以太漂流又稱以太漂移。在古希臘，以太（Ehter）指的是青天或上層大氣，17世紀時，法國科學家笛卡爾最先將以太引進科學，並賦予它某種力學性質。後來，以太又在很大程度上作為光波的荷載物，同光的波動學說相聯繫。
基本介紹
- 中文名：以太漂流
- 別稱：以太漂移
- 以太含義：指的是青天或上層大氣
- 人物：邁克耳孫、莫雷
研究歷史,實驗結果,
研究歷史
如果確實有以太存在，那么最好是假定它相對於太陽靜止而相對於地球運動，因為只有這樣才能很好地解釋光行差現象。如果以太相對於地球運動，那么我們就應該可以通過某種方式探測出來。1879年，著名物理學家麥克斯韋提出了一種探測方法：讓光線分別在平行和垂直於地球運動方向等距離地往返傳播，平行於地球運動的方向所花的時間將會略大於垂直方向的時間。
1881年，麥可遜設計了光的干涉儀，利用了“零點法”，從干涉儀分別向平行和垂直與地面的方向發射兩束光，並在相同距離上放置反射鏡，將光線反射到干涉儀上。根據理論計算，如果地球真的是在以太海洋中自轉的，那么平行於地球運動的方向所花的時間將會略大於垂直方向的時間，那么在光被反射回來是，兩束光必然產生0.04條幹涉條紋。然而干涉現象總是沒有出現，這證明了以太相對於地球的運動速度是零（以前理論一直認為以太是靜止於宇宙中的）。1884年他和化學家莫雷合作，提高幹涉儀的靈敏度，得到的結果仍然是否定的。1887年他們繼續改進儀器，光路增加到11米，花了整整5天時間，仔細地觀察地球沿軌道與靜止以太之間的相對運動，結果仍然是否定的。
為了證明以太的存在，1887年，邁克耳孫、莫雷一起設計了邁克耳孫-莫雷干涉實驗，他們設計的實驗靈敏度足以探測到地球繞太陽運行的速度30千米/秒以太風漂移的速度。但令他們失望的是實驗結果未能證明以太存在，測得的光速與儀器的運動方式無關，以此實驗結果為基礎之一，愛因斯坦的狹義相對論被廣泛接受。自那以後，類似的實驗進行了多次，正式的結論是空間沒有以太，但不是每個人都心甘情願地吞下這一“苦果”，1902年，希克斯公布了他對邁克耳孫-莫雷干涉實驗研究得出以太風以每秒8千米的速度掠過地球，幾年後，邁克耳孫以前的同事米勒重新進行了實驗，也得出以太風為每秒8千米的結論，他與莫雷再一次做此實驗又獲得相同結論，但實驗的誤差範圍比以前的實驗小了很多。1921年，米勒將他們的實驗結果呈送給愛因斯坦，愛因斯坦認為這些實驗可能因為作用儀器稍有溫度上的差異而導致錯誤的結論，並說：“上帝是難以捉摸的，但他不懷惡意。”因此，米勒在海拔1800米的威樂遜山雪峰上重做此實驗，其結果與邁克耳孫和莫雷在凱斯技術學院較溫暖的地下室所做的實驗結果一樣。
義大利國家核物理研究所的康索里認為，既然20世紀所做的一些干涉實驗顯示可測出以太風，他決定進行一次帶有決定意義的現代化的以太漂移實驗。他們在德國洪堡大學對邁克耳孫-莫雷干涉儀作了改進，利用雷射在兩個呈直角的藍寶石腔室中來回穿行，腔室的大小與雷射的波長做到兩者在一非常準確的頻率發生共振。此實驗不間斷地進行了一整年。以太的存在將使兩腔室之間的共振頻率產生差異，這是因為一年中地球環繞太陽的運動導致以太風相對於地球不斷改變其取向，從而改變了雷射在腔室中的運動速度。在實驗結束時，科學家們發現共振頻率之差不到1赫茲。以太的存在再一次被否定。
但康索里堅持要進行這項實驗，他認為到目前為止，這些藍寶石腔室里的實驗都是在光穿越高度真空是進行的，康索里和他的同事科斯坦佐建議在腔室里填充有一定密度的氣體，如二氧化碳，來重複在洪保大學所做的實驗。這將使用權在腔室內傳輸的光速減慢，有可能得出不同的實驗結果。康索里認為，在真空中進行實驗時，對各個方向傳播的光波，即使存在以太，也不會顯示出光速上的差異，但他指出，某些理論，如量子場論便預見，在有一定密度的氣體媒質中傳播的光線是能觀測到不同方向看來像是有不同速度的，其影響的程度賴於媒質的折射率和相對於以太的運動方向。
康索里認為，當地球在以太風中運動時，充氣干涉儀-臂中之光線將比另一臂中之光線傳播得快，光線傳播所經媒質越稀薄，地球的運動速度相對於任何以太的影響就越小，如果以太存在，康索里預期腔室之間的頻率差異將會有跳躍式的增長。實驗的建立和一年的運行費用共約20萬美元，康索里認為是值得的，因為這裡帶有決定性的現代化以太漂移實驗。如果仍未探出以太存在，即可將關閉此類實驗最後的窗戶。這是一個實施起來難度很大的實驗，欲在連續進行觀測的幾百天內保持足夠穩定的頻率，只有將腔室冷卻到接近絕對零度才有可能，但此溫度下，引入腔室的氣體將被凍結；需要採取很機巧的方法來克服這一困難，但參與此實驗的洪堡大學的一物理學家小組考慮挑戰這一難度。
實驗結果
如果實驗證明空間確實充斥以太，對物理學來說會產生什麼樣的影響呢？康索里等人認為致少有三個問題與此有關：
（1）愛因斯坦的狹義相對論只不過是洛侖茲學說在真空狀態下的特例，戴在愛因斯坦頭上的桂冠應移到洛侖茲的頭上。
（2）信息傳遞速度有快於光速的可能。若宇宙中存在以太做為絕對存照系或“優先”參照系，則快於光速的信息傳遞是能夠出現的，康索里認為，若有一個優先參照系，便能說明為什麼物理學家們能用量子糾纏在亞原子粒子之間建立起聯繫，而不論它們相距多遠都能瞬間互相影響
（3）以太的存在還意味著物理學中最基本的方程之一，Dirac（狄拉克）方程需要調整。該方程是描述光與物質作用的最好方程，它說明相對論定律是如何影響個別電子的性質。該方程之所以重要是因此光線經過非真空的任何媒質的通行有賴於光與該媒質中電子的作用。正因這一作用使光速變慢下來並給出媒質折射率。實際上Dirac方程是不允許穿行於同一媒質內各個方向的光線有不同的傳播速度的。
不少科學家懷疑現代化的以太漂移實驗是否能夠證明以太的存在，但康索里堅定地認為既然剩有一個小的實驗視窗，就值得我們去探究這一視窗，甚至愛因斯坦也同意我們這么做
