,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,以 太 漂 移 的 探 索,第十六组,1,到底什么是以太呢？,以太（Ether）（或译乙太；英语：ether或aether）以太是希腊语，原意为上层的空气，指在天上的神所呼吸的空气。在宇宙学中，有时又用以太来表示占据天体空间的物质。,2,在物理学思想的发展中，“以太”是作为一种特殊物质被引进物理学的,笛卡尔1644年发表的哲学原理 中也引用了以太的观念 他认为由于太阳周围以太出现漩涡，才造成行星围绕太阳的运动,1678年惠更斯把光振动类比于声振动，看成是以太中的弹性脉冲，以太又充当了光波的载体,以太说的起源,3,光以太，电磁以太,1800 年以后，由于波动说成功地解释了干涉、衍射和偏振等现象，以太学说重新抬头 在波动说的支持者看来光既然是一种波，就一定要有载体存在。,而麦克斯韦则设想用以太的力学运动对电磁现象作出解释.他所提出的光的电磁理论，又把产生电磁现象的媒介和光以太统一起来。在电磁波以光速传播的预言被证实后，以太的存在便在物理学界获得了广泛的承认。,4,以太绝对参考系,对于电磁现象的研究，可以定义一个最优惯性系，即相对于以太静止的参照系，这实际上就是牛顿的“绝对空间”，而且利用在静止以太中以太恒定速度传播的光信号，又可以确定出在宇宙中一切地点都同步的“绝对时间”这样，充满整个宇宙的绝对静止的以太，就成了牛顿绝对时空的物质框架,5,光行差的观测,詹姆斯布拉德雷,BradleyJames,英国天文学家，发现星光的光行差并用它测定光速。他测出的光速是308,300公里每秒，很接近现代数值299,792公里每秒。这一数值公布于1729年，它证实了奥利罗默1679年公布用另一种方法所测光速的正确。,6,布拉德雷晚年尽全力编制一个庞大的星表，记载他在最后12年所作的6万多个观测。他死后多年，他的星表才分作两卷，在1798和1805年出版。,布拉德雷的第二个大发现是地轴的章动，这是追求光行差的观测更进一步的结果。,布拉德雷很厉害哦！,7,阿拉果 D.F.J.Arago（17861853）,法国著名物理学家,他从牛顿力学速度叠加原理出发，认为如果发光体和观测者的运动速度不同,光速应有差别，于是他亲自做了一个实验。,阿拉果的望远镜实验,8,他的实验正说明经典的速度叠加原理不适用于光的传播。,他假设星体以无数种速度发射光的微粒，只是因为人眼对光有选择性，只能接收某一特定速度的光微粒，所以看不出差别。,9,菲涅耳提出部分曳引假说,假说一：在透明物体中，以太可以部分地,被这一物体拖曳。,假说二：假设透明物体的折射率决定以太,的密度。,假说三：假设这些密度与折射率的平方成,正比。,假说四：真空中的以太是绝对静止的，透明物体,运动时，物体只能带动多于真空的那一,部分以太。,10,裴索试验,1859年，斐索做了一个流水实验，实验的目的是为了考察介质的运动对在其中传播的光速有何影响，从而判断以太是否被拖曳。,11,实验装置如右图所示，光束由光源发出后，经过半透镜后分为两束，一束光与水流方向一致，另一束光则与水流方向相反，两束光在观察者处产生干涉条纹。,12,麦克斯韦坚持着什么？,麦克斯韦从未完全放弃旋转的电子管和以太的涡旋。在他电和磁中，他写道，“磁力是涡旋的离心力的作用”，而“电动势”则是“加于起联结作用的结构的应力”,13,麦克尔逊干涉仪实验,同学们，很熟悉吧？,迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量。,迈克耳孙和爱德华威廉姆斯莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在,14,实验原理示意图,用迈克尔逊干涉仪测量两垂直力一向上光速差值的实验。但结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的。由此确定了光速不变原理，与狭义相对论基本原理吻合，证实了以太的不存在。,15,在1887年到1905年之间，人们曾经好几次企图去解释麦克尔逊莫雷实验。,最著名者为荷兰物理学家亨得利克罗洛兹，他是依据相对于以太运动的物体的收缩和钟变慢的机制。,然而，一位迄至当时还不知名的瑞士专利局的职员阿尔贝特爱因斯坦，在1905年发表的一篇著名的论文中指出，只要人们愿意抛弃绝对时间的观念的话，整个以太的观念就是多余的。