基础与参考系

迈克耳孙—莫雷实验

一八八七年,阿尔伯特·迈克耳孙与爱德华·莫雷造出一台极其灵敏的仪器——干涉仪——去捕捉那股据信由地球穿行空间所产生的以太风。他们的装置把一束光分成两条互相垂直的路径,让每条都从一面镜子反射回来,再重新合并,使得行进时间上最微小的差异都会化作明暗条纹图样的移动。倘若光是在固定的以太中传播,那么两条臂——一条顺着地球运动、一条横着——所花的时间就应略有不同。

为克服那预期效应之微小,他们把整套装置漂浮在一池水银上,让它缓缓旋转,注视条纹是否随着两臂相对假想之风改变朝向而漂移。他们在一天中不同时刻、一年中不同季节——也就是地球行进方向发生改变之时——反复进行测量。结果是一个著名的「零」:没有出现任何显著的条纹移动,比以太理论所要求的小得多。

这是历史上最重要的「失败」实验之一。它表明,测得的光速根本不依赖于地球的运动——这个顽固的事实,以太图景实在无法诚实地容纳。爱因斯坦后来正是把这种恒定性提升为狭义相对论的奠基公设,把一个令人困惑的否定结果,化作了现代物理的一块基石。

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

旋转干涉仪并未产生以太风所致的条纹移动——光速纹丝不动。

严格说来,这个实验否证的是静止的以太;在爱因斯坦之前,菲茨杰拉德与洛伦兹曾试图以提出长度收缩来挽救以太。相对论后来以远为简洁的方式解释了同一结果,根本无需任何以太。

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