定义

乙太的提出

乙太学说的推翻

定义

乙太（或译以太；英语：ether或aether）是古希腊哲学家所设想的一种物质，是一种曾被假想的电磁波的传播媒质，但后来被证实并不存在。

乙太的提出

19世纪，科学家们逐步发现光是一种波，而生活中的波大多需要传播介质（如声波的传递需要借助于空气，水波的传播借助于水等）。受传统力学思想影响，于是他们便假想宇宙到处都存在着一种称之为乙太的物质，而正是这种物质在光的传播中起到了介质的作用。

乙太的假设事实上代表了传统的观点： 电磁波的传播需要一个“绝对静止”的参照系，当参照系改变，光速也改变。

然而根据麦克斯韦方程组，电磁波的传播不需要一个“绝对静止”的参照系，因为该方程里两个参数都是无方向的标量，所以在任何参照系里光速都是不变的。

其中 是真空介电常数，μ0 是真空磁导率。

这个“绝对静止系”就是“乙太系”。其他惯性系的观察者所测量到的光速，应该是 "乙太系" 的光速，与这个观察者在 "乙太系" 上的速度之矢量和。

乙太无所不在，没有质量，绝对静止。按照当时的猜想，以太充满整个宇宙，电磁波可在其中传播。假设太阳静止在以太系中，由于地球在围绕太阳公转，相对于以太具有一个速度v，因此如果在地球上测量光速，在不同的方向上测得的数值应该是不同的，最大为 c+v，最小为 c-v。如果太阳在以太系上不是静止的，地球上测量不同方向的光速，也应该有所不同。

乙太学说的推翻

在1881年—1884年，阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷（Edward Morley）为测量地球和乙太的相对速度，进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验。实验结果显示，不同方向上的光速没有差异。这实际上证明了光速不变原理，即真空中光速在任何参照系下具有相同的数值，与参照系的相对速度无关，乙太其实并不存在。后来又有许多实验支持了上面的结论。

乙太说曾经在一段历史时期内在人们脑中根深蒂固，深刻地左右着物理学家的思想。著名物理学家洛伦兹推导出了符合电磁学协变条件的洛伦兹变换公式，但无法抛弃乙太的观点。

爱因斯坦则大胆抛弃了乙太学说，认为光速不变是基本的原理，并以此为出发点之一创立了狭义相对论。虽然后来的事实证明确实不存在乙太，不过乙太假说仍然在我们的生活中留下了痕迹，如乙太网等。

十九世纪后期，科学家相信他们对宇宙的完整描述已经接近尾声。他们想象 一种叫“以太”的连续介质充满了宇宙空间，就象空气中的声波一样，光线和电 磁信号是“以太”中的波。 然而，与空间完全充满“以太”的思想相悖的结果不久就出现了：根据“以 太”理论应得出，光线传播速度相对于“以太”应是一个定值，因此，如果你沿 与光线传播相同的方向行进，你所测量到的光速应比你在静止时测量到的光速低 ；反之，如果你沿与光线传播相反的方向行进，你所测量到的光速应比你在静止 时测量到的光速高。但是，一系列实验都没有找到造成光速差别的证据。 在这些实验当中，阿尔波特·迈克尔逊和埃迪沃德·莫里1887年在美国俄亥 俄州克里夫兰的凯斯研究所所完成的测量，是最准确细致的。他们对比两束成直 角的光线的传播速度，由于围着自转轴的转动和绕太阳的公转，根据推理，地球 应穿行在“以太”中，因此上述成直角的两束光线应因地球的运动而测量到不同 的速度，莫里发现，无论是昼夜或冬夏都未引起两束光线光速的不同。不论你是 否运动，光线看起来总是以相对于你同样的速度传播。 爱尔兰物理学家乔治·费兹哥立德和荷兰物理学家亨卓克·洛仑兹，最早认 为相对于“以太”运动的物体在运动方向的尺寸会收缩，而相对于“以太”运动 的时钟会变慢。而对“以太”，费兹哥立德和洛仑兹当时都认为是一种真实存在 的物质。 这时候，工作在瑞士首都伯尔尼的瑞士专利局的一个名叫阿尔波特·爱因斯 坦的年轻人，插手“以太”说，并一次性永远地解决了光传播速度的问题。 在1905年的文章中，爱因斯坦指出，由于你无法探测出你是否相对于“以太 ”的运动，因此，关于“以太”的整个概念是多余的。相反，爱因斯坦认为科学 定律对所有自由运动的观察者都应有相同的形式，无论观察者是如何运动的，他 们都应该测量到同样的光速。 爱因斯坦的这个思想，要求人们放弃所有时钟测量到的那个普适的时间概念 ，结果是，每个人都有他自己的时间值：如果两个人是相对静止的，那么，他们 的时间就是一致的；如果他们间存在相互的运动，他们观察到的时间就是不同的 。 大量的实验证明了爱因斯坦的这个思想是正确的，一个绕地球旋转的精确的 时钟，与存放在实验室中的精确时钟确有时间指示上的差别。如果你想延长你的 生命，你就可以乘飞机向东飞行，这样可以叠加。