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以太假说的繁荣与影响-通识物理

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:不过遗憾的是,由于牛顿的权威地位,这些明显矛盾的问题在当时并没有引起人们对“以太假说”的质疑。图8.8神秘而又神奇的引力介质——“以太”不仅如此,“以太假说”的繁荣在19 世纪达到了顶峰。由于“以太假说”使得牛顿力学和麦克斯韦电磁理论得到了空前的统一,因此“以太假说”也在当时被人们普遍接受。

以太假说的繁荣与影响-通识物理

17 世纪,牛顿发现了万有引力定律,进而开创了经典物理理论体系。但是很快,牛顿和物理学家们又碰上了新的难题。当时,人们普遍认为“力必须通过直接接触或者借助介质才能传递”。就好比你要揍某个人,那你的拳头就必须接触到这个人。当然了,武侠小说中的“气功”似乎不需要人体的直接接触,但也必须通过“空气”这种介质来传递“力”的作用。那么问题就来了,在茫茫的宇宙真空中,万有引力是通过什么介质传播的呢?

图8.7 牛顿引入亚里士多德的“以太假说”来解释引力介质

为了求得问题的完美解决,牛顿复活了古希腊哲学家亚里士多德的“以太学说”,如图8.7 所示,牛顿认为在宇宙中充满了一种处于“绝对静止”状态的透明物质——“以太”,而以太就是天体间万有引力的传播介质,这就是“以太假说”。但是,以太究竟是一种什么样的物质呢?关于这个问题,牛顿自己也说不清楚。其实,只要我们略作分析就会发现“以太假说”的问题:首先,以太这种物质要遍布宇宙的每个角落,所以它必须能够承受恒星几千摄氏度的高温,以及黑暗空间接近绝对零度的低温;其次,作为万有引力的传递介质,以太必须具有超强的弹性和韧性,就像拔河用的绳子一样,能够有效传导天体间相互拖拽的巨大引力;与此同时,以太又必须像水一样,不仅透明还能让天体自由穿越而不对穿行的天体有任何拉拽作用。如图8.8 所示,以太显然需要既能“拖拽”又能“不拖拽”,而能够将这样的矛盾体完美地结合在一起,这样的物质真是不可思议,甚至细思极恐。不过遗憾的是,由于牛顿的权威地位,这些明显矛盾的问题在当时并没有引起人们对“以太假说”的质疑。(www.xing528.com)

图8.8 神秘而又神奇的引力介质——“以太”

不仅如此,“以太假说”的繁荣在19 世纪达到了顶峰。1873 年,英国物理学家麦克斯韦通过电磁方程组揭示了光的本质是电磁波。由于经典物理认为“波的传播需要借助介质”,比如水波的介质是水,声波的介质是空气。所以,人们自然而然地借用牛顿的观点,认为在宇宙中绝对静止的以太正是光波的传播介质。由于“以太假说”使得牛顿力学和麦克斯韦电磁理论得到了空前的统一,因此“以太假说”也在当时被人们普遍接受。

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