以太论简介

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在古希腊时期，以太被视为青天或上层大气，有时也被用来表示天体空间中的物质。17世纪，笛卡儿引入了以太这一概念，并赋予它力学性质，认为物体之间的作用力是通过以太传播的。胡克提出了光波的概念，惠更斯进一步发展了这一理论，并认为光波的媒介是以太，同时也将引力视为以太传播的结果。牛顿也认为引力、电、磁力等现象都与以太相关。

然而，18世纪以太理论逐渐衰落。法国的笛卡儿主义者反对超距作用，否定牛顿的引力定律。牛顿的追随者对此提出强烈反对，天体力学的实验也证明了引力与距离平方成反比的关系。光的波动说和电磁以太的概念遭到了抛弃。

19世纪，以太理论在光学领域得到了复兴和发展。杨用光波的干涉解释了牛顿环，提出了光波为横波的新观点，解决了光的波动说长期未能解决的偏振现象的解释问题。菲涅耳使用波动说解释了光的衍射现象，提出了惠更斯-菲涅耳原理，并通过计算得出衍射图样，解决了光的直线传播问题。他还进一步解释了光的双折射现象，并提出了著名的反射光和折射光振幅公式。这些发展使以太理论得以复兴，并在物理学中取代了粒子说。

然而，以太理论在发展中也面临了诸多疑点。例如，若光波为横波，则以太应具有弹性，但为何没有阻力？此外，弹性媒质中通常存在纵波，但实验并未观测到纵波。同时，不同频率的光在折射率上的差异也引发了关于不同频率的光需要不同以太的疑问。这些问题在法拉第、麦克斯韦和洛伦兹的电磁学理论中得到了解决。法拉第引入了力线概念来描述电磁作用，提出了原子可能由力线场聚集在点状中心的理论。麦克斯韦提出了以太中的位移电流概念，并给出了描述电磁场的麦克斯韦方程，从中推导出电磁场扰动以波的形式在真空中传播的速度，与当时测得的光速相符。赫兹通过实验证明了电磁波的存在，统一了电磁理论与光波的性质。

19世纪90年代，洛伦兹将物质的电磁性质归因于与原子相关的电子效应，将以太与真空中的以太在密度和弹性上进行了比较，并指出物体运动时并不带动其中的以太运动。他进一步提出了关于运动物质中光速的公式，解决了不同频率的光需要不同以太的困难。这些理论解决了以太遇到的三大困难，但也带来了新的问题，如以太除了荷载电磁振动之外，是否还存在其他运动和变化，以及以太作为绝对参考系的观点被迈克耳逊等人的实验结果所否定，导致相对论原理的普遍接受。

尽管在20世纪初，仍有物理学家试图挽救以太论，但在狭义相对论确立之后，以太论最终被物理界所抛弃。人们认识到法拉第、麦克斯韦和洛伦兹的电磁场论本身就是物质存在的一种形式，场可以在真空中以波的形式传播，无需借助于以太。场论取代了以太论，成为物理学中描述电磁现象的基本框架。

量子力学的建立进一步否定了以太论，人们发现微观粒子如原子、电子、质子、中子、光子等具有波粒二重性。波动性作为物质运动的基本属性，超越了将波动理解为必须在某种媒介物质中进行振动的狭隘观点。以太论虽被否定，但它在物理学发展过程中发挥了重要的促进作用，为后来的理论发展奠定了基础。

以太是一个历史上的名词，它的涵义也随着历史的发展而发展。在古希腊，以太指的是青天或上层大气。在宇宙学中，有时又用以太来表示占据天体空间的物质。“以太”是经典力学中曾经占统治地位几百年的一个观点和基石，后来被证明其存在的实验的反向结论而被戏剧性地否定。