胡宁院士指出初学相对论的常见误区:迈克尔逊实验否定了以太
以下内容来自国防科技大学谭暑生教授《从狭义相对论到标准时空论》
我国著名相对论物理学家胡宁(中科院理论物理研究所研究员、北京大学教授,中科院院士)在一篇纪念爱因斯坦诞辰一百周年的文章中写到:"迈克尔孙设计了测量地面在以太中的运动速度的实验,实验结果发现这个速度完全测不到,后来洛伦兹和斐兹杰惹根据以太论说明了为什么测量不出地面相对以太的速度。原因很简单:当仪器相对以太运动时,由于电磁作用的改变,沿着运动方向上的长度收缩了,长度的缩短恰好使得仪器相对于以太得速度不可能在干涉仪上显示出来。如果一个人真正理解了以太模型下的电磁规律,他就不会建议用迈克尔孙干涉仪来测量地面相对于以太的速度。总之,在迈克尔逊实验结果和以太模型之间没有出现任何矛盾。"
胡宁在《狭义相对论实验基础》一书的序言中也指出:"初次学习狭义相对论的人,往往误认为迈克尔逊实验或"光速不变性"是狭义相对论的实验基础。但是,在相对论出现以前,斐兹杰惹和索末菲已经在以太论的基础上对迈克尔逊实验的结果给出了解释。因此,迈克尔逊实验的零结果既可以用以太论来解释,也可以用相对论来解释,也就是说,它既不否定光速不变,也不肯定光速不变。所以,企图用迈克尔逊类型的实验来进一步更准确地验证光速不变将是没有意义的。(摘自张元仲《狭义相对论实验基础》北京:科学出版社,1979)
洛伦兹以太论可以解释所有可观察的实验事实,这一点爱因斯坦也是一直承认和肯定的。爱因斯坦在《狭义与广义相对论浅说》一书中写道:"对于所有这些事实和实验的结果,除了迈克尔逊--莫雷实验以外,洛伦兹根据下述假定都作出了解释。这个假定就是以太不参与与有重物体的运动,以太各个部分相互之间完全没有相对运动。这样以太看来好像就体现一个绝对静止的空间。但是洛伦兹的研究工作还取得了更多的成就。洛伦兹证明了,迈克尔逊--莫雷实验所取得的结果至少与以太处于静止状态的学说不矛盾。"(摘自爱因斯坦《狭义与广义相对论浅说》上海科学技术出版社[M],1964.114)
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