答案并非如表面所显,狭义相对论的提出,与迈克尔逊-莫雷实验关联不深,背后有其他缘由。
关于19世纪末物理学界的“两朵乌云”之说,其中之一便是迈克尔逊-莫雷实验,有人甚至以为此实验直接诱发了狭义相对论的诞生,实则夸大其词。
从时间角度审视,迈克尔逊-莫雷实验在1887年展开,而爱因斯坦的狭义相对论却在1905年才问世,相隔长达十余年,但时间间隔并不能说明什么问题。
首先梳理迈克尔逊-莫雷实验的背景,实验围绕“以太”概念展开,明确目标就是寻求以太存在的实证。
那么,究竟何为“以太”呢?
“以太”一词古而有之,最初由亚里士多德提出,但古代“以太”和近现代物理学中的“以太”概念截然不同,当时更多停留在哲学层面,与物理学全无关联。在亚里士多德时代,甚至没有物理学这一学科。
亚里士多德相信,世间万物由四大元素和以太构成,四大元素即水火气土,与我国古代的五行说并无二致。四大元素可见可感,而以太则不为感知所及。
而首个将“以太”引入物理学的是笛卡尔,其引入“以太”解释力的超距作用。随着时间推移,“以太”概念在近代物理学中越发流行,得到惠更斯、胡可等科学家的认可。在他们看来,光作为一种波,传播必然需要媒介,他们将这种媒介认定为以太。
牛顿虽然坚持光是粒子,但他同样认可“以太”的存在,因为对于他来说,“以太”对牛顿力学体系至关重要。为何?
因为牛顿力学的基石就是绝对时空观,宇宙中存在绝对静止的参照系,而以太恰好满足这一特点。
托马斯·杨的双缝实验证明了光的波动性,而麦克斯韦的电磁理论同样将光视为电磁波,他们也认为电磁波的传播需要媒介,即以太。
于是,牛顿和麦克斯韦等物理学大家,都认同光传播需要以太作为媒介。
但问题在于,当时的物理学界尽管讨论以太不休,可究竟何为以太?
整体而言,“以太”只是一个假定的概念,显然仅凭假设是不够的,科学需要实验的支撑,否则仅凭假设逃避问题,显然行不通。
特别是在麦克斯韦方程组推演出的光速计算公式中,光速与参照系无关,这对于当时的物理学界来说,是难以接受的,因为这意味着牛顿经典力学的崩溃。
当时的物理学家们将以太视为光的参照系,但必须找到以太的实证,否则“以太”概念便无说服力。
在更早的时候,法拉第曾试图以“场”的概念取代以太,但他的这个想法并未引起广泛关注,而他的弟子麦克斯韦却认同以太的存在,因此法拉第的“以太即场”理论并未造成太大影响。
无论如何,找到以太的证据至关重要,迈克尔逊-莫雷实验便是在这种背景下展开的。
理论上,找寻以太证据似乎并不难。因为以太是绝对静止的,那么以太相对于太阳也应是静止的。地球绕太阳运行,速度可达每秒30公里,当地球向太阳方向运动时,会感受到“以太风”。
由于光在以太中传播的速度为光速c,而地球相对以太的速度为v(每秒30公里),那么当地球朝向和背离太阳运动时,测量出的光速应分别为c-v和c+v。
也就是说,地球的运动方向不同,测量的光速便不同。迈克尔逊-莫雷实验的具体过程虽不尽相同,但原理一致,均利用地球运动造成光速的改变。
然而实验结果出乎所有人预料,无论地球朝哪个方向运动,测量出的光速始终不变。面对这一结果,连迈克尔逊和莫雷都无法置信,他们宁愿相信是实验过程或仪器出了问题,也不愿接受这一结果。
实际上,现在看来,当时的物理学界对这一结果的反应并不意外,因为如果光速不变,就意味着牛顿经典力学的瓦解,他们怎能轻易接受牛顿力学的垮台?
