基础与参考系
光以太
光以太是一种假想的、不可见的物质,十九世纪的物理学家相信它充满整个空间,好让光有可以振动的东西。声音需要空气,水波需要水面,于是光波似乎理所当然也需要一种媒质。以太被想象成一个静止的、普适的舞台,一切运动终于可以相对它被量度为真正绝对的运动。
为了胜任这份工作,以太必须是一种自相矛盾的材料:刚硬到足以承载光那惊人的速度,却又稀薄、无摩擦到让行星在其中横扫数十亿年而毫不减速。物理学家为了给它赋予自洽的性质而绞尽脑汁。倘若它真的存在,地球穿行其中应当产生一股可被探测的「以太风」,随方向不同而微妙地改变测得的光速。
每一次想捕捉这股风的尝试都失败了,其中最著名的便是迈克耳孙—莫雷实验,它根本没测出任何差异。爱因斯坦一九〇五年的狭义相对论随后让以太变得多余:光不需要媒质,也不存在可供量度的绝对静止参考系。以太是教科书里的一个典型案例——一个合情合理的想法,在实验与更好的理论不再为它留下余地之后,被悄然退役。
predicted aether wind: Δc ≈ v_Earth ≈ 30 km/s (never observed)
地球的公转速度本应使测得的光速发生偏移——但从未发现这种偏移。
放弃以太并不意味着真空空无一物。现代物理用量子场填满真空,但这些场并不提供任何优先的静止参考系,因此并未让旧日的以太复活。
又称
另见