,几个星期之后，一位法国最重要的数学家亨利彭加勒也提出类似的观点。爱因斯坦的论证比彭加勒的论证更接近物理，因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦，但彭加勒的确在其中起了重要的作用.,16,英国物理学家,洛奇,（OliverJosephLodge，18511940）在1892年做了一个钢盘转动实验，以试验以太的漂移。,洛奇的转盘实验,17,他把两块靠得很近（相距仅1英寸）的大钢锯圆盘（直径为3英尺）平行地安装在电机的轴上，高速地旋转（转速可达4000转/分）。一束光线经半镀银面分成相干的两路，分别沿相反方向，绕四方框架在钢盘之间走三圈，再会合于望远镜产生干涉条纹。如果钢盘能带动其附近的以太旋转，则两路光线的时间差会造成干涉条纹的移动。但是，不论钢盘转速如何，钢盘正转与反转造成的条纹移动都是微不足道的。,18,收缩假说的提出,“我很有兴趣地读到了迈克耳孙和莫雷先生极其精密的实验结果，这个实验是要判定地球是如何带动以太的，其结果看来跟其它证明了空气中以太只在不大程度上被带动的实验（按：指斐索流水实验或霍克实验）相反。我建议，唯一可能协调这种对立的假说就是要假设物体的长度会发生改变，其改变量跟穿过以太的速度与光速之比的平方成正比。”,-,费兹杰惹(爱尔兰物理学家,),19,1892年，荷兰物理学家洛仑兹在论地球对以太的相对运动中独立地提出了收缩假说，他给出了严格的定量关系。,假设固体上两点的联线，如果开始平行于地球运动的方向，当它后来转90时就不再保持相同的长度。,洛仑兹,20,他根据牛顿力学的速度加法规则，推出只要长度的收缩系数为v2/2c2，就可以在（v/c）2的量级上解释迈克耳孙莫雷实验的零结果。1895年，洛仑兹发表运动物体中的电和光现象的理论研究一文，更精确地推出了长度收缩公式：,洛仑兹,21,相对论,狭义相对论引起了人类时空观的重大变革，指出物理规律在所有的惯性系中都是等价的，拨开了以太零漂移的“乌云”,22,狭义相对论导致了对时间和空间物理概念的清楚理解，并由此认识到运动着的量杆和时钟的行为。它在原则上取消了同时性概念，从而也取消了牛顿所理解的那个即时超剧作用概念。它指出，在处理同光速相比不是小到可忽略的运动时，运动定律必须加以怎样的修改。它导致了麦克斯韦电磁场方程的形式上的澄清；特别是导致了对电场和磁场本质上的同一性的理解。它把动量守恒和能量守恒这两条定律统一成一条定律，并且指出了质量同能量的等效性。从形式的观点来看，狭义相对论的成就可以表征如下：它一般指出了普适常数C（光速）在自然规律中所起的作用，并且表明以时间作为一方，空间坐标作为一方，两者进入自然规律的形式之间存在着密切的关系,-爱因斯坦,23,现在以太漂移实验,康索和默勒等人,德国-20世纪,在实验结束时,科学家们发现共振频率之差不到1赫兹(在实验误差范围以内):以太的存在再一次被否定,。,别光顾着看过去，咱来看看离我们近点的！,24,以太说中那个被加上了种种机械的、绝对的性质的以太被否定了,但作为天体本原物质的以太还没有完全水落石出。我们已经看到,“以太”,空间,真空指的都是具有物理性质的物理实在,只不过名称不同而已。从唯物主义观点出发,只要不承认超距作用,既然有大量事实真空性质的研究,以太的物质性就不可否定。以太的不存在超距作用,不存在绝对空虚意义上的真空这些精神,至今依然具有旺盛的生命力。笛卡尔提出的“弥漫宇宙、无所不在”的物质的真面目还有待最终揭开。我们期待,粒子物理学的两大疑难解开之日,将是以太之谜的谜底揭开之时。,结束语,25,（一）对称性破缺。目前的所有理论都是基于对称性基础上的,但是很多与对称性有关的量子数是不守恒的；,（二）夸克禁闭。所有的强子都是由夸克组成的,但是从未有单独的夸克可以被人们所看到。,请说说以太研究中的未解之谜！,26,爱因斯坦提出的狭义相对论只不过是洛伦兹(Hendrik A.Lorentz)学说在真空状态下的特例,戴在爱因斯坦头上的桂冠就应移到洛伦兹的头上.,信息传递有快于光速的可能.,以太的存在还意味着物理学中最基本的方程之一Dirac方程需要调整.,若以太存在,后果将如何？,27,真空不空,为什么？,28,（一）描述弱相互作用与电磁相互作用的,统一模型,（二）描述强相互作用的量子色动力学,（三）描述万有引力的广义相对论,请说出当今描述自然界不同相互作用的三种理论!,29,Thank you!,小组成员：,王彤、王小群、王旭、,刘珣、高毛毛,30,