物理学史上一个伟大的错误,有时候错误比真理显得更难能可贵!
19世纪世纪后期,宇宙的一些重大奥秘似乎都一一解开,都因牛顿和麦克斯韦尔的重大发现而揭开。但后来有两名美国物理学家又在无意间有了意外发现,迈克尔逊和莫雷研究麦克斯韦尔的发现所代表的含义,也就是光以波的形式行进速度为每秒30万公里。
他们推想,就像水波是能量在水中行进所产生的波,而声波是能量在空气中行进所产生的波,因此光波一定也透过某个东西行进,他们把这种东西称为“以太”。
迈克尔逊和莫雷提出宇宙,包含太阳和地球间的宇宙全都充满这种神奇的东西,他们相信阳光一定经由以太来到地球的,而由于地球同样绕着太阳运转,因此地球也一定在以太中运行。若真如此,这种移动就会造成所谓的以太风,以太风会吹过地球的表面。迈克尔逊和莫雷认为以太风在地球上侦测得到,因此他们决定设计一项实验来测量其作用。
由于地球不断绕着太阳运转,因此以太风就会随时存在,也因此会影响地球上的光速。若光束顺着以太风前进,光的速度应当会比较快;但如果光的行进方向正好相反,等于是对抗迎面而来的以太风,那么光速应当会减缓,而这两种速度的差异应该可以测量出来。但他们测不出任何差异,无论光波朝哪个方向,他们都测不出任何速度增减。
这个结果让他们非常不安,这说明光以太可能并不存在,更有可能表示无论往任何方向光速始终维持恒定。而如今我们知道,现代实验已经不止一次证实了这项发现,那就是,无论光线往任何方向行进,光速永远维持不变。光速不变的本质更深的体现在无论你身处哪里,处于什么运动状态,光速都是不变的,即使你以99%的光速飞速前进,你身上发出的光的速度仍旧是光速!
迈克尔逊和莫雷极度尴尬地承认错误,以太根本就不存在。但这项实验非但不算一无所获,反而成为科学史上极其重要的重大错误,光的行进完全不需要介质,这个概念真是怪异,而光速恒定不变的这项发现也非常奇特,不过幸好物理学家都喜欢怪异的事物,因为这种事物经常有助于获得突破,这也为之后的爱因斯坦对于光和物质能量的重大发现奠定了基础!