物理学的空间层次与时间层次(物理学上一个美丽的错误)

19世纪末20世纪初，人类物理学不断取得突破，而这一切几乎都离不开对光的探索。

麦克斯韦方程组告诉我们，光以波的形式传播，速度为每秒30万公里。但在麦克斯韦方程组推导出来的光的计算公式中，并没有指定光的参照系，说白了，公式表明光不需要参照系，这完全颠覆了人们的传统认知。

物理学家们当然不会承认“不需要参照系的光速”，因为这意味着推翻了统治物理学界几百年的牛顿经典物理学。于是他们开始为光寻找参照系，以太的概念应运而生。

当时的物理学界认为，以太是绝对静止的参照系，光的参照系就是以太，光在以太中以光速传播。

但是以太的概念仅仅是一个假设，物理学家们并没有找到以太存在的证据，于是开始用实验来寻找并证实以太的存在。

迈克尔逊莫雷实验就是在这种背景下开始的，实验的目的并不是否定以太的存在，恰恰相反，他们也相信以太是存在的，实验本身就是为了寻找以太。

实验过程比较简单。如果以太是绝对静止的，那么由于地球在高速运动，就会有以太风吹过地球表面，再加上地球围绕太阳运转，如果刚顺着以太风飞行，测量到的光速就会变快。而如果光速的飞行方向逆着以太风，光的速度就应该变慢。

不过实验结果让迈克尔逊和莫雷两人有些不安，无论他们如何测量，得到结果都是：光的速度始终保持不变，也就是说以太是不存在的。

这个实验结果表明，光速是恒定的，它不需要参照系，也不需要传播介质。也就是说，即便是你以99%的光速飞行，对于静止在地面上的我来说，你身上发出的光的速度仍旧是光速，而不是199%光速。

迈克尔逊和莫雷一开始并不愿意接受这样的结果，毕竟牛顿经典物理学已经统治物理学界几百年了，当一种颠覆性的理论即将出现时，科学家也很难接受。

但反复的实验结果让他们不得不接受，两人最终也尴尬地承认了错误，认为以太根本就不存在。他们犯了一个错误，一个美丽的错误。本来是想证实以太的存在，结果却证实了以太是不存在的。

这种错误对于物理学界来说并非一无所获，反而会大大促进物理学的发展，也为之后爱因斯坦发现光，能量与物质之间的关系奠定了坚实的基础！