每每仰望星空，你是否曾想過，聲音的傳遞需要介質(zhì)，那光的傳遞是否也需要介質(zhì)呢，如果需要，那這個(gè)介質(zhì)又會是什么呢。

以太（Aether），是古希臘人創(chuàng)造出的一個(gè)概念，而早在古希臘哲學(xué)產(chǎn)生之前，古希臘詩人赫西阿德（Hesiod）就已在《神譜》中提到了“以太”，而此時(shí)的以太，指的是更高一層的大氣。

后來，巴門尼德（Parmenides of Elea）和赫拉克利特（Heraclitus）曾談到以太，巴門尼德認(rèn)為以太是一種實(shí)體的存在；而赫拉克利特認(rèn)為世界的本源是火，而火的變化與運(yùn)動、火與萬物 的相互轉(zhuǎn)化是有規(guī)律的，這一規(guī)律叫做“邏各斯”，而以太，就是和“邏各斯”相連的東西。赫拉克利特的想法對提出了“種子說”的古希臘哲學(xué)家、原子唯物論的思想先驅(qū)阿那克薩戈拉（Anaxagoras）產(chǎn)生重大影響，其直接將以太等同于火。

圖2：

而到了亞里士多德（Aristotle）的時(shí)代，他認(rèn)為以太是土、火、氣、水之外的第五種元素，而土在水中，水在氣中，氣在火中，火在以太中，這些構(gòu)成了整個(gè)宇宙，而以太處在宇宙的最高處。以太的哲學(xué)思想在托勒

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密（ClaudiusPtolemaeus）的宇宙體系中達(dá)到頂峰，。托勒密繼承亞里士多德思想，把宇宙看成一種有等級的體系，這主要體現(xiàn)在它們的物質(zhì)構(gòu)成中：地上物體由土、火、氣、水四種元素組成，而天上物體由透明無重量的以太構(gòu)成。

而隨著1543年哥白尼（Nikolaj Kopernik）的《天體運(yùn)行論》的發(fā)表，人類科學(xué)開始擺脫宗教束縛，而走在當(dāng)時(shí)科學(xué)最前沿的，便是天文學(xué)和光學(xué)。1664年，笛卡爾（René Descartes）首次將以太應(yīng)用于科學(xué)中，力圖用以太—旋渦理論解釋宇宙中一切事物及運(yùn)動，但這一理論既沒有運(yùn)用其自己倡導(dǎo)的數(shù)學(xué)方法，更沒有實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果的支持，因此以太—旋渦理論只能屬于自然哲學(xué)的假說，算不上科學(xué)的理論。盡管如此，

在當(dāng)時(shí)神學(xué)統(tǒng)治和教會勢力十分強(qiáng)大的背景下，以太—旋渦理論在避免與教會發(fā)生沖突的前提下為哥白尼日心理論的立足提供了依據(jù)。并且其理論是建立在笛卡爾的機(jī)械論與動力學(xué)思想的基礎(chǔ)上的，為后世科學(xué)發(fā)展提供了方法論思想。而后，胡克（Robert Hooke）則認(rèn)為，光是發(fā)光體微粒的小振幅的快速振動，它沿 直線向四面八方傳播，通過彌漫的均勻媒質(zhì)，穿過透明物體，其速度無比大但不一定無限大。而惠更斯（Christiaan Huyg（h）ens）明確提出了光的波動說。他認(rèn)為光的運(yùn)動不是物質(zhì)微粒的運(yùn)動而是媒質(zhì)的運(yùn)動即波動，光通過的這種媒質(zhì)不是空氣，而是“以太”。而他們對于光的認(rèn)識也更多的在于光的波動說上。

而光的粒子說的支持者，牛頓（Isaac Newton）則對光的波動說進(jìn)行了反駁。第一，波動說不能很好解釋光的直線傳播。如果光是波動的話，光波也會像聲波一樣繞過障礙物，但我們沒有觀察到這種現(xiàn)象；第二，波動說不能解釋冰洲石的雙折射現(xiàn)象，即當(dāng)一束光線從空氣傳入冰洲石之類的晶體媒質(zhì)之內(nèi)時(shí)，便分為兩束不同的折射光：一束為平 常光，它遵循笛卡兒定律，而另一束則為非常光，它不受該定律的限制。盡管如此，牛頓在1675年給奧爾登堡的一封信中，闡述了他對以太的看法：“以太”的結(jié)構(gòu)和空氣相似，但稀薄得多，精細(xì)得多，而且更有彈性?！耙蕴庇芍黧w及附屬部分組成，主體較遲鈍，附屬部分以太氣精較靈活，電、磁和重力都與以太相關(guān)。而光既不是以太，也不是以太的振動，而是從發(fā)光物體傳播出來的東西。光和以太相互作用，以太使光折射而光使以太發(fā)熱，最稠密的以太作用也最強(qiáng)。

