宇宙中的介質的盡頭就是光的盡頭和盲點嗎?科學家:你想多了

2020-12-22 科學塢

重要的事情說三遍,光傳播不需要介質,不需要,不需要。我都要快變成複讀機了,下面就跟您聊聊這個話題。

必須要來說一下什麼是科學?

可能很多人想的科學呢,就是做各種實驗或者是利用數學推導弄出一堆的邏輯關係,這就應該是屬於搞科學了。雖然科學家們幹的事好像跟這個差不多,但事實上並非如此,一個科學理論的誕生需要一個流程。

這就是,首先要歸納總結客觀現象(包括實驗),其次是根據歸納總結的結果利用數學工具對現象進行邏輯推理提出假說,再次是要根據這個假說提出可以測量(觀測或者實驗)的預言,如果這個預言被證實了,那麼我們可以把這個假說上升為理論,理論就可以作為下一步研究的基礎。

我們看到,科學之所以會形成這樣的規範,其目的是為了真實描述客觀實際,是從客觀出發總結結論,而不是憑空猜測,科學家們得出的理論,是人類對於客觀現象的主觀描述,必須要接受客觀事實的檢驗。

對比科學的標準我們來審視一下宇宙中的介質(以太)是不是科學,很顯然,以太不科學。

其一,以太的提出就是不符合科學。最早以太是古希臘哲學家亞里斯多德假想的一種物質。它的內涵隨物理學發展而演變。在亞里斯多德看來,物質元素除了水、火、氣、土之外,還有一種居於天空上層的以太。

在科學史上,它起初帶有一種神秘色彩。後來人們逐漸增加其內涵,使它成為某些歷史時期物理學家賴以思考的假想物質。最具代表性的就是關於光傳播介質的思考,19世紀的物理學家,認為它是一種曾被假想的電磁波的傳播媒質。

所以說,從提出的角度來說,以太就是沒有任何依據的,是純粹的猜想。

其二、在以太假說的基礎上得出來的光傳播理論必須要接受實驗的檢驗。這就是後來著名的麥可遜-莫雷實驗,事實證明以太不存在。

當時的物理學家認為以太是相對太陽靜止的一種介質,光在這個介質裡傳播。我們都知道,地球圍繞太陽公轉,所以,地球相對於以太是有速度的。由於地球的公轉軌道半徑變化很小,所以地球的公轉速度要遠大於地球與太陽距離的變化。

換句話說,地球在以太中的運動,沿著公轉半徑方向的運動速度遠小於切線方向的速度。如果光是在以太中這種介質中運動,由於地球的運動,我們應該能測量出在這兩個方向上的速度差。

麥可孫和莫雷利用製作了一個互相垂直光、且等長的兩個光學幹涉臂,如果在地球公轉速度的影響下,這兩個方向的光在以太中的運行速度不一樣,意味著,兩個方向的光的光程不一樣,兩個光程不一樣的光發生幹涉,就會在望遠鏡裡看到條紋的移動。

然是事實是,不論怎麼調整,幹涉條紋都不動。這意味著,在地球運動方向和地球的公轉半徑方向,光的傳播速度是一樣的。這意味著,相對於太陽靜止的以太是不存在的。

結束語

不知道各位小夥伴是不是看明白了前面的思維過程,劃重點,裡面的關鍵詞是,尊重客觀事實、實事求是。從事實出發,這才是科學。

很多時候,知識掌握得不多,其實不是啥問題,因為沒有人能掌握所有的知識點,更關鍵的是科學思維,什麼函數、微積分、相對論,這些在我們日常生活中都用不上,然而能用上的是科學思維。

有了科學思維,我們就能在網際網路時代的信息海洋裡,任意遨遊,而不會被各種偽科學和欺詐蒙了眼,你們說呢?

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