第69章 以太

    19世纪末的物理学家已经明确知晓，声波需要通过某种介质（如空气或水）进行传播，而在真空环境下声音是无法传递的，因为声波必须依靠介质的分子振动而传递，而真空中不存在任何介质。

    因此，他们认为，这个原理应该也适用于光波，即光波也需要借助某种介质才能进行传播。这个具有神秘色彩的光波传播媒介有一个莫名其妙的名字——“以太”。当时的观点普遍认为，所谓的以太是一种“透明”的“背景”物质，它们充斥在宇宙的每个角落。当时，虽然没有任何实验证据可证明以太的真实存在，但以太理论依然受到了学界的广泛认可，生机勃发。而科学家们所要做的就是设计出一个能够证实以太确实存在的实验。

    1887年，美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙与爱德华·莫雷进行了一系列实验，试图探寻以太的存在痕迹。他们垂直发射两束光，而后再使这两束光反射回起点。(该实验假设以太与太阳相对静止。)其中一束光线射向地球运动的方向，径直进入理应弥漫空间、无处不在的以太；另一束光的传播方向则与地球运动的方向相垂直。迈克耳孙与莫雷预测，两束光的传播速度应不相同。

    为什么呢因为进入以太之后再反射回起点的那束光应该会受到“以太逆风”的影响而减速，因此，与垂直方向传播的那束光线相比，其速度应有所减缓。为了更好地理解这一点，让我们分别从两个视角来看待这个问题：从以太的视角看(即以以太为参考系)——地球以环绕太阳运行的方式围绕以太进行运动。从地球的视角看(即以地球为参考系)——地球静止不动，以太则朝相反方向运动，因此，从地球的角度看，势必存在一股“以太逆风”持续不断地迎面吹来。(就像开车飞驰穿过静止的空气，假如你张开双手伸出车窗，掌心将会感受到呼啸而来的风力。)

    所以，倘若光速确实与以太有关，那么，径直进入以太并返回的光束其速度理应慢于照射方向与以太运动方向相垂直的光束。迈克耳孙在向其子女解释实验的预期结果时，将这两束发射方向相垂直的光束比作两个在河流中竞赛游泳的运动员。“两束光在进行竞速比赛，”他告诉女儿，“其中一束光逆流而上，之后再原路返回起点，另外一束则往返横渡河道(即运动方向与水流方向相垂直)，在两者游行距离相等的情况下，假如河道中真的存在奔流不息的河水，横渡河道的游泳运动员必将赢得胜利。

    应该说，在爱因斯坦之前，人们对以太的存在与否确实苦思无解，当时的科学界对以太理论深信不疑，就算实验数据与之矛盾，科学家们也未有丝毫动摇。他们认为，这或许是因为他们对于实验当中的某些环节了解得还不够透彻。但当爱因斯坦的狭义相对论横空出世，很好地解释了光的性质，科学家们也就逐渐摒弃了“以太”的观点。如今，随着广义相对论的预言被一再实验证实，爱因斯坦理论的正确性毋庸置疑，但令人匪夷所思的是，在今天的网络上，还是有很多人固执地相信“以太”存在，实在难以理解！