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失败的实验竟打开了相对论的大门，迈克尔孙的故事，你知道吗？
大家好，欢迎来到今天的小柯趣味说，今天跟大家聊聊相对论，迈克尔孙的故事，你知道吗？这位科学家，一次失败的实验竟打开了相对论的大门！跟着笔者一起来看看吧。
现在我们都知道，声音不能在真空中传播，但光线可以在真空中传播。然而，100多年前，人们并不说“光线（或光波）在真空中传播”，而是说“光线（或光波）在以太中传播”。也就是说，光是通过“以太”这种媒介传播的。
那时人们认为真空中充满着可以传播光的以太，以太也充满着任何物体。人们还认为，当光波通过以太时，光就像水波一样依次递进，而水体自身只是上下起伏，并不随之向前。以太也是这样，光波一走了之，以太却原地不动或原地踏步。
以太还有一些性质，如它不能被听到、看到、嗅到，更不能被摸到，可是人们却认为它是存在的。就像构成物体的原子一样，原子也不能被看到，但它却是构成物体的基本物质。虽然原子不能被看到，但它构成的分子在化学反应中的行为却是可以用原子理论解释的，并可以对此做出一定的预见。
光
后来，人们从实验上证实了原子的存在。以太怎么样呢？它能被实验证明吗？其实以太不仅运载着光，而且还运载着无线电波、微波、红外线和紫外线等。怎样从实验上证明以太的存在呢？其实，为证明以太而设计的实验比证明原子的实验还早。
就比如，如果在无风的天气，你会看到树叶一动不动，可你坐在飞驰的汽车上，你会感到有急速的风吹过来，而且汽车越快，这风就越急。但树叶看上去却仍是一动不动的。大家都知道，地球是运动的，并且以每秒32千米的速度绕太阳运动着。如果地球周围真的存在以太，我们也应像乘车时感觉到气流一样，也应该能感觉到一种“以太风”或“以太流”，当然这种以太风是很弱的，人不足以感觉到它的存在。
光线
当光线穿过以太的海洋时，光线会在以太的海洋中掀起一股“涟漪”。以太也会对光的传播产生干扰，而这种干扰还会产生一种效应，可以通过光学仪器将这种效应观察到。这个设想最初是由英国科学家麦克斯韦提出来的。这的确是一个很巧妙的设想。
然而，观察麦克斯韦提出的这个效应可不是一件容易的事。尽管一些科学家总是讲到这样的实验，但包括一些很灵巧的实验物理学家在内的人却连想都不去想。美国科学家迈克尔孙在实验上很有天分。这位迈克尔孙在2岁时就跟着父母从德国来到了美国，父母都是波兰人。
光
中学毕业后，他考入了一所海军学校。在校期间，迈克尔孙的理科成绩非常好，可是航海技术的课程学得不怎么样。毕业后他在海军服役了2年后，又回到母校教物理和化学的课程。这时他迷恋上了光速测量的工作，并与测量光速的工作结下了不解之缘。
在做光学研究时，迈克尔孙认为自己的光学知识很不够，为此他利用一次长假到德国和法国学习。在德国，他遇到了一位科学大师-亥姆霍兹。这位大师曾指导赫兹研究过电磁场，后来赫兹首次用实验验证了电磁波的存在。在这里，迈克尔孙进行了测量“以太风”的实验，结果失败了。
光
回国后，迈克尔孙辞去了海军的教职，到一所大学去教物理。在这所大学内，他精确地测量了光速的数值，即每秒299853千米。为了再次测量以太风，迈克尔孙从电话发明人贝尔那里得到一些资助。他设计了新的仪器，借助新的仪器，迈克尔孙与一位名叫莫雷的同事一起做实验，结果仍未发现以太风。
这是怎么回事呢？迈克尔孙重新审查了实验装置和实验步骤，看上去一切都是没有问题的。这就好像是乘客坐在飞驰的汽车上，对从窗子吹进的强风无动于衷一样。
这真是很奇怪啊！是不是仪器有问题呢？后来，迈克尔孙又重新设计了实验，结果还是一样。这个实验并不复杂，其他科学家也重复了实验，结果还是一样。甚至到了1960年，美国哥伦比亚大学的科学家还在做这个实验，实验的精确度已远远超过了迈克尔孙当年的水平。不要说地球以每秒32千米的速度运动，就是以每秒32米的速度运动，所产生的以太风也应该能测量出来呀！但最后还是没有测量到以太风。
按照迈克尔孙的实验结果，既然不能测到以太风，说明地球根本就没有运动，地球是静止的。如果是在17世纪，人们一定会认为，这个实验恰好可以作为“地心说”的依据。不过迈克尔孙可是生活在19世纪下半叶，科学家们不会再相信地心说了。
迈克尔孙做过这个令人扫兴的实验之后，他的心情是可想而知的。可是令他万万没有想到的是，这个实验竟成了打开相对论大门的“金钥匙”。
令人遗憾的是，迈克尔孙自己却对相对论一直是不承认的，甚至还一直希望测到以太风，以否定相对论的理论。迈克尔孙的这种想法并不奇怪，如果我们翻开《美国芝加哥大学1898-1899年鉴》，在物理学部分就可以看到这样的话：物理的结构已经十分严整，以至于除了求出各种常数的第六位小数值之外，已不需要再研究什么了，也就是说宏伟的“物理学大厦”已经建成了，而这时芝加哥大学的物理系主任正是迈克尔孙自己。
在笔者看来，虽然迈克尔孙的实验是科学史上“最失败”的实验，但后来却证明它成了新的物理学革命在理论领域中的新起点，这一切都是有价值的。
失败的实验竟打开了相对论的大门，迈克尔孙的故事，你知道了吗？好了，本期小柯趣味说暂时就说到这里了，咱们下期再见！
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