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。

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