統治物理學100多年的以太,最終為何會走向消亡

2022-03-21 20:59:13 字數 3003 閱讀 3244

1樓:也行

因為隨著科技的發展,眾多的物理現象也突破了原有的壁壘,而以太只是原地踏步,沒有跟上發展的順風車。

2樓:小自信

因為它被新的事物所取代,它已經成為了一種過去式,沒有了任何可以利用的價值。

3樓:nc粰葑鬧

就像「機械說」曾經是科學界最優雅的語言和最睿智的思想,「以太」也曾是物理學家心中最美、最神奇、最全能的存在。「以太」的產生和消亡,是科學史的一個重要情節——若要討論科學的程序,那就回避不開「以太」。

殺死「以太」,是一場驚心動魄的旅程,執行任務的兩個殺手,一個叫「場」,一個叫「光速不變」。

01「以太」的誕生說起「以太」的誕生,要追溯到兩千多年前的古希臘時代。

環地中海的開放地貌,讓這裡的人能更自由地生活和思考。從「西方哲學第一人」泰勒斯首先提出「世界的本原是什麼?」的問題,到巴門尼德認為「萬物並不真實」開始,一大批哲人不斷地思考萬物背後的本源。

「物料說」是個不錯的方向。

德謨克利特從一些事實出發、在邏輯上推演出了最樸素的「原子論」;而大哲亞里士多德認為,物質元素除了水、火、氣、土之外,還有一種居於天空上層的「以太」。(注:「物料說」就是從物質組成成分,去解釋世界的本源;與之並列的還有「動力說」,「趨勢說」等)

「以太」這個天空之子,就這樣從亞里士多德的思想中誕生了!

從詞源上說, 「以太」這個詞表達了「燃燒著的空氣」 那樣一種觀念。當荷馬朱庇特為「居住在以太之中」時,說的就是同樣的意思。

在這套體系內,「以太」是我們人類無法觸及的遙遠天界的組成成分。它和地上的水、火、土、氣,有相同點,也有不同點。亞里士多德把日月星辰繞地球的轉動和「以太」相聯絡,成為與地上運動有所不同的存在型別。

在天空中,被亞里士多德稱為「月亮之上」的世界(即比月亮遠),太陽、月亮、星辰等等都是在「內在力」的作用下,隨著「天球」在「以太」中做圓周運動,這是一種自然運動。這種運動,由神規定,無需再追究。

月亮之下」的地方(比月亮近),世界中還存在著另外一種自然運動——即重物豎直下落和輕物豎直上升的運動,這也是在物體在「內在力」的支配下尋找其天然位置的運動。

「月上」和「月下」的劃分,讓亞里士多德的理論具有天然的「神聖性」,同時也就具有了最大的遮蔽效應。

這是一種極端的矛盾,使得為了追究終極的「物料說」,追到了無法解釋的境地,只能再投入神學的懷抱了。「以太」也因此在神的庇護之下,完成了在天空世界的第一次加冕。

02發展:「漩渦以太」和「光的波動說」在科學時代到來之時,「以太」有了新的支援。

漩渦以太說「漩渦以太說」的提出者是著名的數學家、物理學家、哲學家笛卡兒,他以希臘哲學還很模糊,而他自己卻很清楚的實體概念來理解這個詞, 從而賦予了這個詞以過去從來沒有過的含義。阿狄生那絕妙的詩是這樣開頭的:「廣闊的太空高懸,藍色的以太之天」。

這表明了「以太」一詞的通常含義。

笛卡爾的「以太」是一種實物存在,一切形態的物質,都是從它產生、發展而來的。

笛卡爾根據自己的空間理論,認為世界上根本沒有虛無這樣的東西。一種就像空氣一樣無處不在的東西,像一種精妙的流體,不僅僅充斥在星際領域,而且充滿在物體分子之間的空隙裡。那麼,這種物質是如何作用的呢?

這個問題的回答,引申出來了「漩渦以太說」。

在「漩渦以太說」中,行星在「以太」中流動,猶如小船在漩渦中運動一樣。笛卡爾試圖用「以太」來解釋引力的本源,當然,他最終敗在了萬有引力理論和牛頓力學體系之下。

但是,有趣的是,我們現在發現,銀河系真的就像一個漩渦——笛卡爾的想象和天空的真實圖景似乎戲劇性的重合了——看來,我們真的不能忽略想象的力量!

漩渦狀的銀河

光的波動說牛頓力學的成功讓笛卡爾的假說沉睡了一百年,直到一縷陽光把它再次喚醒。這縷陽光就是——「光的波動說」。

人類對光的本源的探索,也經歷了漫長的時間。牛頓提出的「微粒說」和惠更斯提出的「波動說」曾經激烈的交鋒。

「微粒說」認為光的本質是小微粒,不同的顏色是不同的微粒;一切光學現象,都可以用這些微粒的傳播,以及它們和物體之間的作用而解釋。

「波動說」則完全不同,認為光的本質是一種波,就和我們聽到的聲音和看到的漣漪類似。用波的理論,同樣可以解釋當時所有關於光的現象。

水波盪漾

到底誰對誰錯?

在這個激烈的碰撞中,天平一開始就不平衡。牛頓以其無與倫比的影響力,帶領「微粒說」的擁躉瘋狂進攻,「波動說」節節敗退,最終只能在數學的領域偏安一隅。但是,即便如此,「波動說」也一直沒有消沉,一直在等待著機會,力圖翻身。

機會終於來了!英國科學家托馬斯·楊在2023年成功設計了雙縫干涉實驗,以其無可比擬的優美和精巧,證實了光的波動性。

在這個實驗中,光沿著「波動說」的預言在「行走」,最後產生「干涉」的條紋。同時代的菲涅爾和泊松等也從理論和試驗上證實了「波動說」的正確性。

一個建築,巧妙的設計成類似光的干涉條紋的形狀

「波動說」的大翻身,也帶來了「以太說」的大翻身!為什麼呢?

因為,波的傳播需要介質!而這種無處不在的介質是什麼呢?對,就是笛卡爾的「以太」!

曾經的神的居住之所,現在成了光的傳播媒介!

不但光學需要以太,熱學也需要以太,電學和磁學也需要以太!以太,一夜之間,又一次成為物理學的寵兒,在物理學家的心中成為無處不在的神奇存在!

有問題解釋不了?那一定是你沒有考慮到以太的存在!你看,加進去之後,問題不就可以解決了麼?

03殺手出現在「以太說」風靡的日子裡,似乎一切都是那麼圓滿。幾乎所有的問題,結合以太這種物質,再利用牛頓的力學分析,就能得到較好的解釋。以太,好像成為物理學左後一塊磚頭;加上了它,物理學就變的堅不可摧,牢不可破!

就在這種喜慶的氛圍裡,物理學前所未有的繁榮,但人們沒有注意到的是,有兩個冷酷的殺手已經慢慢出現。

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