于是,迈克尔逊和莫雷细致检查实验过程,提高实验仪器精度,并多次重复实验,结果依然如故。其他许多物理学家也做了类似实验,结论一样。
面对这样的结果,迈克尔逊和莫雷只能无奈接受,尽管他们内心对此结果非常抵触。他们不得不承认实验结果,尽管这无异于他们世界观的颠覆。
公布结果后,物理学界大为震惊,虽然结果指向了“光速不变”,意味着以太可能不存在,但物理学家们并未放弃以太,他们试图基于实验结果修正以太的概念,而非彻底否定。
可见,当时的牛顿力学在物理学界中地位之崇高。
在这种背景下,洛伦兹变换应运而生,它是修正以太的产物,为诠释迈克尔逊-莫雷实验而提出。洛伦兹变换不认为光速不变,仍坚持以太存在,认为以太会沿运动方向收缩,从而导致测量结果的差异。
也就是说,洛伦兹变换仍然建立在绝对时空观的基础上,认为以太是绝对静止的参照系。洛伦兹变换提出时间早于狭义相对论,旨在诠释以太。
爱因斯坦提出的狭义相对论,否定了以太的存在,提出光速不变,基于光速不变原理和狭义相对性原理,爱因斯坦提出了伟大的相对论。
在爱因斯坦的理论中,以太不存在,时空也不是绝对的。
因此,爱因斯坦的相对论与迈克尔逊-莫雷实验并无直接联系,它完全否定了以太和牛顿力学体系的绝对时空观,而迈克尔逊-莫雷实验则寻求以太的证据,虽然实验结果表明以太不存在,但多数物理学家不愿相信这一结果,他们通过各种方式对以太的概念进行修正,使之符合实验结果,洛伦兹变换便是其中之一。
爱因斯坦的相对论得出的结果与洛伦兹变换相吻合,这也解释了为何洛伦兹变换成为相对论的基本公式。
如今看来,洛伦兹变换中“以太在运动方向上的收缩”与狭义相对论中“空间在运动方向上的收缩”在本质上并无区别,我们完全可以将以太理解为“空间”。
实际上,科学界中有观点认为洛伦兹才是提出狭义相对论的第一人,这并非无据。洛伦兹已接近相对论的真相,只是未最后突破。
爱因斯坦与洛伦兹是挚友,洛伦兹去世后,爱因斯坦在悼词中表达了对洛伦兹思想的深深敬仰,但具体影响如何,我们不得而知。
总结而言,尽管狭义相对论与迈克尔逊-莫雷实验联系不深,但实验无疑对爱因斯坦产生了影响。毕竟,作为当时物理学界的重大实验,爱因斯坦不可能不知晓。同时,狭义相对论中直接引用了洛伦兹变换,爱因斯坦对公式背后的含义自然了如指掌。
也许,迈克尔逊-莫雷实验仅是爱因斯坦灵感的来源之一,正如麦克斯韦方程组推导出的光速不变公式一样。在灵感的基础上,爱因斯坦遵循“奥卡姆剃刀原理”,果断剔除了“以太”的概念!
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❌万能骗术无底洞:::—— 无中生有创造假说解释/诠释稀奇,你能证有吗?永远不可能。你能证无吗?永远不可能(时空无限,号称科技没达到)。解释/诠释稀奇号称证明,虽然是(悖论)骗,但你只好被迫证伪/无,进入万能骗术无底洞!!!………鬼把戏总是极难识破的,科学鬼把戏可以持续玩到人类灭绝!!!⭕️真善皆美!!!由真理得食物,善良是分配食物,没有真,善是不可能的。更爱真理是人类的最高智慧和希望。……… 终身搞悖论的爱因斯坦,雅称悖论斯坦,搞的是两头骗,万能骗,诱惑哲学复合骗,终身骗,祸害真理,当然只能是人类公敌!!一些人鼓吹骗子肯定有一种快乐,一种缺德愚蠢的快乐,蔑视自然瞎编科学前沿虚幻希望,祸害工程实践,搞骗术无底洞。骗子的温水煮了100多年了,他们的干劲今天仍然是如此之大!!!人类社会难道不需要猛醒吗???
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❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏::水波/声波/沙丘波是物质/粒子相对运动的宏观时空分布。水本质粒子是不变存在,水波是可有可无的变化现象。❌波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,是骗术笑话。更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基/同与不同的确定性。❌场是数学虚幻,只能由源完全确定,无源场不可观测(源/月球潮汐力不是XX场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?场速是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗?………赫兹电磁波实验,激励源是电火花,感应接收也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应(发现晚于赫兹实验),用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的数学方法,牛顿的物质相互作用相对运动才是一切宏观微观现象的唯一根本!!带电质量体是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌水波声波不可能象光子一样真空直线传播。光是电磁粒子,当然可以穿越真空且与物质有相互作用。两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误证伪,骗子借机祸害经典力学体系,何其疯狂??
❌无穷连环骗::攻击万有引力普遍规律的超距作用,然后自己偷偷搞纠缠特殊规律的超距作用。号称自己更科学,然后说世界是虚幻。认知自然/想知道能不能趟过一条河?只能依靠观测归纳。将解释稀奇当真理,1974地外水星探测才发现了它的磁场。悖论斯坦不考虑电磁力对水星引力的干扰,居然能弄出很高精度???这不是灵魂肮脏是什么??? ❌❌最强大可怕的骗:::利用信任和权力搞骗,他们坐在令人敬仰的科学殿堂里,趾高气扬地,诠释自然号称证明,搞那些永远不会露馅的伪科学!!!然后教育更多的人“大胆假设(规律)细心求证”用搞骗的方法去思考!!!❌❌骗人当然都是思想实验解释/诠释。
❌解释光电效应是个笑话。物理机制根本没有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应不是真理,是毒药祸害,掩埋了科学真相阻碍了求知探索,贩卖自然因果骗术!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞光速不变??光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗???⭕️迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::证伪了麦克斯韦的电磁以太/电磁波学说,有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小10^-16,也测不到,近似为惯性系。
❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象真。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?