受到牛頓的巨大影響，光的波動論受到冷落。直到十九世紀(jì)初，托馬斯·楊（Thomas Young）向英國皇家學(xué)會提交了一篇為惠更斯光的波動論辯護(hù)的論文，波動論又重新回到大眾視野中。而后的1815年法國工程師菲涅爾（Augustin-Jean Fresnel）發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象，又經(jīng)歷了數(shù)年的嚴(yán)密數(shù)學(xué)論證，將光的波動論發(fā)展到近乎圓滿。

時(shí)至1850年，法國物理學(xué)家傅科（Jean-Bernard-Léon Foucault）測出光在水中的傳播速度比在空氣中小，這同牛頓從發(fā)射論所推導(dǎo)出的預(yù)測相反，從而宣告波動論的完全勝利。自此，牛頓的經(jīng)典物理學(xué)被打開了缺口，而以太也成為了科學(xué)研究中的一個(gè)重要對象并形成了“以太學(xué)”。同時(shí)人們也提出了疑問：地球與以太的相對運(yùn)動是什么樣的？十九世紀(jì)以來各國物理學(xué)家都做出了各種各樣的實(shí)驗(yàn)，而其中，1887年邁克爾遜（Albert Abraham Michelson）與莫雷（E·W·Morley）做出的“以太漂移”實(shí)驗(yàn)得到了與理論預(yù)測相反的結(jié)果，震驚科學(xué)界。

十九世紀(jì)中，許多理論都是基于以太觀念表述出來的，如麥克斯韋（James Clerk Maxwell）認(rèn)為空間存在著電磁現(xiàn)象借以產(chǎn)生的處于運(yùn)動中的以太物質(zhì)。根據(jù)他的唯象理論，以太圍繞力線旋轉(zhuǎn)而形成了一個(gè)個(gè)渦元，在各渦元間存在著相互作用，他以此說明電磁運(yùn)動規(guī)律，并在次基礎(chǔ)上運(yùn)用數(shù)學(xué)方法提出了電磁場方程組，即麥克斯韋方程組。

時(shí)至二十世紀(jì)初，物理學(xué)迎來了井噴式發(fā)展，傳統(tǒng)的以太觀點(diǎn)，即電磁波的傳播需要一個(gè)“絕對靜止”的參考系，當(dāng)參考系改變，光速也改變的觀點(diǎn)在愛因斯坦（Albert Einstein）的狹義相對論的問世后受到了有史以來最大的沖擊，以狹義相對性原理與光速不變原理為基礎(chǔ)的狹義相對論的提出，闡釋了光以太是多余的。人們自此接受了電磁場本身就是物質(zhì)存在的一種形式的概念，而場可以在真空中以波的形式傳播。1920年，愛因斯坦在萊頓大學(xué)做了一個(gè)“以太與相對論”的報(bào)告，試圖調(diào)和相對論和以太論。他指出，狹義相對論雖然不需要以太的概念，但是并未否定以太，而根據(jù)廣義相對論，空間具有物理性質(zhì)，在這個(gè)意義上，以太是存在的。他甚至說，根據(jù)廣義相對論，沒有以太的空間是無法想像的。愛因斯坦所說的“以太”其實(shí)是廣義相對論中的度規(guī)場，并不具有物質(zhì)性。隨著量子力學(xué)的建立使人們認(rèn)識到粒子與波實(shí)為一個(gè)硬幣的兩面。那種僅僅把波動理解為某種媒介物質(zhì)的力學(xué)振動的狹隘觀點(diǎn)已完全被沖破。自此物質(zhì)以太被主流物理學(xué)家所拋棄。而對于以太的部分思想仍存在著，如不存在超距作用，不存在絕對空虛意義上的真空等。

?時(shí)至今日，我們?nèi)圆荒苷f以太是絕對存在或不存在的，人類對于以太的理解與認(rèn)知，自古希臘時(shí)期的哲學(xué)理解到之后引入到物理學(xué)中，人們圍繞著以太這一看不見，摸不著甚至可能不存在的事物展開了長達(dá)數(shù)千年的思考與研究。我認(rèn)為，以太是否存在對于人類來講也許已不是重要之事，而這長達(dá)數(shù)千年，跨越時(shí)代的思考，天才們思維上的碰撞，人類不斷追求和接近真理的過程，以及這一過程中積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，才是以太所帶給人類最珍貴的東西。

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