第550节
“我的想法是这样的。” “我们可以在两条光束的尽头各放置一面反光镜，如此一来，就像当初罗峰先生测定光速那样，两道光碰到反光镜后会发生反射，按照来时的方向返回分光镜。” “接着再在垂直光路的另一侧……也就是黑板的下方再放置一块观测屏。” “那么光束1便会先经反光镜m1反射、再经分光镜投射到观测屏。” “光束2同理，经反光镜m2反射再经分光镜投射到观测屏，与光束1形成干涉……” 小麦的思路显然要比休伯特·艾里完整许多，从动笔书写开始，他握着的粉笔便没有停下来过。 台下无论是大一、大四还是研一研三，所有人都聚精会神的看着小麦的演示。 哒哒哒—— 整个活动室内一片寂静，只有粉笔与黑板的接触声与小麦的解释声，连徐云都退到了一旁： “……接着我们再让实验仪器整体旋转90度，则光束1和光束2到达观测屏的时间互换，使得已经形成的干涉条纹产生移动。” “当整个仪器缓慢转动时连续读数，如果我们的设备精度很高，那么测出条纹移动应该是很容易的事情……” “……干涉条纹如果发生了移动，从实验中测出条纹移动的距离，就可以求出地球相对以太的运动速度，从而证实以太的存在。” 早先提及过。 现场的社员们除了布鲁赫这种个例之外，大多数都是自然科学的爱好者。 虽然他们掌握的知识纯度与深度无法和后世的同龄人相比，但基础的理科素养还是具备的。 因此随着小麦的板书逐渐填满黑板，台下也陆续有社员脸上露出了恍然的表情。 甚至还有不少人拿出笔记，一边记录下方案，一边带入数值计算了起来。 没错。 想必有些不丢脸同学也已经看出来了。 徐云这次引导格物社设计的实验，正是20世纪物理学大名鼎鼎的两大乌云之一…… 迈克尔逊－莫雷实验！ 这是1887年迈克尔逊和莫雷在老鹰那边做出来的一个著名实验，它的思路其实很简单，也就是徐云此前说过的那番话： 如果存在以太，则当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速，应该大于在与运动垂直方向测量的光速。 于是呢。 迈克尔逊和莫雷他们就搞出了这么个实验设备。 这个实验使用到的仪器并不复杂，从俯视图来看，总共分成四个模块： 光源位于俯视图的最左边，光路从左往右发射——在实际操作的时候，这个方向要与地球公转的方向一致。 光源右侧的位置上放着一块分光镜。 分光镜字如其名，就是可以将光线分开的镜子，也叫作分束镜。 它从材料的性质上划分是一种镀膜玻璃，在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜。 当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束。 迈克尔逊莫雷实验需要用到的分光镜的精度要求很高，它可以将光线分成继续向右的光束1，以及垂直向上的光束2——同样是俯视图的说法。 随后在光束1和光束2的末端再放置两块反光镜，光线抵达后便会原路返回。 早先说过。 地球公转的时候会有迎面吹来的‘以太风’，这个速度是30公里每秒。 因此在沿着公转方向上的光束1，到达m1和从m1返回的传播速度为不同的。 假设地球的速度是v，分光镜到反射镜的距离是d。 那么过去和回来的速度就分别是c－v和c＋v，相当于逆风和顺丰。 二者往返的时间则是： d/（c－v）＋d/（c＋v）。 而光束2由于和地球运转方向垂直，所以无论来还是回都会遇到以太风。 那么时间便是固定的： 2d/√（c^2－v^2）。 如此一来。 光束2和光束1到达观测屏的光程差就是： c（d/（c－v）＋d/（c＋v）－2d/√（c^2－v^2））。 有光程差，它们就一定会产生干涉条纹。 