邁克爾遜為什么對自己的實驗有助于“相對論”的誕生而感到遺憾？

“以太風”實驗又叫以太漂移實驗，是由美國著名的實驗物理學家邁克爾遜和莫雷設計出來的，在科學史上稱之為“邁克爾遜—莫雷”實驗。1881年，邁克爾遜進行了第一次實驗。1887年7月，他又和莫雷合作再次進行實驗。這個實驗否定了“以太”的存在，導致了愛因斯坦相對論的建立。

在牛頓的時代，曾普遍認為，光是由機械微粒組成的粒子流。進入19世紀，麥克斯韋創立了電磁理論，這是自牛頓力學以來經典物理學所取得的最重要的成果之一。這個理論把光學與電磁學統一了起來，指出光是一種電磁波。根據當時傳統的觀點，既然光是波，也就要有一種傳播媒質，這種媒質被稱為“以太”。它被描述為無處不在，例如，太陽光之所以能傳到地球，就是因為在太陽和地球間充滿著“以太”?！耙蕴背闪艘粋€特殊的、絕對靜止的慣性系，成了牛頓經典力學中絕對時空觀賴以成立的基石。

既然存在這么一個傳播電磁波、傳播光的絕對靜止的以太空間，那么地球在繞著太陽旋轉的時候，就必然要以它的運行速度——30千米/秒的速度在“以太海洋”中穿行了。因此，在地球上就應該有每秒30千米的“以太風”的存在，就應該能觀測到不同方向上光速的差異了。

當光的傳播方向和“以太風”一致時，光速應為300000+30=300030千米/秒，當光的傳播方向和“以太風”相反時，光速應為300000-30=299970千米/秒，這個結論只要能被實驗所驗證，那么在宇宙中就一定存在“以太”這個特殊的慣性系，存在“以太”——這個絕對空間了。為了證實“以太”的存在，科學家們作了許多實驗。其中最著名、最有權威性的就是“邁克爾遜—莫雷”實驗。

這個重要的判定性實驗原理如下：

既然地球相對于靜止的以太以每秒30千米的速度運動著，那么按照疊加定理，在地球上不同方向發射的光將有不同的速度，將這些光疊加起來，就會產生干涉條紋。如果改變光的方向，干涉條紋也將發生移動。

這個實驗是由美國著名的實驗物理學家邁克爾遜和莫雷設計出來的，因此，在科學史上稱之為“邁克爾遜—莫雷”實驗。

邁克爾遜原籍是德國，在他4歲的時候全家移居到了美國。邁克爾遜1873年以極為優異的成績畢業于安納波利斯的海軍軍事學校，畢業后留校擔任教官，并于1880～1882年期間被派往歐洲學習、深造。1881年前后，他在柏林大學赫爾姆霍茨實驗室工作時，研制成了一種可以測定微小長度、折射率和光波的波長的精密儀器——光學干涉儀。

1881年，邁克爾遜在波茨坦大學天體物理觀象臺的地下室里進行了第一次測量以太漂移的實驗。實驗設計十分巧妙：他讓一束光線經過方向完全不同的路徑（讓兩束光線相互垂直），然后再照射到同一個平面上。因為兩束光線是同一個光源，因此必須產生干涉條紋。如果將儀器轉動九十度，那么，由于其中一束光線和“以太風”平行，另一束光線和“以太風”垂直，也必然會引起干涉條紋的移動，這樣就可以肯定“以太”這個絕對空間的存在了。

但是，非常遺憾的是，這個相當精密的儀器，卻沒有得到預期的實驗結果。根本沒有觀測到干涉條紋的移動。邁克爾遜得到的是一個令他垂頭喪氣的結果：干涉條紋根本沒有發生移動，因此，靜止以太的假設是錯誤的。

邁克爾遜是一個深受經典力學理論影響的科學家，他不相信“以太”是不存在的。1887年7月他和另一位科學家莫雷合作，再次進行了這個測量“以太”漂移的實驗。這一次，由于莫雷對原來的實驗裝置提出了好幾項重要的改進，測量的精密度更高了。事實上，為了找到這個“老以太”，他們已經制成了一臺測量精度高達四億分之一的長度測量儀。

但是，這次實驗的結果仍然是一個讓人垂頭喪氣的結果。盡管實驗設備十分精密，但是卻再一次證明了：“以太”——這個絕對空間是不存在的。

邁克爾遜到死都相信以太是存在的，因此，他對這個實驗結果非常不滿意。但由于他和莫雷設計了一個精確度極高的長度測量儀，因此，獲得1907年諾貝爾物理學獎金。

“邁克爾遜—莫雷”實驗是一個權威性的判定實驗，這個實驗表明根本沒有靜止的“以太空間”這種東西。經典物理學的絕對時空觀受到了嚴重的挑戰，以致1900年4月27日凱爾文勛爵在為送別舊世紀所作的題為《十九世紀熱和光的動力理論上空的烏云》的講演中不得不指出：“恐怕我們仍然必須把這朵烏云看作是非常稠密的?！?/p>

在“以太風”實驗的零結果的威脅之下，19世紀末至20世紀初，經典物理學已經深深地陷入了危機之中。面對這種情況，沖不出舊框框的物理學家們千方百計論證“以太”的存在，或用新的說法來維護“以太說”。

就在眾多物理學家為找尋、確證“以太”存在而孜孜不倦努力奮斗時，愛因斯坦沿著一條與之迥然不同的道路辛勤探索，尋找新的解答。他從實際出發，對一直占統治地位的絕對時空觀大膽發生懷疑，堅定地認為古典理論這條破船靠修補漏洞是解決不了問題的，有效的辦法就是另建新船。他從邁克爾遜和莫雷的“以太風”實驗的零結果出發，大膽否定了“以太”的存在，突破了束縛人們思維的“以太”框框，創立了完全不同于絕對時空觀的相對論時空觀。

邁克爾遜是一個到死都相信“以太”是存在的科學家，由于他的一個著名實驗，導致了否定“以太”存在的相對論的出現，這實在叫他難以接受和感到遺憾。邁克爾遜曾無不懊悔地對愛因斯坦說，他沒想到他的實驗會引出相對論這個“怪物”。