叁、邁克耳孫—莫雷實驗

　　按照一百多年前人們的認識，如果光是波，那麼傳播光波的介質就一定是“以太”。爲了觀測以太是否存在，1887年邁克耳孫與莫雷合作，在美國進行了所謂邁克耳孫—莫雷實驗(見圖1-8)。實驗原理如下：

　　圖1-8 邁克耳孫—莫雷實驗原理示意圖

　　就像你在無風日子騎自行車會感受到迎面吹來的“迎面風”一樣，如果宇宙空間中存在以太，那麼假設以太是以靜止的方式平均分布的話，那麼地球以每秒30公裏的速度圍繞太陽運動，地球就一定會遇到以每秒30公裏速度迎面吹來的“以太風”。

　　就像你在奔馳著的敞篷汽車中去測量汽車上的風扇吹出來的風速時，“汽車的迎面風”一定會對風扇吹出來的“風扇風”的速度産生影響一樣，在地球穿越宇宙空間時遇到的“迎面吹來的以太風”，就一定會對在地球上以不同方向發出的“地球上的以太風”的速度産生影響，因此如果你在地球上相對于地球迎面吹來的以太風的側向、迎向、背離方向去測量地球上發出的以太風時(即測量地球上的光波的速度)，那麼你所測量到的光速應該是不同的。

　　下面，以通俗易懂的方式說明“邁克耳孫—莫雷實驗”原理。

　　想象一下，有A、B兩條速度一模一樣的船在一條寬爲1千米的河流上在同一地點同時出發航行。A船的任務是順流而下1千米，然後再逆流返回原地。B船的任務是橫渡1千米的河流，然後再橫渡回來。因爲順流、逆流與兩次側向水流對船體的綜合阻力影響會有微小差別，所以得到的實驗結果是：假設A船用了30分鍾完成了任務，那麼B船就用了29分鍾。因爲地球相對于靜止的以太運動産生的“以太風”，就如同是穿行在流動著的“以太河流中”一樣，因此如果存在以太，那麼在地球上的不同方向上去測量地球上的光波速度就如同測量A、B兩條船向不同方向的航行一樣，光速應該存在些許差異。

　　然而，邁克耳孫—莫雷實驗卻證明：無論你是側向或順逆方向去測量光速，所測得的光的速度都一模一樣。在邁克耳孫—莫雷實驗之後，科學界又經過多次不同方式的檢測，最終得出了確定的驚人結論：宇宙中並不存在一個承載光波介質的“以太”。

　　光波不是以太的波動又是什麼的波動呢？