以太学说的否定史

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1、以太学说的否定史徐扬070901023吴其鹏070901022摘要：从以太学说的的形成和发展伴随着科学的萌芽、起步、发展和巨大进步，分析以太思想在物理学发展过程和现实中的科学价值。科学家们和思想家们借助这一学说所做出的科学创造和种种学说丰富了人类思想宝库。本文从各方面分析了“以太”说的发展及其所蕴合的物理和社会意义。关键词：以太；以太说；辩证法；诠释学一.以太学说对物理学的一些影响“以太”(Ether或Aetller)是古希腊人创造发明的诸多有世界影响的智慧概念之一，它曾被人津津乐道地谈论，被人反反复复地研究。科学家们围绕“以太”展开过热烈的讨论，提

2、出了许多有意义的见解，从而有力地推动了科学的发展。但比起“逻各斯”、“原子”、“数”等概念来，“以太”概念现常被人忽略。研究一下“以太”及其被否定的历史，或许对我们更好地理解科学和人的认识有所裨益。以太说在古希腊时代已经存在。人们认为太空是不空的，宇宙中应该存在一种浩瀚的物质“海洋”或物质背景，它们被称为“以太”。天体浮游需要充满太空的以太来作载体，星光传播需要以太作为传播媒体。伽俐略曾用以太说明磁石韵吸引或排斥；开普勒则用以太解释太阳何以能使行星运动。于是，以太被当作一种虽然看不见，却无处不在的可传递物质作用或运动形态的媒质。以太作为一个重要概念被

3、引进物理学，应该从笛卡儿和惠更斯说起。笛卡儿用以太来说明星体的运动，惠更斯则用以太来传播光。牛顿是提倡光的微粒说的，万有引力又是以超距作用形式表达出来，然而牛顿并没有拒绝以太的存在。牛顿在其《光学》一书中记述了对以太的思考，他考虑到以太与传热的关系，并试图用以太来补充他自己的引力学说及光学。他提出了一系列自己一时还解决不了的问题，但避免将尚不成熟的以太概念放进正规的理论。以太说一直伴随着物理学的发展，直到现代其幽灵仍徘徊不散。1旋涡以太笛卡尔·JL(1596-1650)最早试图以地面上的力学现象来说明天上的星体运动，认为整个太空空间充满着一种非常稀薄

4、的连续流体，称之为以太。以太的挤压传递相互作用，形成许多转动着的旋涡。每个天体的周围都有环绕天体的以太旋涡，天体愈重，旋涡愈强。他认为地球在一个旋涡的中心，而这个旋涡绕着太阳转动。卫星为行星所吸引、行星绕太阳运动，都是由于以太旋涡的作用。在笛卡儿的以太学说里以太旋涡好似水的旋涡，星体的运转被看成是伴随以太旋涡的转动，这类似于浮在水面的稻草跟随着水涡的旋转。由于笛卡儿在学术界的声望，旋涡以太的观念在欧洲风行一时。后来牛顿研究了笛卡儿的学说，认为旋涡以太将导致与开普勒定律不一致的结论。直到牛顿的引力理论获得成功，人们才逐渐抛弃了旋涡以太。虽然如此，笛卡儿

5、用旋涡以太来阐明宇宙的思想，对后世的影响仍然是不应低估的。1944年，德国天文学家魏茨泽克提出太阳系起源星云假说。他认为，用来形成太阳系的原始尘埃云旋转时不是单一的系统，而是一个涡旋系。这些涡旋逐渐汇成较大系统，它们的距离随之增加，其幅度正好和行星距离定律相配。在各个涡旋组之间的边界上，粒子集中起来并组成星子，最后成为行星。魏茨泽克的涡旋理论与三个世纪前笛卡儿的旋涡理论有着奇妙的相似之处。2弹性以太19世纪初，光的波动说的发展，作为光波传播载体的弹性以太说取代了笛卡儿的旋涡以太。声波是在弹性媒质里传播的，因此，传播光波的媒质裁似乎也应该具有弹性机理。

6、早期的光以太被认为是稀疏的弹性流体，这是为了说明以太对天体的运动几乎不显示阻力，以及以太能够很容易地渗透到透光物体的内部。但是，19世纪20年代前后，光的横波性质得到更明确的肯定，这给不能产生横向振动的流质以太带来极大的困难。显然，光的偏振以及高频特点，要求光以太应该是具有足够大弹性的固态物质。另一方面，人们又不能完全放弃以太的流质特点。于是，光以太被设想为类似于沥青的物质，使之兼有固体和流体的优点。这种生硬的拼凑表明了物理学家的无可奈何，使本来就不可感知的以太加重了它的神秘性。3电磁以太1865年，麦克斯韦将光波纳入电磁波之后，光的弹性以太概念向电

7、磁以太概念转变。法拉弟早就认为，如果接受光以太的存在，那么它可能是力线的荷载物。麦克斯韦认为，电磁以太是有电性表现的弹性以太，位移电流是由于以太电荷粒子的位移而形成的电流。后来，洛仑兹提出物体的电子结构理论，认为物体的运动并不拖动其中的以太。电磁以太除了传播电磁振动之外，已没其它的力学性质了。洛仑兹为了使以太学说适应实验的进展，消除了电磁以太的机械图象，这样的电磁以太差不多已成为一个空架子，只是还可以用来标记绝对空间的存在。20世纪初，狭义相对论的提出，一方面在惯性系中排除了优越惯性系，使绝对空间失去了存在的价值。另一方面，将电场及磁场真正统一为一个

8、整体，它在不同的惯性系里有不同的电磁表现，从而使电磁场成为一个独立的物质客体。两方面的打击，使以太学说再也难