基礎與參考系

邁克生—莫雷實驗

一八八七年,阿爾伯特·邁克生與愛德華·莫雷造出一台極其靈敏的儀器——干涉儀——去捕捉那股據信由地球穿行空間所產生的以太風。他們的裝置把一束光分成兩條互相垂直的路徑,讓每條都從一面鏡子反射回來,再重新合併,使得行進時間上最微小的差異都會化作明暗條紋圖樣的移動。倘若光是在固定的以太中傳播,那麼兩條臂——一條順著地球運動、一條橫著——所花的時間就應略有不同。

為克服那預期效應之微小,他們把整套裝置漂浮在一池水銀上,讓它緩緩旋轉,注視條紋是否隨著兩臂相對假想之風改變朝向而漂移。他們在一天中不同時刻、一年中不同季節——也就是地球行進方向發生改變之時——反覆進行測量。結果是一個著名的「零」:沒有出現任何顯著的條紋移動,比以太理論所要求的小得多。

這是歷史上最重要的「失敗」實驗之一。它表明,測得的光速根本不依賴於地球的運動——這個頑固的事實,以太圖景實在無法誠實地容納。愛因斯坦後來正是把這種恆定性提升為狹義相對論的奠基公設,把一個令人困惑的否定結果,化作了現代物理的一塊基石。

measured fringe shift ≈ 0 (expected if aether: clearly visible)

旋轉干涉儀並未產生以太風所致的條紋移動——光速紋絲不動。

嚴格說來,這個實驗否證的是靜止的以太;在愛因斯坦之前,費茨傑拉德與勞侖茲曾試圖以提出長度收縮來挽救以太。相對論後來以遠為簡潔的方式解釋了同一結果,根本無需任何以太。

又稱
Michelson-Morley experiment迈莫实验邁莫實驗