转帖： 《文盲正侃时间史第一部【物理正传】》

柳之心

　　频率。迈克尔逊如示家珍地说出一个词。

　　是的，光的频率！莫雷接过来为我们讲了一个故事。

　　那一年我17岁，她也17岁,……

　　停！你本人的故事我不想听了。

　　对不起台词背错了我咽回去。其实我要讲的是一个超级玩家。莫雷正色道。

　　托马斯?杨。

　　停！双缝实验是吧？这个故事俺们听过！

　　但是，你知道怎样才能把这个游戏玩成功吗？莫雷问完，见咱俩大眼瞪小眼，接着说道，托马斯?杨玩的这个游戏，不是随便玩玩就能玩好的，要看到光干涉的美丽条纹，是有条件的：只有两列光波的频率相同、相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，很难具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。这就是为什么要强调“相同频率”。

　　哦，我想起来了，这个，俺们在发现光波是横波那段学过。两道以上的波合并，波峰与波峰重合、波谷与波谷重合，也就是“相位”相同，则波的能量加强；如果波峰与波谷交错，也就是“相位”不同，则波的能量相互减弱。是吧？你兴奋地抢答道。

　　对呀！小鬼蛮聪明嘛，莫雷赞许地摸摸你的头。接着说道：

　　同样频率的两道光波重合，如果在起始点“相位”相同，那么在之后的旅途中，它们一直是相互加强状态，表现为亮度叠加；反之，在起始点“相位”不同，则始终是相互减弱状态，表现为亮度削减。

　　迈克尔逊接过来说，你滴明白？哦，不明白，好，我直说了吧：

　　从同一个光源发出的光，频率相同，如果把这样一束光分成两束，让它们速度不同，就能造成它们的相位不同（步调不一致），这时再让它们合成一束光，那么，频率相同、相位不同，就像托马斯?杨玩的游戏那样，就可能发生干涉，有干涉就会有条纹……明白了？只要产生较为明显的条纹，就能反证光速产生了变化！

柳之心

　　那，怎样才能让这两束光速度不同呢？你嘴里含着食指，眼神迷惘而又真诚地问道。

　　这个简单啊，让这两束光朝不同方向跑，一束顺着地球运动的方向，一束跟地球运动方向垂直，再分别反射回来，合成一束，不就OK了？一向以严谨著称的迈克尔逊笑眯眯地说。

　　哦？哦！那就让我们大家立刻开始这段游戏吧！咱俩迫不及待了。

　　子曰，心急吃不了热豆腐。咱先把玩具凑齐再说。迈克尔逊和莫雷一边准备玩具，一边絮絮叨叨地讲解。

　　我们打算这样玩，听好了。玩具有这几样：

　　一个光源，名叫小亮，它可以发出一束光。

　　三块著名的镜子，阴阳镜，对同光反射一半，透射一半，负责分光；魔镜、风月宝鉴，它俩互相垂直，负责反光。

　　还有一样东西，就是托马斯?杨玩的三块板之一，当然得要没弄坏的那块，它叫杨老板。

　　OK，玩具凑齐，它们组成一个大玩具，叫迈克尔逊干涉仪。GO！

柳之心

　　游戏流程：

　　小亮发出一道光，被阴阳镜分成两束，一束射到风月宝鉴上，一束射到魔镜上。光被魔镜、风月宝鉴反射回来，合成一束，投射到杨老板上。

　　Gameover。

　好的，现在我们来看看，这两束光的发射方向不同，速度有啥不一样。

　　我们把魔镜背面对准地球公转的方向，按照牛顿理论，射到魔镜上的光速（红色）就是C+30KM/秒，由魔镜反射出来的光（蓝色）速就是C-30KM/秒。

　　风月宝鉴跟魔镜垂直，接收和反射的光是垂直于地球公转方向，不涉及到与地球公转速度叠加，所以射到风月宝鉴上的光和它反射出来的光速度都是C。

　　现在，风月宝鉴和魔镜反射回来的的两束光合为一体。

　　哦，我知道了，因为这两束光，它们频率相同，但速度不同了，所以相位就会不同，就会导致干涉、产生条纹，从而一举证明牛顿和以太的胜利！你兴奋地抢答道。

　　呵呵，小鬼很有思想嘛。迈克尔逊笑道，理论上，小鬼说得不错，但实际上，由于镜面距离啊，两束光透过玻璃的折射啊、反射啊、光程差啊等因素，也会产生干涉条纹。这些条纹，是由于设备条件所产生的“误差”条纹，虽然可以计算出来，从观察结果中剔除出去，但毕竟，我们真正要观察的干涉条纹也不是太明显，再加上可能的测量误差，这样得出的结果，还是底气不足。

