十九世纪之交的一个致命错误

在十九世纪最后的十多年里，”以太”理论成了物理学中极为灿烂的一颗明星。人们设想自然界中所有的力和作用全都靠”以太”形成。”以太”与原子并列，被看成是宇宙的基本构成要素。

以1900年为分界线，”以太”这颗明星便开始殒落。当时，一方面，为了说明物体在”以太”中运动丝毫不受阻力，必须假定”以太”比任何气体还要轻得多和稀薄得多；为了说明为什么电磁波是横波，并以极大速度传播，又必须假定”以太”中能产生比任何固体都大的切变应力。因此”以太”具有极其矛盾的机械属性，这是不可思议的。另一方面，固体中激发出横波的同时也伴随着产生纵波，但是在”以太”中产生电磁波的同时却丝毫没有发现”以太”纵波。然而，造成这颗明星殒落的根本原因是迈克尔逊—––莫雷试验的零结果。从十九世纪末到二十世纪初，人们深刻地研究了”以太”和物体运动的关系后得出这样的结论：从光行差现象的观测结果来看，地球是从”以太”中穿行而丝毫不带动”以太”；而从斐索流水试验的结果来看，物体是部分带动”以太”；但是从人们精心设计的迈克尔逊—––莫雷试验的结果来看，则地球又完全带动”以太”和它一起运动。虽经当时杰出的物理大师们绞尽脑汁，仍然无法解决这一矛盾。最后只好依依不舍而又无可奈何地抛弃了”以太”理论。

于是以太从明星的概念变为被抛弃的概念，但是，抛弃以太理论是一个致命错误。人们的根据是这样的：如果以太存在，就一定存在以太风。以太风不存在，以太也就不存在。迈克尔逊—––莫雷试验的零结果否定了以太风，人们也就认为以太也不存在。

以太风不存在，以太也不存在吗？非也！以太风虽不存在，但以太涡旋可以存在，以太照样存在。有证据证明以太真的是以涡旋态存在的吗？有大量的证据能证明这一点。

首先，迈克尔逊—––莫雷试验的零结果不能否定以太的涡旋。理由是这样的：地球在绕太阳的轨道上运转和自转时，会带动以太。在地球上空，产生的并不是”以太风”，而是以太的涡旋。这些以太的涡旋从整体上不会影响遥远星光向地球的传播。也就是说，对于光的传播而言，以太的涡旋与静止的以太产生的效果是一样的。地球相对于恒星在运动着，因此会产生众所周知的光行差。同样地，由于迈克尔逊—莫雷试验中的水平和垂直臂上，没有”以太风”，只有以太涡旋。因而根本不会产生光程差，从而干涉条纹也不会发生任何变化。因此，迈克尔逊—莫雷试验只不过否定了”以太风”的存在，并不能否定以太涡旋的存在。

