光的怪异

物理学家喜欢统一看似不同现象的理论,表明他们共享相同的来源。理论越强大,其解释力就越大。一些物理学家等同于解释

物理学家喜欢统一看似不同现象的理论,表明他们共享相同的来源。理论越强大,其解释力就越大。

一些物理学家将解释能力等同于美丽,从而为理论带来了审美价值。牛顿对重力的描述一直占据了至高无上的统治,直到20世纪初,他的世界观问题开始堆积,因为观察到新现象不适合它。

这样的问题是轻。牛顿认为光是由微小的子弹制成的,就像希腊原子家在他之前数千年。但是,在18世纪和19世纪,很难以这种方式解释许多光的特性。相反,首选的描述是光是一波。没有像我们在海滩上看到的那样的一波浪潮,而是在海岸上坠毁,而是一阵海浪,就像当您将一块石头扔进湖中时,您会看到一堆涟漪从撞击点移出。

就像这些波峰(称为波长)之间的典型距离一样,从红色到紫罗兰色的不同种类的可见光也只是具有不同波长的波浪。从红色到紫罗兰色的彩虹之后,波长变小。波长比红色和短的波长比紫罗兰色的波浪,但人眼是看不见的。即使我们看不到他们,它们都在周围。我们称所有光波,可见和无形的电磁波或电磁辐射。您可能已经听说过其中的一些:无线电波,微波,红外,紫外线,X射线,伽马射线,所有无形的电磁波类型。

人眼看不见并不会使这些电磁波变得更加真实。的确,它们的存在教会了我们一个重要的教训:我们看到的是那里的一小部分。正如狐狸对圣exupéry的寓言中的小王子说的那样:“必不可少的眼睛是看不见的。”尽管狐狸在谈论爱情,但我们不妨将“无形的”部分称为“自然界”,而不是直接获得我们的感官。科学是我们最好的指导光,以阐明这种无形的自然领域,扩大我们对现实的愿景。

可见或看不见的是,浅水图片存在问题。相当合理的是,十九世纪的科学家认为,每一个已知的浪潮都需要一种支持媒介。毕竟,水波需要水,声波需要空气。(是的,外太空的爆炸没有声音。)波浪通常是在某些事物上的干扰。那光呢?它传播的东西是什么?

科学家不知道。因此,像大多数人一样,他们推测。当然,没有任何疯狂的猜测,而是基于已知的。他们知道一些事情。他们知道,媒介必须完全透明,才能允许遥远的恒星从我们身边传到我们。媒介也不应提供摩擦。否则,月球和行星的轨道将不稳定,它们很久以前就崩溃了。培养基必须失重,否则会影响太阳系和宇宙的重力平衡。透明,无摩擦,无质量,并且增加了怪异,介质必须非常僵化,以支持非常快速的波浪的传播。科学家知道,光线以每秒186,000英里的速度行驶,这是一个荒谬的速度:眨眼到地球周围的七次半,无论如何,无论这种媒介是什么,确实非常奇怪。为了使这个神秘主义者称为“以太”,这个名字回到了亚里士多德及其宇宙模型。在亚里士多德的世界观中,宇宙充满了以太,所有天体的灯具都是由它制成的:以太是不变的,永恒的,没有创造的。即使十九世纪的以太与旧希腊语不同,也很明显。

然而,在亚里士多德和十九世纪之间,科学一直在努力(也许太难)与哲学区分开来。根据定义,应该检验与哲学论点相反的科学假设。您说的光在看不见的以太上旅行吗?证明给我看!根据科学守则,现实由有形的事物组成,存在并且可以衡量的事物。

至少,这就是我们希望科学工作的方式。但是,实际上,事情并不是那么清晰。在知识的最前沿,我们进入未知的地方,科学家必须采取风险并基于直觉和信仰的结合来拥抱思想。这是主观进入科学叙事的地方,然后继续进行科学叙事 – 直到有某种程度的观察证据,作为神话叙事,基于可能存在或不存在的实体。

1887年,阿尔伯特·米歇尔森(Albert Michelson)和爱德华·莫利(Edward Morley)着手证明以太的存在。他们的想法是,如果存在以太存在,则应该有一种以太风,类似于您驾驶敞篷车时:即使没有任何风,您也会感觉到空气向您移动。他们不是敞篷车,而是在太阳周围使用了地球的运动。这种运动应产生以太风。在他们的实验中,一个光源创建了一个笔直的光束,它们可以旋转,并将其指向地球轨道运动围绕太阳或垂直于它的方向。他们非常合理地期望,在点A和B之间传播的时间会有所不同,具体取决于梁的方向:如果光束指向地球运动方向,则较慢。

令他们沮丧的是,在测量的精确度中,旅行时间在光束指向的各个方向上相同。完全没有改变。在接下来的40年中,重复该实验的精度越来越高。没有改变。结论非常简单:以太不存在。怎么办?

人们没有放弃。该光实际上可以在空白空间中行驶的替代方案是令人发指的。听起来非常幽灵和超凡脱俗。提出了各种解释来纠正僵局:也许地球用它拖动了以太,影响了测量。也许该设备朝着地球运动的方向缩小,弥补了预期的较长旅行时间。参与的每个人都坚持使用奇异的媒介,其特性具有魔法的范围,而是拥抱光线可能在空白空间中旅行的可能性。

这个故事很好地说明了研究背后的人类戏剧,以及它如何经常包含神话元素,即使只是暂时。它解释了为什么我们在研究中使用“ RE”:我们搜索,然后再次搜索。通常,我们的无知,没有正确的答案,甚至没有线索如何获得它而震惊。自然而然的是,我们最初的冲动是试图保持现状,避免了我们的思维过程中的根本变化,甚至更糟的是在我们的世界观中。这就是19世纪最后几十年的情况,正如物理学家提出不同的思想来解释米歇尔森·莫里实验的负面结果。

在没有数据的情况下,当科学家对现实的某些方面视而不见时,他们回想起来,在他们看来,像魔法或荒谬一样,以与奉献的充满激情的信念一样。

醚的困境直到1905年才开始减弱,当时26岁的阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)提出了一种激进的解决方案:光总是以相同的速度行驶。在这种情况下,米歇尔森·莫利的结果非常好:无论您转向他们的设备,结果都必须相同。光,没有其他知名度,在空旷的空间中自行旅行。从某种意义上说,这是它自己的传播媒介。Einstein的想法是革命性的。在他的世界观中,必须有两件事是真实的:每个人的自然定律必须与他们的发展方式相同;即使其来源正在移动,光的速度也总是相同的。这很奇怪吗?当然是!但是它奏效了。

爱因斯坦的框架虽然被称为相对论,但实际上是两个绝对的框架,即自然的不变定律和光的速度。魔术媒介已经消失了,但是光仍然是神奇的。

帖子首先在轨道上出现了怪异的光。

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