以太漂移的探索.ppt

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,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。,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,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。,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,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。,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！,阿拉果,D.F.J.Arago,（,1786,1853,）,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,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。,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。,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。,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。,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,”,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,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。,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,.,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,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。,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,),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,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,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”,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,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！,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,（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！,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？,真空不空,为什么？,（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,!,Thank you!,小组成员：,王彤、王小群、王旭、,刘珣、高毛毛,