其次，以太的涡旋就是磁。以太涡旋的方向就是磁力线的方向。理由有三，首先，只要有磁就一定有南北两个极，只要有一个涡旋就有一根轴。一根轴也有两个端，或两个极，它们是完全对应的。(这样我们就解决了”磁单极子”问题。)因此，以太涡旋和磁的方向是完全吻合的。其次由麦克斯韦方程组可知，磁感应强度B的散度为0旋度不为0。磁感应强度B的散度为0就意味着任何小的封闭区域都没有纯粹的磁力线能穿出（即是进出的磁力线是一样的）。只有把磁力线看成是以太不能作直线运动仅能产生涡旋才能做到这一点。因此，以太涡旋和磁的性质是吻合的。第三，磁和电子或某种介质的转动总是连在一起的，例如：
 ⑴通电螺旋管
      众所周知，通电螺旋管会产生磁场。电荷沿着环形线圈作圆周运动会产生一个磁场。
 ⑵安培分子环流假说
     分子或原子中的电子绕核运转会产生一个分子磁元，所有分子环流方向相同，因相邻环流方向相反相互抵消，等效于物体表面有一环形电流（束缚电流）从而产生一个磁场。
 ⑶电子自旋磁矩
     原子中的电子磁性有两个来源，一个是电子绕原子核旋转运动产生的轨道磁矩，另一个是电子自旋产生的自旋磁矩。人们还发现，电子自旋磁矩μ 和自旋角动量S成正比。 
 ⑷中子磁矩
    中子不带电荷，但却具有磁矩。一个微观粒子不带电荷却具有磁矩，这是很难理解的。如果联想到中子是具有自旋的，自旋的中子带动以太产生以太涡旋从而产生中子磁矩。
 ⑸法拉第磁致旋光效应
    早在1845年法拉第发现当一束平面偏振光沿着磁场平行的方向通过非旋光性介质时，光的偏振面就会旋转一个角度。对这一现象的最简单、最直观的解释是：因为磁场是以太的转动，以太又带动介质转动，最后介质带动偏振光转动一个角度。显然，旋转的角度与磁场强度和光通过介质距离成正比。
⑹克尔磁光效应
     1876年，英国物理学家克尔（John Kerr）在实验中发现，如果受磁场作用而磁化的物质是不透光的，那么平面偏振光照射到这个物质上就会反射。反射光的偏振面相对于入射光的偏振面也要偏转一个角度。同样地，这也是入射光受以太转动的影响而偏转一个角度。
⑺太阳黑子疑难
    为什么太阳黑子一定有磁场？在单色光照片上，常常看到黑子周围呈旋涡的形状，因此，可以认为，太阳黑子是太阳表面物质形成的巨大旋涡气团。这一旋涡气团带动其周围以太形成以太涡旋而产生太阳黑子磁场。由于太阳上的旋涡气团旋将其转动动能转变为磁场能，其分子运动的剧烈程度比太阳上其它地方要小，因面温度较低而显得比其它地方要黑。同时，太阳活动越剧烈，其产生的旋涡气团就越多，因而黑子也越多。
⑻旋转体磁效应
    人们已经探测到太阳普遍磁场遍及整个太阳系。地球自转也会带动以太随其转动而产生地磁场。太阳系的行星包括月球都因自转而产生各自磁场，而且其中类地行星（包括月球）自转角动量与其磁偶极矩的比值接近于一个常数。
⑼回磁效应
    一自由悬挂着的软磁铁棒放入一线圈中，并使其可自由转动。先在线圈中通以电流，使之磁化到饱和，然后改变电流的方向，这时软磁铁棒会发生宏观扭转。这种现象称为回磁效应。
⑽麦克斯韦的分子涡旋模型
    1861~1862年期间，麦克斯韦曾经在《哲学杂志》上发表了题为《论物理力线》的论文。他借用兰金的”分子涡流”假设，提出自己的模型。他假设在磁场作用下的介质中，有规则地排列着许多分子涡旋，绕磁力线旋转，旋转角速度与磁场强度成正比，涡旋物质的密度正比于介质的磁导率。
⑾麦克斯韦方程组
     众所周知，麦克斯韦电磁场理论最初是借助于具有力学性质的”以太”涡旋模型进行物理类比而推导出来的。不过后来麦克斯韦在重建电磁理论时全部删除了关于媒质结构的论述。在今天公认的麦克斯韦方程组中有两个方程： 由一方程可知磁场的散度为零，由另一方程可知磁场的旋度不为零。或者说磁场是一个无散有旋”场”。以太涡旋正好满足这两个方程。因为涡旋的”流线”是封闭的从而无散，以太旋涡本身就是涡旋源，因此是有旋的。故从麦克斯韦方程组也可得出磁场是一种转动的结论。
⑿开尔文等人的观点
    开尔文（原名汤姆逊）在1890年就企图用麦古拉的”以太”假说来解释电、磁、光等现象，开尔文假定电效应是”以太”的平动引起，磁现象是”以太”转动引起。光是”以太”波动式的振动所引起。他提出了各式各样的”以太”力学模型（其中之一是认为”以太”是由排列成多个微小回转轮所组成的系统）。象这样的力学模型受到许多人的追求，并提出种种方案。其中有的能非常巧妙地说明许多现象。

