『以太』的迷失

  在『光』仍在『粒子』或是『波動』妾身未明的爭論階段,

  人們對於已知的各種波動發現都需要介質來傳播。

   水波(水)、聲波(空氣)、繩波(繩)、彈簧波(彈簧)、...

  於是人們自然的會想:若光是一種波動,那麼它所需的介質是什麼呢?

    光能夠從太陽傳達到地球,經過無垠的太空,所以這種介質必須能存在太空中。

    人們早期認為太空中為真空狀態,這下子需要加上光的介質。

    這種介質我們肉眼看不見(否則遮蓋光),人們稱它為『以太』。

  『以太』這玩意兒很奇妙存在於星際間,

  可是行星的運動又似乎不受其影響(或影響極其微弱)

       暗示著其質量似乎趨近於『零』。

  『看不見』『聽不到』『摸不著』『嚐不出』『聞不出』

  可是以太間也必須有交互作用使得光波前進。

  以太存在的空間似乎意味著存在一個絕對的座標。

 但這種完全感受不到的東西是否真的存在呢?

  必須以人體感官以外的實驗想辦法來證實。  



  1879年 James Clerk Maxwell於過世前一年提出測量地球繞著以太運動速度的方法。

  想像一艘船在靜止的河水中速度為每小時5公里,河水的流速為每小時3公里。

  若船先順水而行4公里,然後再逆水而行回原處。

  則順水而行時需要花去 4/ (5+3) = 0.5小時,

    逆水而行時需要花去 4/ (5-3) = 2 小時,

    總共耗去 2.5小時。

  若垂直水流來回4公里(好寬的河或許該稱為江吧,至少台灣沒這麼寬的河),

  則船頭必須稍微傾向上游。船才能駛回原點。如下圖

  

  船速垂直河流的分量為 4公里,因此來回需要 2*4/4=2小時。 

  

  也就是說兩艘船若同時出發,折返回原點的時間將不一致。

  由此時間的差別可以計算出水流的速度。

  運用類似的方法可以測量出 地球轉動時相對於以太的轉動速率。

  當時 Maxwell 指出由於地球表面的轉速 V 約為 3×104m/s

  光速 C 是 3×104m/s, 另 β=V/C=10-4 

  依照上述方式,如圖計算出兩不同路徑的時間差為Δt∼Lβ2/C

  由於數值相當小將非常不容易測量。  



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