光的速度始終保持不變，也就是說以太是不存在的。

物理學的空間層次與時間層次（物理學上一個美麗的錯誤）3

這個實驗結果表明，光速是恒定的，它不需要參照系，也不需要傳播介質。也就是說，即便是你以99%的光速飛行，對于靜止在地面上的我來說，你身上發出的光的速度仍舊是光速，而不是199%光速。

邁克爾遜和莫雷一開始并不願意接受這樣的結果，畢竟牛頓經典物理學已經統治物理學界幾百年了，當一種颠覆性的理論即将出現時，科學家也很難接受。

物理學的空間層次與時間層次（物理學上一個美麗的錯誤）4

但反複的實驗結果讓他們不得不接受，兩人最終也尴尬地承認了錯誤，認為以太根本就不存在。他們犯了一個錯誤，一個美麗的錯誤。本來是想證實以太的存在，結果卻證實了以太是不存在的。

這種錯誤對于物理學界來說并非一無所獲，反而會大大促進物理學的發展，也為之後愛因斯坦發現光，能量與物質之間的關系奠定了堅實的基礎！