Re: [問卦] 光速為何是固定的消失
※ 引述《Top5566 (湯伯56)》之銘言:
: 光是一種波,而生活中的波大多需要傳播介質(如聲波的傳遞需要藉助於空氣,水波的傳
: 播藉助於水等)。
: 宇宙到處都存在著一種稱之為乙太的物質,是這種物質作為光的傳播中的介質。
: 結論:光速不一定是固定的,如果太陽在乙太系上不是靜止的,地球上測量不同方向的光速,
: 也應該有所不同。
其實講到這個以太說
先不論他的實用價值(以目前的觀點是不適用的理論)
他的歷史意義也是滿有趣的
畢盡
以太也是那時的天才想像出來的產物
我覺得在教學上
還是有很高的價值
例如:
人們當時要否定以太並不像教科書寫的那麼戲劇性:
做完邁克森干涉實驗後現實的風向就變了
愛因斯坦自己也曾說:「They (Fizeau實驗以及光行差) were enough」
裡面也未曾提到過邁克森實驗
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在楊氏觀察到光的波動性質後
當時的科學家就借據經驗
想說
波要傳遞要有介質吧(很符合直覺的假設)
那麼在太空中
應該也有種介質
然後以太就正式誕生了( 歡呼 ^_^ )
但是
這也引來了一些小爭議
例如:
(1)光有雙折射的性質(這是牛頓的年代就知道的事)
縱波是表現不出雙折射的(極化光)
所以*[m1;33光是橫波*[m
如果大家有學過一點力學
就會知道流體很難傳遞橫波
當時的科學家就覺得:「以太要是流體才合理啊啊 以太怎麼會是固體」
(2)光行差:
以前天文學家閒來無事就會看星星
看久了也就發現了一些名堂
像有個叫*[m1;33Bradley*[m的
他就發現了*[m1;33星星在天空中的位置跟地球的運動方向有關*[m
為了解釋這個現象Bradley用了牛頓最愛的粒子說
可是!!!
現在已經是波動的時代了
粒子說可以滾了
所以人們就把波動說搬進來
結果發現出現 Bug 了 (又是介質的問題)
因為如果波是靠介質運輸
一定會跟介質的運動速度有關
再者
波在不同介質中有不同的速度
那麼
我們日常生活的介質(如玻璃)跟以太的關係(更確切一點:相對運動)
也會影響到光行差測量
於是*[m1;33Arago*[m做了個簡單的實驗:把望遠鏡的介質換換看
結果是:光行差不會因為換介質而改變
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那時就有了
兩個很盛行的理論
分別叫做:
1)*[m1;33以太部分拖曳假說*[m
2)*[m1;33完全以太拖曳假說*[m
第一個理論是*[m1;33Fresnel*[m針對上面第二點的解釋
而Fizeau實驗也能驗證Fresnel的說法
但對第一點就提不出解釋
第二個理論則是由**[m1;33Stoke*[m針對第一點的解釋
但是*[m1;33Sagnac*[m的圓盤干涉儀的實驗觀察到非完全拖曳的情況
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波動說的問題確實很多
不過
在有名的Maxwell提出電磁波理論後
出現了一道曙光
_________
Lorentz是個數學家
他那時在玩一玩 Maxwell 的方程式
發現他只要做些座標變換
就會得到有趣的結果
他就提出了什麼Local time 和 Lorentz收縮 的說法
所以其實狹義相對論的數學內容
是Lorentz先提出的
只是後來愛因斯坦做出物理的解釋
然後幾乎全部功勞都被愛因斯坦拿走了QQ
雖然愛因斯坦真的很厲害啦
不小心打太長了~~~
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記錯了orz
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