船激起的海浪的传播速度，一般也不与船的速度有关。因为，

对一定的海面情况，海浪的速度是一定的，它与船速并无关

系。

船激起的海浪的传播速度，一般也不与船的速度有关。因为，

对一定的海面情况，海浪的速度是一定的，它与船速并无关

系。

秒

30万公里，同时又要求它对运

动物体不施加任何阻力。这样的以太是不是真的存在呢？

麦克尔逊-莫雷实验

1887年，麦克尔逊和莫雷一起完成了一项著名的实验，

来检验以太假说。

他们的想法是这样的，如果在以太中光速是一定的。那

么，当接收者以一定的速度相对于以太运动，光相对于他的速

度在不同方向应是不同的。他看到迎面而来的光速大，从后

面追来的光速小，即光速与接收者相对于以太的速度有关。

如果能测量到这个差别，就支持了以太假说。

光速很大，一般物体速度都很小，所以，即使不同方向的

·23·

光速是不相同的，我们也很难测量得出来。麦克尔逊

-莫雷实

验的巧妙之点正是在于他们不去测量不同方向的光速值本

身，而是测量不同方向的速度之间的差。

实验装置画在下图中。由光源

S发出的光线，遇到半透

镜

A以后，一部分光线透

­射­，另一部分反­射­。透­射­

的光线经过

C镜的反­射­后

又回到

A，其中一部分到

达

D。由

A反­射­的光线经

过

B 镜的反­射­后也回到

A。其中一部分也到达

D。如果地球沿着

SC方

向以速度

v相对于以太运

图

3-3 麦克尔逊-莫雷实验的示意图动，则沿

A－C－A－D传

播的光与沿

A－B－A－D传播的光所用的时间是不一样的。

这个问题和上章最后所给的练习是一样的，沿着

A－C－A

传播的光就相当于

K'，沿

A－B－A传播的光就相当于

K。

容易计算，两束光的传播时间差是

Lv2

Δ≈2

cc

其中

L是

AC或

AB的长度。利用两束光之间的­干­涉现象，

可以测量出这个时差。

可是，实验结果是否定的，即没有观测到任何不为零的

Δt。因此，出路只有两条：一是地球相对于以太的速度总为

·24·

零，一是以太假说不对；二者必居其一。前一个答案是不能令

人接受的。因为，相对于太阳来说。地球有公转，还有自转，相

对于银河系中心来说，还有太阳系本身的运动。怎么能认为

恰恰是地球相对于以太的速度总为零呢？如果接受这一点，

那不又是把地球看作一个地位极其特殊的天体了吗？自从哥

白尼之后，人们再也不能同意任何形式的地球是宇宙中心的

观念了。因此，结论只能是：以太假说是不对的！

零，一是以太假说不对；二者必居其一。前一个答案是不能令

人接受的。因为，相对于太阳来说。地球有公转，还有自转，相

对于银河系中心来说，还有太阳系本身的运动。怎么能认为

恰恰是地球相对于以太的速度总为零呢？如果接受这一点，

那不又是把地球看作一个地位极其特殊的天体了吗？自从哥

白尼之后，人们再也不能同意任何形式的地球是宇宙中心的

观念了。因此，结论只能是：以太假说是不对的！

逊

-莫雷实验。近些

年来，利用激光使这个实验的­精­度大为提高，但是结论却没有

任何变化。

光速是不变的

理论工作的重要之点就在于它能从一些个别的具体实验

结果中抽取出具有普遍意义的结论。因为，特定的实验总是

在一些特定条件下完成的，只有依靠理论的抽象才能到达普

遍­性­。

上面的分析是用一些观测上的反例说明光线不服从经典

力学的速度合成律。从这些个别的结果中，能概括出什么普

遍的结论呢？这个结论就是光速不变­性­，即光速具有绝对­性­。

所谓光速的绝对­性­。指的是当光在真空中传播时，它的速度总

是一样的，其值与发光物体的运动状态无关。

·25·

应当再强调一遍，对一个普遍­性­的原理来说，我们在原则

上是不能说通过实验证明了这个原理的，因为普遍的原理总

是涉及无限多的具体情况，而在有限的时间里，我们只能完成

有限的实验。因此，与其说实验证明了光速不变­性­，不如说光

速不变­性­这个从科学实验中总结出来的规律与已有的实验结

果全都不矛盾。

应当再强调一遍，对一个普遍­性­的原理来说，我们在原则

上是不能说通过实验证明了这个原理的，因为普遍的原理总

是涉及无限多的具体情况，而在有限的时间里，我们只能完成

有限的实验。因此，与其说实验证明了光速不变­性­，不如说光

速不变­性­这个从科学实验中总结出来的规律与已有的实验结

果全都不矛盾。

者

K来看速度是

c，由观测者

K'来看，速度也是

c。

就象有许多地方我们不自觉地利用了经典速度合成律一

样，光速不变­性­也有实际的应用。用雷达探测目标的距离，就

是一个例子。如果雷达发出脉冲和收到回波的时间差是Δ

t，

那么，目标的距离就是

d =

0 0