发信人: charmer()
整理人: jeter(2000-02-11 16:54:11), 站内信件
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１、电磁波、以太
人们认识到，电场和磁场实际上是同一物质的不同表现，因此将其统一称
为电磁场。电场和磁场可以相互激发，从而导致能量在电磁场内的传播，这就
是电磁波。光就是电磁波。
以上就是经典电动力学从宏观的角度出发对电磁现象和光的认识。既然电
磁波是一种波，那么，电磁波的传播就需要通过介质来完成——人们从对声波
、液体波动等机械波的观察很容易得出这一结论。现在就有一个问题了：在真
空中，光波是通过什么介质来完成传播的呢？
为解决这个问题，人们提出了一个假设：真空并不空，而是充满了一种弹
性介质，光波通过这种弹性介质进行传播。人们给这种介质命名为“以太”。
２、光传播的参照系和光量子
从电磁现象总结出来的麦克斯韦方程组可以得到波动方程，并由此波动方
程得出电磁波在真空中的传播速度为c。按照经典力学的时空概念，如果物质
运动速度相对于某一参考系为c，则变换到另一参考系时，其速度就不可能沿
各个方向都为c。因此，电磁波只能够对一个特定参考系的传播速度为c，因而
麦克斯韦方程组也就只能对该特殊参考系成立。如果确是这样，则经典力学中
一切惯性参考系等价的相对性原理在电磁现象中就不再成立。因而由电磁现象
可以确定一个特殊参考系，这样便可以把相对于该特殊参考系的运动称为绝对
运动。
寻找这个特殊参考系和确定地球相对于这参考系的运动成为十九世纪末物
理学的一个重要课题。电磁学的进一步发展要求解决这一问题，当时的实验水
平已经使得精确测量光速成为实际可能。这就是著名的迈克尔逊－莫来实验的
背景和意义。
但是，这个实验并没有发现任何绝对运动的效应。多次类似的实验，包括
采用其他技术所做的实验都得到了同样的结果——对于任何一个观察系来说，
光沿任何方向的速度都是一样的，都等于c，从而迫使人们接受在真空中光速
相对于任何惯性系都等于c的结论。这一实验将经典力学的时空概念陷入了困
境。
为解决这个矛盾，爱因斯坦提出了狭义相对论。
特殊参考系被实验否定的事实以及电磁现象中相对性原理的建立，最终破
除了电磁波的机械观，使人们认识到电磁波就是作为物质的电磁场本身的运动
形式，而不是在某种“以太”媒质内的机械运动现象。“以太”是人们为解释
“光波”在真空中的传播而假想出来的一种介质，随着人们对电磁波本质的认
识，“以太”这一概念因多余和不符合实验而被剔除。
随着研究的深入，人们认识到，电磁波不但具有波动性，还具有粒子性。
量子力学认为，光是能量量子，该能量量子具有波粒二象性。光（电磁波）的
产生是原子能级跃迁时所释放的能量。
３、狭义相对论
在总结了新的实验事实之后，爱因斯坦提出了两条相对论的基本假设：
⑴ 相对性原理 所有惯性参考系都是等价的。物理规律对于所有惯性参
考系都可以表现为相同形式。
⑵ 光速不变原理 真空中的光速相对于任何惯性系沿任何方向恒为c，
并与光源运动无关。
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心若行云流水，不滞于物
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