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陈建国专栏 >> 陈建国译:物理学不相信悖论(2)

陈建国 (jianguochen4@yahoo.com) 2007.06

第二章 迷人的以太

(征求出版商与征求评论稿,未经书面授权、不得转载!)

无比辽阔的宇宙空间充满宇宙介质—以太。围绕我们这个世界周围的所有信息(光、爱克斯射线、无线电波)都是以太波。光和其它射线的波动特性的证明,排除了一切关于以太确实存在的思想。但波动而没有介质的概念是不可思议的。波动过程伴随着携带能量的过程,而能量没有物质承载者—以太就不能被携带。以太波从最遥远的宇宙区域传送到我们这里,也从原子深处和原子核里面传来。所以,全部空间,宏观和微观都充满以太。

当存在以太是显而易见的事实的时候,学者们努力研究它的性质。在1851年斐索进行了目的在于确证以太与运动物体相互作用特点的实验。实验结果证明,运动的水部分地牵引着以太。水的诱导系数α等于0.46①,与菲涅耳公式符合得很好

α=1-1/n2, 〔32〕

这里n—折射率。水的折射率是n=1.333②,而结果,α=0.437。

水的α理论值与实验值符合得很好,结果导致学者们坚定地相信,构成物体的以太仅仅与它的折射率相联系,到了入迷的程度。空气中n=1.000292②,根据公式〔32〕诱导系数α等于0.0006,很小。以此为根据得出结论,地球大气圈实际上不应该牵引以太,因此原则上存在着确定地球相对以太运动速度的可能性。抱着这样一个目的,迈克尔逊在1881年做出了结果相反的实验。产生了矛盾的情况:根据斐索实验,物体部分地吸引以太;根据迈克尔逊实验—完全地。

许多学者力图在存在以太的基础上解决这个矛盾,其中有菲茨杰拉德(又译斐兹杰惹)、拉莫尔、洛仑兹、普安卡雷。爱因斯坦开始从绝望中寻找出路。他根据自己的理论提出两条假设。第一个假设是相信在相互匀速直线运动的惯性系中物理定律可以具有同样的表达形式。相应的第二条是,真空中的光速在所有的惯性系中都是一样的,并且与光源和接受器的运动速度无关。因此,如果两个观测者相向以光速C运动,那他们相互之间的相对速度不是2C,而是C。

爱因斯坦的观念没有反映实际情况。因此,他的理论所描述的现实世界是被歪曲的,给所有现象带上了神秘的性质。运动引起物体尺度收缩,质量增加和时间变慢。处在不同惯性系中的观测者,对同一个现象将会有不同的描述。为了排除优越坐标系,在生活中相对性原理也成了真理。爱因斯坦拒绝以太,但这样的思路用于解决科学问题注定要失败。人可以背离自己的信念,却不可能用纯意志的方式消灭现实存在的介质。

今天,大多数学者认为,宇宙空间充满介质,但是把这种介质叫做物理真空。近些年来,物理真空在物理学家们那里取得了至尊的地位,赋予真空诸多性质。例如,在科学文献中可以见到下面的表述:《真空的极化》、《真空修正量》、《真空振荡》等等。承认了宇宙介质现实存在,物理学家们就使自己陷入同相对论的矛盾中。摆在物理学家们面前的任务是,从自然界存在介质——物理真空这个前提出发,重新正确解释那些相互矛盾的、关键的实验结果。这一章要完成这些任务。用一个统一的观点来解释斐索实验、迈克尔逊实验、桑雅克实验、光行差和折光度,在此基础上进行研究可以得出唯一的结论。运动着的物体,其中也包括地球大气圈,完完全全地牵引着以太。因此,证明爱因斯坦假设是错误的。

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