從麥克斯韋方程, 以太和 MM實驗的歷史再談物理
網上對現代物理的價值,包括以太等等展開了爭論。 讓我們回顧一下歷史。
麥克斯韋方程描述了電磁波的產生和傳播。 裡面沒有對應於電磁波的粒子的概念。所以雖然沒有明確要求, 但是一個純波是無法在真空中傳播的。所以當時的主流科學家都認為有所謂以太存在。因為麥方程隱含了這樣的要求。特別是洛侖茲, 他和龐加萊其實基本奠定了相對論的基礎。就差最後一步, 當時有各種各樣的以太模型,不再細述。總之是空間必須具有某種物理性質,而不是完全真空,電磁波才能在空間中傳播。這就是我前一物理附加題的答案。麥克斯韋方程對空間性質有隱含的物理要求。
一般認為。 MM (邁克耳孫和莫雷) 實驗否定了以太的存在。 當時是個重大事件,一直到100年後,我們留學生還有辛與許多大師聚在克利夫蘭,紀念其100 周年。從此以後,以太論開始它的沉默時期。 但是, 所謂的 MM實驗, 是一種所謂 Null results experiment 零結果實驗的典型。 在科學中,零結果就是沒有預期內容的結果:也就是說,提議的結果不存在。它只證明了一件事, 以太相對地球沒有相對運動。 即著名的以太拖拽。Ether drag。 當時的主流的以太模型是以太是一種特別的物質。所以認為實驗否定了以太的存在。 但是, 以太為什麼必須是一種實體的,甚至應該被地球拖拽的物體呢? 它也可以是一種可以讓所有物體完全自由穿越的場,就足以讓電磁波在其中傳播。 以太之所以在YY實驗之後依然一直幽靈不散, 因為它來源於一種固執的早期的哲學概念。 現在, 基本認為空間不是真空, 是具有一定的物理特性的。 TD Lee 也認為真空其實是一種量子基態。 但是,依然沒有人能對空間的物理特性做直接測量,所以都還只是一種理論。 但是,幾乎所有的物理模型的本體論基本性質我們都無法做直接測量。比如時間。這是本節課的主要目的。 現代物理進入了一個對基本物理模型參數無法做出直接測量的時代。 它是引起許多困惑的根源。 雖然物理,和科學所持的方法論從培根建立以來就沒有大的變化,但在實踐上開始遇到許多根本的困難。 解決方案在哪裡? 實際上, 更基本的問題是, 我們是否需要解決方案?
牛獎大師安德深說: ”物理的發展。使我們不但知道如何對自然現象做出精確解釋,而且知道對那些現象我們不能做出精確解釋,遺憾的是, 這樣的時候比我們想象的要多。”
也許,我們應該對物理學的最基本的假設來一次徹底的重新審視,甚至重新構建。以清楚地知道,我們到底要探索什麼, 或者,我們又可以探索什麼。
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