怎樣理解邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)?
網(wǎng)友解答: 題主的觀點(diǎn)過(guò)于教科書(shū)式了。邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有否定以太,甚至可以用以太理論來(lái)解釋該實(shí)驗(yàn)!當(dāng)時(shí)有幾位物理學(xué)家,喬治·菲茨杰拉德、洛倫茲等人就是基于以太假設(shè),提出了洛倫茲收縮
題主的觀點(diǎn)過(guò)于教科書(shū)式了。邁克爾孫-莫雷實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有否定以太,甚至可以用以太理論來(lái)解釋該實(shí)驗(yàn)!當(dāng)時(shí)有幾位物理學(xué)家,喬治·菲茨杰拉德、洛倫茲等人就是基于以太假設(shè),提出了洛倫茲收縮,成功解釋了邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果。我記得我以前在悟空問(wèn)答上解釋過(guò),在這里簡(jiǎn)單重復(fù)一下。邁克爾孫實(shí)驗(yàn)的量桿相對(duì)于以太是運(yùn)動(dòng)的,它們就會(huì)存在洛倫茲收縮,這就導(dǎo)致了邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)里的零結(jié)果。洛倫茲甚至自己設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)自己的想法。洛倫茲認(rèn)為,光速不變?cè)砗鸵蕴梢酝瑫r(shí)存在。所以,洛倫茲的理論里有兩樣?xùn)|西:以太和光速不變?cè)怼?/p>
如果沒(méi)有其他實(shí)驗(yàn),單就邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn),是根本不能否定以太的!這就是我說(shuō)題主的觀點(diǎn)過(guò)于教科書(shū)了。我們也可以拋棄以太,引入相對(duì)論協(xié)變性原理,再結(jié)合光速不變?cè)硪材芙忉屧搶?shí)驗(yàn)的零結(jié)果,這就是狹義相對(duì)論。換句話說(shuō),狹義相對(duì)論絕對(duì)不是解釋邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)的唯一理論。至少洛倫茲的理論也可以。
現(xiàn)在要問(wèn)如何說(shuō)明洛倫茲的理論是錯(cuò)誤的?這就需要新的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明洛倫茲說(shuō)的那種收縮不存在!按照洛倫茲的理論,洛倫茲收縮是客觀存在的,而且與參考系的選擇無(wú)關(guān),因此只要在做邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)時(shí)候,取一個(gè)非地球參考系去測(cè)量量桿的長(zhǎng)度,如果地球參考系測(cè)得的長(zhǎng)度和這個(gè)非地球參考系測(cè)得的數(shù)值不同,那么洛倫茲收縮就是錯(cuò)誤的,而狹義相對(duì)論就是對(duì)的!就這么簡(jiǎn)單。最終的結(jié)果是,狹義相對(duì)論戰(zhàn)勝了洛倫茲的理論,成為近代物理學(xué)的一個(gè)新理論。
最后,以太并沒(méi)有因?yàn)橄鄬?duì)論的提出而退出物理學(xué)的舞臺(tái)。量子場(chǎng)論的虛粒子就可以看成一種以太。所以有人反對(duì)引入量子場(chǎng)論,這就導(dǎo)致一種新的理論誕生——散射振幅。
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題主的描述已經(jīng)很清楚了,在牛頓的經(jīng)典力學(xué)這片藍(lán)天上依舊存在著兩朵小烏云:其一就是以太這種彈性固體到底存不存在;其二就是黑體輻射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論的不一致性。就是這兩朵烏云引出了相對(duì)論和量子力學(xué)兩大支柱。在這里不延伸“第二朵烏云”,好好解釋一下“第一朵烏云”。
以太一說(shuō)提出之后就一直存在著問(wèn)題:地球是如何在以太中“航行的”;以太的存在證據(jù)是什么?基于以上問(wèn)題設(shè)計(jì)了這個(gè)實(shí)驗(yàn),由邁克爾遜和莫雷共同完成。當(dāng)時(shí)科學(xué)家通過(guò)伽利略變換和速度合成已知光速在“順風(fēng)”和“逆風(fēng)”的時(shí)候是不相同的。以下是原理圖(來(lái)自網(wǎng)絡(luò)):
結(jié)果大家已經(jīng)知道了,干涉條紋紋絲不動(dòng),也就是光速在“順風(fēng)”和“逆風(fēng)”的時(shí)候相同。這樣的結(jié)果不是人們想要的,不僅沒(méi)有證明以太的存在,而相反根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看以太可能是不存在的。但是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家不愿意相信以太理論是錯(cuò)誤的,都認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)出了問(wèn)題。
關(guān)于邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),可以說(shuō)是最成功的失敗了。雖然這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo),但是成為了新理論出現(xiàn)的點(diǎn)火線。再往下說(shuō)就該到愛(ài)因斯坦的天下了。
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