科学家是怎样精确证明以太不存在的？

网友解答:

机械以太被否定，以太精神并没灭

以太（Aether，或Ether）概念在西方有着悠久的历史渊源。最早出现于古希腊神话，其原初的意思是“干净的空气”。其后，被古希腊哲学家发展为宇宙中除土、水、气、火四种基础元素之外，充实于“上界”（即月上区）的无形、无味、无重，晶莹剔透的“第五元素”。欧洲中世纪宗教统治时期，以太更是天堂的象征之一，具有某种神圣的至高无上地位。

古希腊哲学家的宇宙元素分布

文艺复兴后，17世纪，以太被法国哲学家笛卡尔重新引入科学范畴，作为宇宙间作用力的传导媒介，并借此创立了所谓“以太旋涡”（Eddies of the ether）这样的类似某种机械作用理论，用以解释日月星辰的视运动。牛顿虽然受笛卡尔的影响很大，但是他却抛弃了笛卡尔将以太作为作用力“媒介”的观点，而提出某种超距作用以及“绝对空间”概念。特别是他主张光的“微粒”说，光的传播也就不再需要特殊的传导媒介。牛顿虽在其《自然哲学的数学原理》一书中多处提到以太，但对于以太的本质究竟是什么则语焉不详。由此以太似乎不再重要而沉寂了一个多世纪，直到光的波动说重新占据统治地位时，以太作为光在真空中传播的媒介，才重新回到人们的视野。特别是这时候电磁理论的发展，使以太成为牛顿“绝对空间”的载体，是诸如光一类的电磁波传播的“绝对参照系”。这种充斥于整个宇宙空间、绝对静止，但又看不见、摸不着、幽灵一样存在的东西，也成了经典物理学的一块心病。因此吸引了很多人试图确定它到底是什么。

在各种用实验探测以太的方案中，最著名的就是美国物理学家迈克尔逊和莫雷在1887年开始的测试“以太风”系列实验。按照他们的设想，地球如果在充满静止不动的以太空间中快速运动，则应感受到迎面而来的“以太风”。当然，这种“感受”并不是人体感官的直接效应，而是利用了光在沿着地球运动和垂直于这种运动两个方向上传播的差异来感受的。但结果大出人们的预料，光在这两个互相垂直的方向上的传播并没有任何差异，亦即：光速+地球运动速度=垂直地球运动方向的单纯光速！换言之，他们没有“感受”到任何“以太风”。这个实验，一般被认为是否定以太存在的判决性实验。最强有力的证据，就是1900年4月英国物理学家开尔文勋爵的那个关于19世纪物理学晴朗天空中有两朵乌云的著名演讲。他所说的乌云之一，就是指迈克尔逊-莫雷实验对以太存在的否定性测量。

迈克尔逊-莫雷实验台

实际上，以太作为实体实在和理论实在的结合体，一两个实验并不能彻底否定或断绝人们对以太存在性的观念。真实的历史过程是，虽然迈克尔逊-莫雷实验在实体实在方面似乎否定了以太的存在性，但科学界还是只将这种结果看做是一个怀疑（所谓“乌云”）而已。仅当爱因斯坦提出相对性理论并抛弃了以太概念后，作为绝对参考系和光传播媒介的机械性以太才成为不必要概念，就此暂时退出了历史舞台。

然而，退出历史舞台的只是那种机械性质的以太，而近些年的科学进展表明，宇宙中的所谓“真空”并非一无所有的“虚空”，而是“场”的一种特殊状态。一旦有个风吹草动（量子涨落），从这些“真空”中又会“无中生有”的产生出某些粒子。从这个意义上说，机械以太虽然消亡了，但“以太精神”似乎并没有消失。

由此令人联想到牛顿在其《自然哲学的数学原理》全书中最后一段谈到的意味深长的话语：“现在有可能增添关于某种气（spiritus）的一些内容，它极为精细……但这些事情三言两语说不清楚；而且没有足够多的实验，由它们能精确地确定和证明这种气的作用规律。”

牛顿毕竟是牛顿啊！

网友解答:

如果只要单单回答这个疑问的话，很简单，介绍下实验即可，但是有些话又不得不说，就是关于以太的历史。

①先说下以太是怎么样被实验验证不存在的。

在19世纪末，有两位科学家：迈克尔逊和莫雷，当时是想测量一下以太的速度，因为此前的以太理论是深入人心的，但是大家一直不知道具体属性。然后这两个人说干就干，设计了一台仪器，主要原理就是靠地球在运动，所以按照伽利略的速递叠加原理，光速在一个垂直角度的面上应该存在两种速度，二导致这一结果的就是以太。当然了设想是这样，但是结果却很意外，两位科学家测了很多次，最后的结果都是一样，未发现光速出现变化。。。

这就很尴尬了，因为以太理论往远了说，从古希腊就诞生了，但是现在却又测量不到，许多物理学家慌了，开始着手在现有理论上动脑筋，想修修补补去适应这个结果。。。总之这个实验被后来就当做验证了以太不存在的直接证据。

②下面就说说，为什么当时那么多科学家热衷于以太的存在呢？

抛开古希腊的学说不谈，单单从机械波的角度，以太的存在其实蛮合理的。在古典物理学，声音属于一种机械波，也就是它的传递需要传播媒介。平时我们说话，空气就是传播媒介；在水里，水就是媒介；敲敲桌子，附耳听的话，木头也是传播媒介等等。。。

总之，机械波的存在非常广泛。然后物理学家们就很自然的想到，我们平时见的光，是不是也是机械波呢？那它的传播势必需要一种媒介，而且这个媒介是充满了整个宇宙。于是就命名为以太。

其实设想是挺好的，但是后来因为相对论的横空出世，以太就被抛弃不谈了。可能现在想想，像那些所谓的暗能量以及暗物质，如果用以太来称呼，也不是不可行。

当然了，这里的以太，已经不是之前作为光的媒介去定义了，它需要升级。。至于升级成什么，这个也不必纠结，只是个称呼而已，最后还是要看科学的探索能不能达到这一步了。