　　那咋办啊？我们不是白忙乎了？这回咱俩真着急了。

　　莫急莫急，有一个十分稳妥的办法。并且非常简单。莫雷说着，脸上泛起神的微笑。

　　快说吧别卖关子了。咱俩急得跳了起来。

　　我们记录好第一次观测的条纹数据，把设备直接转动90度，这次让风月宝鉴背对地球公转方向。莫雷把“直接”两个字咬得很重。

　　迈克尔逊接着说，由于设备上所有的部件，我们都没做任何调整，只是把它转动了一个方向而已，所以，即使设备本身有什么误差，这个误差总不会变吧？

　误差固定，而两束光的方向却颠倒了，这会让条纹产生有规则的移动。

　　听明白了吧，设备的“固定误差”可以不管了，我们只需要对照两个不同方向的条纹“移动”就OK了。

柳之心

　　综合这台设备的各种因素，按照以太理论，我们已经算好了，条纹将移动0.4条！虽然这个量听起来不大，但足够精确测量了。

　　莫雷接过话头说道，其实，这个实验，迈克尔逊在1881年已经做过一次，但没有观测到满意的结果。我们认为那是设备精度不够造成的。

　　这次，我们这台设备在精度考虑上可以说是无微不至，甚至连外部环境配置都狠苛刻，为了防止地面振动的影响，我们专门弄来一块大石板，把这块大石板漂在水银槽里，咱们的设备就放在这块大石板上。

　　现在设备的精度达到亿分之一！是不是很变态啊？莫雷自豪地笑道。

　　只要这个移动与理论预测相符，就证明以太存在，光速相对以太固定，那么牛爷就和平解决了跟麦爷的人民内部矛盾，从胜利走向胜利！

　　如果实验结果是设想的这样，我们就可以在杨老板身上分别看到两个方向的干涉条纹——动感的哟！

柳之心

　　自从上次跟托马斯?杨玩过之后，杨老板就一夜成名，他一直梦想着做一匹无忧无虑的斑马。现在，身披动感条纹，是他的新理想。

　　此刻，我们共同的梦想就在眼前。

　　迈克尔逊、莫雷、咱俩，和杨老板一起期待这一神奇而伟大的时刻。

　　那美丽的动感条纹会不会在杨老板那方正平整的身体上如约出现？

　　放心吧，一定会的！

　　说出这句信心爆棚的话后，我们心中有些忐忑。

　　

　　地球无怨无悔地以30KM/秒的速度在以太中穿行。

　　小亮朝阴阳镜射出一束明媚的光。这束光与地球穿行的方向垂直，速度是C。

　　阴阳镜将这束光的一半放行，分给风月宝鉴，另一半反射给魔镜。

　　两面镜子反射回两道不同速度的光。

　　两束速度不同的光合成一束，射向杨老板……

　　我们把设备转动90度。

　　上面的过程重演……

　　Ladies and乡亲们，现在，就是见证奇迹的时刻！

　　我们一起睁大了眼睛。

　　没有移动。

柳之心

　　我们一起擦了擦眼睛，还是没有移动。

　　于是我们一起傻眼了。

柳之心

　　再来一遍！

　　我们又一起擦了擦眼睛，擦大劲了，眼前金星有了，但移动没有。

　　……

柳之心

　　这大概是一起普通的交通肇事，这个这个大概是巧合……可能是今天天气不太好、太不好或者太好，也许以太的状态有些特殊，或者是其他别的什么原因，很多的巧合凑在一起导致了难以解释的结果，总之我们要反反复复调校设备，在不同的季节，地球运转到轨道不同的位置，反反复复做这个实验，我相信，总有一天我们会看到那美丽的动感条纹，那一天，将是电磁学和牛顿力学大统一的一天，将是人类历史上伟大的一天！让我们一起期待吧！迈克尔逊坚定地说，莫雷坚毅地点点头。

　　好吧，既然这样，我们就先不围观了。你们继续。

　　5天过去了。没有移动条纹。

柳之心

　　一年过去了……

　　像以往的每一年一样，这一年很快就过去了。但对于迈克尔逊和莫雷而言，这是漫长的一年。

　　对整个物理界而言，这也是难捱的一年。

　　因为等待是一种煎熬。越急迫的等待，煎熬的时间越漫长、过得越缓慢。

　　人们在等待那个美丽的梦想，但每次突如其来的都是无情的现实。

　　时间、位置、角度、精度、环境、设备结构……能考虑的都考虑了，能变换的都变换了，能调试的都调试了，能改进的都改进了，不论怎样，就是见不到期待中的条纹移动。

　　不是巧合，再多的巧合也抹不平事实的忧伤。杯具啊！

　　这个始料未及的结果把他俩和当时的科学界惊呆了。也把咱俩惊呆了——尽管咱俩已经是第N次看到这个结果。

　　人们不知所措：为什么呢？

柳之心

　　实验“失败”了，我们没能证明光速可变，没能证明以太的存在，没能捍卫伟大、光荣、正确、光芒万丈的牛顿理论！

　　之后，根据这一原理，无数人重复了这一实验，结果无一例外不符合牛顿理论的预言。

　　还记得那个操作起来很难很麻烦的实验方案吗？后来，还真有不嫌麻烦的，想办法利用月光、日光、星光与地球运转的相对速度来测定光速。

　　要知道，迈克尔逊-莫雷实验是光源在地球上，测的是“光速可否随光源运动而变化”，而后来人们利用日月星辰的光，既有光源（日月星辰）运动，也有观察者（地球）运动，可以说更有说服力，至于怎样精确测量天体的光速变化，我没找到资料，不过如果换了我，就用对准光源的天文望远镜作为小亮的替身。

　　虽然他们使用的手段不明，但结果很明朗：不管地球是顺光、逆光、侧光、侧逆光运转，测得的光速都是C！

　　希望破灭了。

　　上帝啊，光速真TMD是“固定”的！