基礎與參考系
光以太
光以太是一種假想的、不可見的物質,十九世紀的物理學家相信它充滿整個空間,好讓光有可以振動的東西。聲音需要空氣,水波需要水面,於是光波似乎理所當然也需要一種媒質。以太被想像成一個靜止的、普適的舞台,一切運動終於可以相對它被量度為真正絕對的運動。
為了勝任這份工作,以太必須是一種自相矛盾的材料:剛硬到足以承載光那驚人的速度,卻又稀薄、無摩擦到讓行星在其中橫掃數十億年而毫不減速。物理學家為了給它賦予自洽的性質而絞盡腦汁。倘若它真的存在,地球穿行其中應當產生一股可被探測的「以太風」,隨方向不同而微妙地改變測得的光速。
每一次想捕捉這股風的嘗試都失敗了,其中最著名的便是邁克生—莫雷實驗,它根本沒測出任何差異。愛因斯坦一九〇五年的狹義相對論隨後讓以太變得多餘:光不需要媒質,也不存在可供量度的絕對靜止參考系。以太是教科書裡的一個典型案例——一個合情合理的想法,在實驗與更好的理論不再為它留下餘地之後,被悄然退役。
predicted aether wind: Δc ≈ v_Earth ≈ 30 km/s (never observed)
地球的公轉速度本應使測得的光速發生偏移——但從未發現這種偏移。
放棄以太並不意味著真空空無一物。現代物理用量子場填滿真空,但這些場並不提供任何優先的靜止參考系,因此並未讓舊日的以太復活。
又稱
另見