 邁克爾遜-莫雷實驗解決了絕對非運動和光速恒定這兩個問題。為狹義相對論的誕生做足了準備,，邁克爾遜-莫雷實驗(1887年)是一個殘酷的實驗,。所謂殘酷的實驗，意思是說,，這個實驗決定了一個科學理論的生死,。當時，這個實驗驗證的是以太理論,。不過同樣重要的是,，他們的實驗導出了愛因斯坦革命性新理論的數(shù)學基礎(chǔ)。 邁克爾遜—莫雷實驗做了什么
邁克爾遜-莫雷實驗的想法在于斷定地球通過以太海的運動情形,。不過問題在于怎么做,？如果是兩艘船在海上航行，兩者都可以斷定彼此的相對運動,?？墒牵绻皇且凰掖谄届o的海上航行,，那么這艘船就沒有參考點來測定自己前進的狀態(tài),。若是以前，水手會從船邊放一個測速儀在海面上,，然后再測船相對于測速儀的運動,。邁克爾遜和莫雷的方法一樣，只是他們丟在船邊的不是測速儀,，而是一束光線罷了,。 如果是地球動而以太海靜止，那么地球在以太海中的運動必然會造成以太風(etherbreeze),。這樣的話,，如果有一束光在以太風中逆向前進，那么這束光的速度必然比橫向穿越以太海的光束慢。邁克爾遜一莫雷實驗的核心要旨就在這里,。 每一個飛行員都知道,，如果來回飛行的行程里面有一趟逆風，那么(即使另一趟是順風)如果要飛行一樣遠的距離,，這趟飛行耗費的時間會比橫越同樣的風要久,。同理，如果以太海理論正確,，那么一束光先是在以太風中逆流而上,，然后再折回順流而下，回到起點,，所耗費的時間必然比橫向來回穿越以太風的光束長,。
邁克爾遜和莫雷制造了一部干涉儀來檢測這種速度的差異。這種干涉儀工作的原理是,，一個光源對著一面半反射鏡(和從外面看像鏡子,，從里面看是透明的太陽眼鏡很像)射出一束光。半反射鏡把這一束光分為透射光與反射光,，兩者互成正角行進一段相同的距離然后折回,。折回之后，經(jīng)由同一面半反射鏡再恢復為原來的光,，然后射進干涉儀里面,。我們只要觀察這兩股光聚合之后在干涉儀里面產(chǎn)生的干涉形態(tài)，就可以斷定兩者速度的差值,。 
但是，在做完這個實驗之后,，我們卻測不到兩者的速度有何不同,。將干涉儀方位調(diào)整九十度，使原來逆以太風的光變?yōu)闄M越以太風,，原來橫越以太風的光轉(zhuǎn)為逆以太風,，然后再測量兩者的速度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者速度依然一樣,。換句話說,，邁克爾遜一莫雷實驗沒有辦法證明以太的存在。這樣,，物理學家若無法找到合理的解釋,，便不得不面對兩種令人不安的選擇，一個是,，地球不動(而哥白尼錯誤),再一個是,，以太不存在,。但是兩者都令人難以接受。  這種無解一直要到1892年,，一個愛爾蘭人名喚菲茨杰拉德( Georg Francis Fitz Gerald)提出一個驚人的解釋之后，才算有了一個比較好的假說,。 菲茨杰拉德收縮—對實驗結(jié)果的假設(shè)菲茨杰拉德說，也許以太風的壓力會壓縮物質(zhì),，好比有彈性的物體在水中前進會在前進的方向上變短一樣,。果真如此的話，那么干涉儀上正對以太風的指針,，必然比不正對的指針短了一些,。所以光在以太風中進行而后再折回如果速度減慢，干涉儀也就測不出來,，因為這個時候光行走的距離也縮短了,。事實上，干涉儀上面指向以太風的指針變短的量,，如果與光速減慢以后通過這支指針的量相當,，那么實驗中的兩束光將同時回到千涉儀。因為,，速度快的光束走了比較長的距離,，速度慢的光束走了比較短的距離。  菲茨杰拉德 菲茨杰拉德的假說比起其他假說有一個很有利的地方,，那就是，他的假說不可能反證(亦即證明為假),。他只說到運動方向上一種單維度的收縮,，這種收縮隨速度的增加而增加。不過要點在于所有的東西都會收縮,。我們并不能觀察檢測到,，這可以說是最開始的尺縮效應。 洛倫茲發(fā)展假設(shè)后,，距離狹義相對論僅一步之遙菲茨杰拉德提出這個假說之后,，時隔一年荷蘭物理學家洛倫茲(HendrikAntoon Lorentz)證明了菲茨杰拉德的假說。不過,，洛倫茲是用嚴格的數(shù)學語言來表達他的發(fā)現(xiàn)的,，這個假說于是開始為人接受。我們現(xiàn)在想想這個都假說充滿了幻想氣質(zhì),。關(guān)于菲茨杰拉德-洛倫茲收縮,，洛倫茲定出來的公式后來就叫作洛倫茲變換,。講到這里，舞臺已經(jīng)布置好了,，布景全部就緒,。檢測以太失敗，邁克爾遜-莫雷實驗,，光速恒定,，菲茨杰拉德-洛倫茲收縮，洛倫茲變換,。怎么辦,？  怎么辦,？所以偉人誕生了凡此一切事實,，20世紀初一直困擾著物理學家，這個時候就需要一位跨時代的物理學家站出來打破人們固有的常識,，洛倫茲可以說離狹義相對論就差一步,，就是大膽的摒棄絕對時空觀，很顯然他并沒有做到,。所以愛因斯坦的時代就此開始了,。 接下來的事，就交給他吧 |
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