接着只要让实验仪器整体旋转90度，则光束1和光束2到达观测屏的时间互换，使得已经形成的干涉条纹产生移动。 这个改变的量也很好计算，高中物理就学过，是△l=2dv^2/c^2。 如此一来。 移动条纹数就是△l/λ。 迈克尔逊当时设计的干涉仪光臂长度为12米，最终理论上应该移动的条纹是0.37。 至于结果嘛…… 这样说吧。 迈克尔逊莫雷实验的目的是为了证明以太的存在，迈克尔逊和莫雷也是坚定的以太论支持者。 而这个实验在物理史上呢，又被称作小泊松实验…… 看到泊松二字，想必大家也都猜到了最终结果。 没错。 条纹别说0.37了，它压根动都没动。 本该证明以太的实验，反倒把以太给反杀了。 所以这个实验是物理史上的重大节点之一，也是后世那些否定相对论的民科口中必提的另一个实验： 不过比起充作民科‘理论支点’的斐索流水实验，迈克尔逊－莫雷实验在民科口中往往充当的是丑角。 标准术语一般是这样的： 【迈克尔逊－莫雷实验之所以0结果，是因为这个实验完全是错误的，它没有任何意义……】。 这种待遇有些像三国里的骷髅王袁术，基本上提到此人便离不开一句冢中枯骨…… 但实际上呢。 这些民科质疑的事情，物理史上早就有一堆人diss过了。 比如在迈克尔逊－莫雷实验结果公布后，当时许多人都认为这个实验谈不上决定性。 例如赫赫有名的洛仑兹，就曾经对实验的否定结果依然疑虑重重。 瑞利在1892年发表的一篇论文中则认为“地球表面的以太是绝对的静止还是相对的静止”，依然是一个悬而未决的问题。 他觉得迈克尔逊—莫雷实验的否定结果是“一件真正令人扫兴的事情”。 哦对了，还有在今天现场被男酮盯上的老汤。 这位开尔文勋爵死活不相信这个结果，就和得知了关羽已死的刘备一样，嘴里头嚷嚷着‘不可能，我以太论天下无敌’。 他在1900年的巴黎国际物理学会议上，甚至直接敦促莫雷和另一个叫做米勒的物理学家重做一次实验，否则就要起诉他们…… 在从迈克尔逊－莫雷实验公布结果到老爱发表相对论期间。 科学家在不同地点、不同时间重复了不知道多少次迈克尔逊－莫雷实验。 并且应用各种手段对实验结果进行验证，精度不断提高。 奈何结果依旧不变。 干涉条纹仿佛被耳根压住了一般，我自巍然不动。 而发现实验结果不变后，物理学家们又开始去找实验的弊端，却依旧无果。 可以这样说。 纵观物理学史，你就找不到几个能像迈克尔逊—莫雷实验被整个物理学界花小20年去倾力找bug的实验。 在这种情况下。 后世若是从某种未知的物质、或者微观角度去找茬那还好说点。 但那些民科却直接从字眼上去扣，例如什么少走了五分之一光路啊，没设立相对原点啊云云——这些其实早就被物理学界研究过不知道多少次了。（吐槽一下抖音的算法，我最近看了几个民科博主，现在主页全是民科了，真的看得人高血压……） 民科真正说对的其实只有一句话，那就是老爱提出的光速不变确实还只是假说而非原理。 但问题是这个假说虽然没有真正的、可以盖棺定论的实验证明，但它在和其他理论的争论中却同样没有败过。 至少在徐云看来。 一个假说在被普遍接受之后，在应用它的时候，其实就和原理没啥区别了。 很多场合下，抠字眼是一种很无趣的行为。 就像纯净水和矿泉水是两个概念，但当你叫朋友去买瓶矿泉水的时候他买了瓶纯净水，你和他说买错了水试试？ 真这样说，朋友都迟早得离你而去。 视线再回归现实。 看着黑板上密密麻麻的板书，徐云又瞥了眼一脸憨笑的小麦。 心中不由冒出了一股感慨。 不愧是能推导出麦克斯韦方程组的挂壁，数学上的敏感性实在是太强太强了。 要知道。 迈克尔逊—莫雷实验的设备虽然简单，但要想通干涉条纹变化的环节却绝非易事。 只能说这段时间在徐云和高斯的调教下，小麦的成长速度达到了一个极其恐怖的程度。