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三、迈克耳孙—莫雷实验

按照一百多年前人们的认识，如果光是波，那么传播光波的介质就一定是“以太”。为了观测以太是否存在，1887年迈克耳孙与莫雷合作，在美国进行了所谓迈克耳孙—莫雷实验（见图1-8）。实验原理如下：

图1-8 迈克耳孙—莫雷实验原理示意图

就像你在无风日子骑自行车会感受到迎面吹来的“迎面风”一样，如果宇宙空间中存在以太，那么假设以太是以静止的方式平均分布的话，那么地球以每秒30公里的速度围绕太阳运动，地球就一定会遇到以每秒30公里速度迎面吹来的“以太风”。

就像你在奔驰着的敞篷汽车中去测量汽车上的风扇吹出来的风速时，“汽车的迎面风”一定会对风扇吹出来的“风扇风”的速度产生影响一样，在地球穿越宇宙空间时遇到的“迎面吹来的以太风”，就一定会对在地球上以不同方向发出的“地球上的以太风”的速度产生影响，因此如果你在地球上相对于地球迎面吹来的以太风的侧向、迎向、背离方向去测量地球上发出的以太风时（即测量地球上的光波的速度），那么你所测量到的光速应该是不同的。

下面，以通俗易懂的方式说明“迈克耳孙—莫雷实验”原理。

想象一下，有A、B两条速度一模一样的船在一条宽为1千米的河流上在同一地点同时出发航行。A船的任务是顺流而下1千米，然后再逆流返回原地。B船的任务是横渡1千米的河流，然后再横渡回来。因为顺流、逆流与两次侧向水流对船体的综合阻力影响会有微小差别，所以得到的实验结果是：假设A船用了30分钟完成了任务，那么B船就用了29分钟。因为地球相对于静止的以太运动产生的“以太风”，就如同是穿行在流动着的“以太河流中”一样，因此如果存在以太，那么在地球上的不同方向上去测量地球上的光波速度就如同测量A、B两条船向不同方向的航行一样，光速应该存在些许差异。

然而，迈克耳孙—莫雷实验却证明：无论你是侧向或顺逆方向去测量光速，所测得的光的速度都一模一样。在迈克耳孙—莫雷实验之后，科学界又经过多次不同方式的检测，最终得出了确定的惊人结论：宇宙中并不存在一个承载光波介质的“以太”。

光波不是以太的波动又是什么的波动呢？