"以太"學說是怎麽被否定的呢

“以太”(Ether或Aetller)是古希臘人創造發明的諸多有世界影響的智慧概念之一，它曾被人津津樂道地談論，被人反反複複地研究。科學家們圍繞“以太”展開過熱烈的討論，提出了許多有意義的見解，從而有力地推動了科學的發展。但比起“邏各斯”、“原子”、“數”等概念來，“以太”概念現常被人忽略。脈衝(與聲的脈衝不同)傳送給所有跟它接觸的微粒，但它本身並不經受任何永久的位移。深受英國傳統經驗主義影響的牛頓對光的波動說進行了駁斥。第一，波動說不能很好解釋光的直線傳播。如果光是波動的話，光波也會像聲波一樣繞過障礙物，但我們沒有觀察到這種現象；第二，波動說不能解釋冰洲石的雙折射現象，即當一束光線從空氣傳入冰洲石之類的晶體媒質之內時，便分為兩束不同的折射光：一束為平常光，它遵循笛卡兒定律，而另一束則為非常光，它不受該定律的限製。牛頓完全不同意笛卡兒的演繹法：“雖然用歸納法來從實驗和觀察中進行論證不能算是普遍的結論，但它是事物的本性所許可的最好的論證方，並且隨著歸納的愈為普遍，這種論證看來也愈為有力”牛頓的科學方法可以稱為歸納演繹法，主要集中在《自然哲學的數學原理》第三篇的開頭，名為“哲學中的推理法則”，一共有四條：法則一，除那些真實而已足夠說明其現象者外，不必去尋求自然界的其他原因；法則二，對於自然界中同一類結果，必須盡可能歸之於同一種原因；法則三，物體的屬性，凡既不能增強也不能減弱者，又為我們試驗所能及的範圍內的一切物體所具有者，就應視為所有物體的普遍屬性；法則四，在實驗哲學中，我們必須把那些從各種現象中運用一般歸納而導出的命題看做是完全正確的，或者是非常接近於正確的；雖然可能想象出任何與之相反的假說，但是沒有出現其他現象足以使之更為正確或者出現裏外之前，仍然應當給予如此的對待。牛頓的科學思維方法決定了他對“以太”是否存在也抱騎牆態度。他對“以太”的第一個也是煞費苦心的介紹，出現在1675年給奧爾登堡的一封信中。他通過陳述對假說的地位和功能的看法，引入了“以太”概念。牛頓認為，“以太”的結構和空氣相似，但稀薄得多，精細得多，而且更有彈性。“以太”由主體及附屬部分組成，主體較遲鈍，附屬部分以太氣精較靈活，電、磁和重力都與以太相關。這就為研究電磁現象開辟了道路。以太是一種能振動的媒質，它的振動微小而速度較快，以太振動雖有大小之分，但無快慢之別。談到以太與光的關係，牛頓認為，光既不是以太，也不是以太的振動，而是從發光物體傳播出來的東西。光和以太相互作用，以太使光折射而光使以太發熱，最稠密的以太作用也最強。由於牛頓的巨大影響，到了18世紀，被牛頓反對的光的波動論受到冷落，這種情況持續到19世紀初，直到英國醫生托馬斯·楊(Tholna暑Young)和法國土木工程師菲涅耳(AugustinJeanFresnel)解決了牛頓對波動論所提出的兩個詰難。1800年1月，托馬斯·楊向英國皇家學會提交了一篇為惠更斯波動論辯護的論文，封凍波動論的堅冰才開始被打破。1815年，菲涅耳獨立發現幹涉定律，後又以多年艱苦的努力從事嚴密的數學論證，終於把波動論發展到很圓滿的境界從而被大多數物理學家所接受。1850年，法國物理學家傅科測出光在水中的傳播速度比在空氣中小，這同牛頓從發射論所推導出的預測相反，從而宣告波動論的完全勝利。正如愛因斯坦所指出的，光的波動論的成功，在牛頓物理學中打開了第一道缺口。於是，以太成為科學研究的重要對象，物理學也被分成兩部門：一門研究通常的物質，另一門研究以太，稱為“以太學”。在以太學中，最令人困惑的問題是：地球在以太中運動，兩者的相對運動究竟是怎樣的這就是以太漂移問題。為解決這一問題，世紀末的物理學家做了各種各樣的實驗，其中以美國邁克爾遜、和莫雷的“以太漂移”實驗最有名，1881年-1884年，阿爾伯特·邁克爾遜（AlbertMichelson）和愛德華·莫雷為測量地球和以太的相對速度，進行了著名的邁克爾遜—莫雷實驗，測量了不同方向上的光速。當時他是想測出地球相對於以太的絕對速度，方法是將一束光打到一麵半透明的鏡子上，光被分成兩束互成九十度角，然後兩束光分別打到兩麵全反射鏡上，按原路返回，若光波的波峰與波穀相互有錯位，則由於幹涉效應，光會減弱，當時認為光是相對於以太以一定速度傳播的，所以認為由於地球在以太中運動，兩個方向上的光速會不同所以會使光波錯位導致光的強度減弱，但事實上並未如此，於是推測要麽以太不存在，要麽地球相對於以太是靜止的，而後者是不可能的。這實際上證明了光速不變原理，即真空中光速在任何參照係下具有相同的數值，與參照係的相對速度無關，以太其實並不存在。後來又有許多實驗支持了上麵的結論。