第三，以太涡旋论能说明电磁波的本质。我认为，电磁波的本质是这样的，例如一个线圈中的交变电流就会在线周围产生一个大小和方向都在变化的以太涡旋，这个大小的方向都在变化的涡旋可以从径向以光速向四周传播。在这里，交变电流有些象一个机械表里的摆，电磁波就象无穷大的游丝的波动了，当然这只是个比方罢了。

光不过是某个频段的电磁波，光的本质也是以太涡旋摆动的传播，因为光的方向是与涡旋轴向相同的，但以太涡旋摆动的传播方向是径向的，显然，光是横波。  

关于光和电磁波是横波这是电磁学和光学的一个基本观点。而且可以用实验加以证明。证明的过程大致是这样的：把一端固定的橡皮绳先后穿过一个水平的窄缝和一个垂直的窄缝再握在手中。用手上下抖动橡皮绳使其产生一个上下的波，这个波能通过垂直的窄缝，但一定会被水平的窄缝挡住。这里是机械波的情况。光学上也有完全类似的试验。有一种叫做偏振片的器件，取两片A、B，先使光线通过A、B，将A固定，以光线为轴，转动B，我们就会发现，随着B的转动，光线的强度在某一位置时最大，由此位置转过90度后光线会完全被B挡住。在这里A相当于垂直的窄缝，B相当于水平的窄缝。显而易见，纵波是不会被缝挡住的，因此光是纯粹的横波，没有一点纵波的成分。

光为什么没有纵波呢？由弹性力学可知，形成纵波的粒子一定要作直线运动才行，由于以太只能作涡旋运动不能作直线运动，以太就不能形成纵波。光当然也就没有纵波了。这和实际是完全吻合的。

由于光是以太涡旋变化的传播，它的本质是与以太涡旋分不开的。涡旋是一种复杂的转动，由牛顿力学可知，转动的力偶和角速度等是与观察者的速度没有关系的。又由于以太只能作涡旋运动而不能作直线运动，因此，光的速度也是与观察者的速度没有关系的！这就是百多年来人们一直争论不休问题的根本原因！

第四，人们只有对以太的力学特性把握了，才能真正弄清磁和光的本质。我认为以太是流体，磁场是以太的涡旋。旋涡有一个变动的中心，而且有顺时针和逆时针两个方向，它是具有角动量的，它有旋转的基本特性。尽管它的瞬时轴心在不断地变动，但它的方向是可以不变的。这不影响把涡旋看成是有轴的，也不影响把涡旋看成是一种流体的旋转。由于磁是无散的，不平动的涡旋也是无散的，因此，以太涡旋和磁的性质是吻合的。

横波的传播以固体媒质为载体，纵波的传播则以气、液或固体等媒质为载体。那么，电磁波包括光的传播当然也是以一种媒质为载体。我们把这种载体叫做以太。以太不是固体，而是流体。为了能释迈克尔逊不产生以太风的试验，为了能解释光没有纵波的事实，为了能说明磁的特性，为了能说明以太不影响地球的运动，为了能说明光速与观察者的速度无关，以太只能以流体的涡旋状态存在。这就是以太的力学性质。
   以太的力学特性把握了，就能扫荡各种障碍，沿着正确的道路前进。例如，爱因斯坦认为磁不动，电荷运动和电荷不动，磁运动的规律应是一样的。因为它们不过是相对运动而已。爱因斯坦在这里一定是弄错了。因为磁是一种涡旋，它不是惯性系而是非惯性系，伽利略变换只在惯性系中才成立，也就是说，磁不动，电荷运动和电荷不动，磁运动的规律是不一样的才对。因为磁是以太的涡旋，它与运动速度无关。动与不动都是一样的，但电荷动或不动就不一样了，运动电荷会在其周围产生一个磁场，此时，电能会磁场能，这两种状态本来就是不一样的，把这种不一样变成一样的所谓洛仑兹变换当然也就错了。