狭义相对论诞生的前夜，“以太”的概念差点“锁死”现代物理学

以太，相信很多人都听说过这个概念，尤其是对爱因斯坦相对论诞生过程比较了解的人，更是对“以太”的概念再熟悉不过了。

在爱因斯坦提出相对论之前，以牛顿经典力学为基础的绝对时空观统治着整个物理学界，当时的物理学界大佬视“经典力学”为“神明”，根本不会去质疑经典力学是否真的正确，也没有质疑的理由，因为经典力学已经统治物理学界几百年了，而且看起来可以“上天入地”，怎么可能怀疑呢？

以太的概念由来已久，不过这里所说的以太是为了调和麦克斯韦方程组与经典力学之间的矛盾而产生的，是近现代物理学的概念。

在物理学家们对牛顿的绝对时空观深信不疑时，麦克斯韦方程组横空出世，给绝对时空观出了一道难题。

按照绝对时空观的诠释，万事万物的运动速度都是相对的，没有绝对速度的存在。不过在麦克斯韦电磁理论中，有一个公式表明，光速好像是个例外，光速不需要参照系，它只与真空的磁导率和介电常数有关。

说白了，光速是绝对的，相对于任何物体（不管运动与否）都保持不变。

这下麻烦了：麦克斯韦电磁理论竟然与统治物理学界几百年的牛顿经典力学矛盾？

物理学家决不允许这种事情发生，于是他们坚决捍卫牛顿经典力学，想尽各种办法调和两者之间的矛盾，开始了“左右逢源”！

以太的概念应运而生。

物理学家们假设一种叫做“以太”的东西存在于宇宙每个角落，它没有质量，可以绝对渗透宇宙空间，同时以太也是绝对的参照系，绝对静止，其他任何物体都相对于以太运动。

以太的这种特性很好地协调了麦克斯韦电磁理论与牛顿经典力学之间的矛盾，也普遍被当时的物理学界接受。

物理学家也开始欣喜若狂，认为当时的物理学大厦已经基本完成，之后的发展只需要进行小修小补就可以了，不会有什么大的修改或者发现了。

但没想到的是，当时并不被物理学家们很重视的“两朵乌云”其中之一，彻底颠覆了牛顿经典力学下的绝对时空观。

“这朵乌云”就是迈克尔逊莫雷实验（实验过程不再详述），这个实验表明了一点：光速是绝对的，即使相对所谓的“以太”，光速也没有任何改变。

这就奇怪了：如果说以太是绝对静止的参照系，其他任何物质在不同运动状态下测量到的速度肯定是不同的，但光显得很特别，无论在何等状态下测量，光的速度就是恒定保持不变。

当时的物理学家们对于迈克尔逊莫雷实验深表怀疑：他们不相信一个实验就能推翻刚刚建立起来的物理学大厦，这种怀疑很正常，毕竟连迈克尔逊莫雷本人也怀疑是不是实验本身出了问题！（可见当时的经典力学在物理学界的统治地位）

于是，迈克尔逊莫雷反复做了几次实验（其他物理学家也做过类似实验），但结果仍旧没有任何改变：光就是傲慢地保持不变！

但经过几百年才建立起来的以经典力学为基础的物理学大厦岂能因为一个实验而轰然倒塌？当时的物理学界坚持认为迈克尔逊莫雷实验是错误的，一定是实验过程出现了某些纰漏，迈克尔逊甚至到死也不相信实验结果！

但无论如何，科学是严谨的，物理学家不可能对实验结果视而不见。于是又开始了“左右逢源”。

其中洛伦兹是左右逢源的“好手”，他也不愿意抛弃“以太”的概念，这样解释：在测量光速的过程中，测量者相对于以太有一定的运动速度，于是长度发生了变化（收缩），由此抵消了光在不同方向上产生的差异。

但是，结果还是治标不治本。随着类似实验越来越多，测量结果越来越精确，以太这个绝对静止的参照系带来了越来越多的矛盾，人们开始怀疑以太是否真的存在，毕竟以太的概念一开始就是假设的，看不见摸不着。而迈克尔逊莫雷实验本身是真实存在的，人们没有理由不怀疑以太是否存在。

但没有办法，牛顿的绝对时空观在当时的物理学家心目中是如此的根深蒂固，以至于物理学界很难因为一个实验彻底推翻刚刚建立起来的物理学大厦。

必须要有一个具有颠覆性思维的大脑出现，而爱因斯坦恰恰具有这种大脑。

爱因斯坦用“奥卡姆剃刀”一下把“以太”咔嚓掉了，结果就是：所有问题都解决了！

在爱因斯坦看来：既然一切的一切都是因为以太的概念导致了，而这个概念本身又是假设的，为什么不能抛弃以太的概念，重新建立起一套更完整的物理学体系呢？

于是，基于“光速不变原理”和“相对性原理”两个前提（其实也是两个假设），狭义相对论应用而生，绝对时空观彻底被颠覆，相对时空观问世！

事实上，当时的几个物理学家已经马上触摸到狭义相对论了，比如说庞加莱，只是他不愿意放弃以太的概念，结果就是遗憾地与狭义相对论失之交臂！

这里还要强调一点，任何科学理论都是建立在假设的基础上，只要你的假设能够自洽，而且能够比别的假设更好地诠释大自然现象，就是好的假设。但是假设必须越少越好，因为假设越多，出错的几率就越大。

狭义相对论的建立也是建立在两个假设的基础上。既然是假设，那你就有理由不相信：干嘛非要相信假设的东西呢？同时，你也完全可以提出自己的假设来代替爱因斯坦的假设，但前提是你的假设必须更完美才行，不然别人为何要相信你的假设呢？

但是，为什么一百多年过去了，科学家越来越相信狭义相对论呢？

答案很简单：狭义相对论经受住了科学家们的各种考验，在不断的验证过程中，狭义相对论的地位也越来越坚固！