基本内容
一種用邁克爾遜幹涉儀測量兩垂直光在同一方向上光速差值的實驗。但結果證明光速在不同慣性系和不同方向上都是相同的,由此确定了光速不變原理。
根據伽利略變換,光速應該與其所在的參照系有關,這一結果表明伽利略變換并不适用于高速運動的光子,洛倫茲由此提出洛倫茲變換來解決這一問題。
雖然愛因斯坦隻是将洛倫茲變換引入狹義相對論,但是他系統性地提出了一個全新的物理理論,并劃時代地提出時間相對性的概念,因此人們最終将這一功績歸功于愛因斯坦。
但是狹義相對論也有問題,愛因斯坦本人也始終未能解釋孿生子佯謬。
既然存在以太,則當地球穿過以太繞太陽公轉時,在地球通過以太運動的方向測量的光速(當我們對光源運動時)應該大于在與運動垂直方向測量的光速(當我們不對光源運動時)。
1887年,阿爾貝特·麥克爾遜(後來成為美國第一個物理諾貝爾獎獲得者)和愛德華·莫雷在克裡夫蘭的卡思應用科學學校進行了非常仔細的實驗。目的是測量地球在以太中的速度(即以太風的速度)。
如果以太存在,且光速在以太中的傳播服從伽利略速度疊加原理:假設以太相對于太陽靜止,實驗坐标系相對于以太以公轉軌道速度u沿光線2的方向傳播, 由于光在不同的方向相對地球的速度不同,達到眼睛的光程差不同,産生幹涉條紋。
從鏡子M反射,光線1的傳播方向在MA方向上,光的絕對傳播速度為c,地球相對以太的速度為υ,光線1完成來回路程的時間為2d/C,光線2在到達M2和從M2返回的傳播速度為不同的,分别為C+υ和C-υ,完成往返路程所需時間為:d/(C+u)+d/(C-u).光線2和光線1到達眼睛的光程差為:c[d/(C+u)+d/(C-u)-2d/C]=2du^2/(C^2-u^2)
幹涉儀整體可以旋轉,旋轉的過程中,以太速度方向與實驗參考系中光線2的夾角改變,從而使得速度分量u改變,旋轉90°時,光線1和2交換了狀态,光程差可以增加一倍:ΔL=4du^2/(C^2-u^2)≈4du^2/C^2。
移動的條紋數為ΔL/λ。實驗中用鈉光源,λ=5.9×10^-7m;地球的公轉軌道運動速率為:υ≈10^-4C;幹涉儀靜止參考系下的光程2d=11m,應該移動的條紋為:ΔN=2×11×(10^-4)/λ=0.37幹涉儀的靈敏度,可觀察到的條紋數為0.01條。
但實驗結果是幾乎沒有條紋移動。因此以太存在且光速滿足伽利略速度疊加的前提是錯誤的。結論是要麼是以太不存在,光速相對于任何參考系的速度都一樣,因此旋轉邁克爾遜幹涉儀時光線1和2不存在時間差。要麼是以太存在但是光速不滿足伽利略速度疊加。
在1887年到1905年之間,人們曾經好幾次企圖去解釋麥克爾遜——莫雷實驗。最著名者為荷蘭物理學家亨得利克·洛倫茲,他是依據以太存在,但是伽利略速度疊加原理需要修改,從而引進了洛倫茲變變換。
然而,一位迄至當時還不知名的瑞士專利局的職員阿爾貝特·愛因斯坦,在1905年發表的一篇著名的論文中指出,隻要人們願意抛棄絕對時間的觀念的話,整個以太的觀念就是多餘的。
幾個星期之後,一位法國最重要的數學家亨利·彭加勒也提出類似的觀點。愛因斯坦的論證比彭加勒的論證更接近物理,因為後者将此考慮為數學問題。通常這個新理論是歸功于愛因斯坦,但彭加勒的确在其中起了重要的作用。
該實驗讓世界上的人們抛棄了以太的存在,在物理學發展史上是重大轉折點。愛因斯坦的相對論是一種數學上的等效解決方法。------但是該實驗的計算過程忽略了物體在以太中運動會變形,觀測臂是由電磁力相互作用的原子分子組成,既然光是電磁波,光産生行程差。
觀測臂内的原子間的電磁作用力也會産生行程差,也即觀測臂内部的原子不再是維持原來說的形狀。觀測臂的整體長度也會産生相等于光行程差的相應變化。
所以永遠也别想看到條紋移動,相對論說是空間扭曲。其實整個實驗是一種像刻舟求劍的錯誤方法。世界上的作用力幾乎無不間接通過以太傳播。以太密度的變化和運動讓整個世界的運動和作用力相應變化。時空扭曲是等效的數學方法。而不是真實情況。
電磁波是橫波,并且是真空中唯一一種可以傳播的波動,說明了真空是一種剛性粒子組成的高彈性流體。不同于空氣。液體内部是彈性非剛性粒子 。所以,液體,空氣中橫波無法傳遞的。
原子科學上的發展可以讓計算機用原子科學來計算模拟物質的性質,甚至模拟研究生命内部的分子運動。為生命科學注入全新活力。而相對論使多原子體系能級的求解陷入了絕境。如果忽略了真空的存在,微觀原子科學無疑會陷入絕境。
實驗再驗證
1893年洛奇在倫敦發現,光通過兩塊快速轉動的巨大鋼盤時,速度并不改變,表明鋼盤并不把以太帶着轉。對恒星光行差的觀測也顯示以太并不随着地球轉動。
人們在不同地點、不同時間多次重複了邁克爾遜-莫雷實驗,并且應用各種手段對實驗結果進行驗證,精度不斷提高。除光學方法外,還有使用其他技術進行的類似實驗。如1958年利用兩個氨微波激射器所做的實驗
(實驗原理與穆斯堡爾效應相同)得到地球相對以太的速度上限是3×10-2km/s,1970年利用穆斯堡爾效應所做的實驗得到此速度的上限隻有5×10-5km/s。綜合各種實驗結果,人們基本可以判定地球不存在相對以太的運動。



















