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1、“以太漂移”的探索摘要木文系统的介绍物理学中“以太漂移”的探索过程，探讨以太的性质，分析以太 的存在与否，并指出在现代物理学中真空在木质上是一种以太。关键词：以太，以太漂移，实验，假说如果说，电了和电磁质量的发现，从电的方面为现代物理学开辟了道路，那么， “以太漂移”的探索则从光的方面打开了另一个缺口，促使现代物理学革命爆发。1、以太说的起源1.1在物理学思想的发展中，“以太”是作为一种特殊物质被引进物理学的。1.2笛卡尔1644年发表的哲学原理中也引用了以太的观念 他认为由于太阳周围 以太出现漩涡，才造成行星围绕太阳的运动。1.3 1678年惠更斯把光振动类比于声振动，看成是以太中的弹性脉冲
2、，以太乂充当 了光波的载体。1.4 1800年以后，由于波动说成功地解释了干涉、衍射和偏振等现象，以太学说 重新抬头在波动说的支持考看来光既然是一种波，就一定要有载体存在。1.5而麦克斯韦则设想用以太的力学运动对电磁现彖作出解释.他所提出的光的电 磁理论，乂把产生电磁现象的媒介和光以太统一起来。在电磁波以光速传播的预言被 证实后，以太的存在便在物理学界获得了广泛的承认。2、以太绝对参考系对于电磁现彖的研究，可以定义一个最优惯性系，即相对于以太静止的参照系， 这实际上就是牛顿的“绝对空间”，而且利用在静止以太中以太恒定速度传播的光信号, 乂可以确定出在宇宙中一切地点都同步的“绝对时间”这样，充满
3、報个宇宙的绝对静 止的以太，就成了牛顿绝对时空的物质框架3、“以太漂移“的探索3.1光行差得观测1725-1728年，英国天文学家儈姆斯布拉徳雷(BradleyJames),发现星光的光行差 并用它测定光速。他测出的光速是308,300公里每秒，很接近现代数值299,792公里每 秒。这一数值公布于1729年，它证实了奥利罗默1679年公布用另一种方法所测光 速的正确。3.2阿拉果的望远镜实验法国著名的物理学家阿拉果从牛顿力学速度叠加原理出发，认为如果发光体和观 测者的运动速度不同，光速应有差别，于是他亲白做了一个实验：在望远镜外用消色差 棱镜加于望远镜视场的半边，然麻用望远镜观测光行茱。但是
4、实际观测结果却是经过 棱镜和不经过棱镜的两边，光行差完全一样。这个实验正说明经典的速度鲁加原理不 适用于光的传播。但是阿拉果和布拉徳雷一样，都是光微粒说的信仰者，只能在微粒说的前提下做个勉 强的假设。他假设星体以无数种速度发射光的微粒，只是因为人眼对光有选择性，只 能接受某一特定速度的光微粒，所以看不出差别。3.3菲涅耳提出部分曳引假说假说一：在透明物体中，以太可以部分地被这一物体拖曳。假说二：假设透明物体的折射率决定以太的密度。假说三：假设这些密度与折射率的平方成正比。假说四：真空中的以太是绝对静止的，透明物体运动时，物体只能带动多于真空的那 一部分以太。他的假说既解释了光行差现象，又解释了
5、阿拉果的实验。1845年，英国的物理学家斯托克斯提出粘性流体运动理论，次年，他把这一理论用于 以太漂移运动，认为在物体表血，以太会被运动物体完全拖曳。他假设在运动物体表 面附近有一速度逐渐减慢的区域，形成梯度，离开一定的距离，以太才完全静止。他 的出得结论与菲涅尔一致，同样可以解释阿拉果的实验。斯托克斯的完全曳引假说看起来比菲涅尔的部分曳引假说更合理些，但是由于不久就 有斐索的流水实验支持了菲涅尔，所以斯托克斯的假说没有受到重视。3.4斐索的流水实验1859年，斐索做了一个流水实验，实验的目的是为了考察介质的运动对在其中传播的 光速有何影响，从而判断以太是否被拖曳。实验装置如下图所示，光束由光
6、源发出后，经过半透镜后分为两束，一束光与水 流方向一致，另一朿光则与水流方向相反，两朿光在观察者处产生干涉条纹。证明了 菲涅尔公式。1868年霍克用更为严密的以太漂移实验，进一步证实了菲涅尔的部分曳引假说，从而 使这一假说成了以太理论的重要支柱。3.5迈克尔孙干涉仪实验迈克尔逊干涉仪，是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移 而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光朿以实现干涉。通过调 整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折 射率的测量。迈克耳孙和爱徳华威廉姆斯莫雷使用这种干涉仪于1茨7年进行了著名的迈克耳 孙莫雷实验，结
7、果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的。由此确定了光速 不变原理，与狭义相对论基本原理吻合，证实了以太的不存在。3.6洛奇的转盘实验迈克耳孙莫雷实验对菲涅尔部分拖曳假说是一个致命的打击。边克尔孙和莫雷倾 向于斯托克斯的完全曳引假说，但是从斯托克斯的完全曳引假说出发，必然会引出一 个结论，即在运动物体表血有一速度梯度的区域，如果靠的很近，总可以察觉出这一 效果。英国物理学家洛奇（OliverJosephLodge, 18511940）在1892年做了一个钢盘 转动实验，以试验以太的漂移。他把两块靠得很近（相距仅1英寸）的大钢锯闘盘（直 径为3英尺）平行地安装在电机的轴上，高速地旋转（转速可
8、达4000转/分）。一束光 线经半镀银面分成相干的两路，分别沿相反方向，绕四方框架在钢盘Z间走三圈，再 会合于望远镜产生干涉条纹。如果钢盘能带动其附近的以太旋转，则两路光线的时间 差会造成干涉条纹的移动。但是，不论钢盘转速如何，钢盘正转与反转造成的条纹移 动都是微不足道的。3.7收缩假说的提出爱尔兰物理学家费兹杰惹说：“我很有兴趣地读到了边克耳孙和莫雷先生极其精密 的实验结果，这个实验是要判定地球是如何带动以太的，其结果看来跟其它证明了空 气中以太只在不大稈度上被带动的实验（按：指斐索流水实验或霍克实验）相反。我建议，唯一可能协调这种对立的假说就是要假设物体的长度会发生改变，其改变 量跟穿过以
9、太的速度与光速Z比的平方成正比。”1892年，荷兰物理学家洛仑兹在论地球对以太的相对运动中独立地提出了收 缩假说，他给岀了严格的定量关系。即假设固体上两点的联线，如果开始平行于地球 运动的方向，当它后来转90时就不再保持相同的长度。他根据牛顿力学的速度加法规则，推出只要长度的收缩系数a为v2/2c2,就可以 在（v/c） 2的量级上解释边克耳孙-莫雷实验的零结果。1895年，洛仑兹发表运动物 体中的电和光现象的理论研究一文，更精确地推出了长度收缩公式：他认为，这一结果不仅能解释迈克尔孙一莫雷实验，而且可以预言在地球上不可 能观察过以太风的各种效应，包括乞种量级。他把长度收缩效应看出是真实的现象
10、， 归Z于分子力的作用，并把这些结论纳入他的电子论中。4、结束语以太说中那个被加上了种种机械的、绝对的性质的以太被否定了，但作为天体木原 物质的以太还没有完全水落石出。我们已经看到，“以太”，空间，真空指的都是具有物理 性质的物理实在,只不过名称不同而己。从唯物主义观点出发,只要不承认超距作用，既然 有大量事实真空性质的研究，以太的物质性就不可否定。以太的不存在超距作用,不存在 绝对空虚意义上的真空这些精神，至今依然具有吐盛的生命力。笛卡尔提出的“弥漫宇 宙、无所不在”的物质的真面目述有待最终揭开。我们期待，粒了物理学的两大疑难解 开ZLI,将是以太Z谜的谜底揭开Z时。The ether dr
11、ift explorationQin TiantainPhysics 020940205Advisor: Zhou ZhenABSTRACTThis paper introduces the system in physics HEther drift11 exploration process, discusses the nature of the ether, analyzes the ether existence or not3 and points out that in the modern physics vacuum is in essence a kind of EthernetKEY WORDS： Ether , Ether drift , experiment, hypothesis参考文献：1郭奕玲，沈慧君.物理学史(第二版)M.北京：清华大学出版社，2005,8. 【2】孙庆元.近代物理学基础M.北京：石油大学出版社，1990.14.【3】王志健.以太存在未被否定J.物理,1984 13(6)： 332334.4 A.爱因斯坦论以太卩现代物理知识,1994,3:1417.拷士修侵弦夂BACHELORS THESIS拷士修侵弦夂BACHELORS THESIS
