上回说到普朗克等十多位物理学家在布鲁塞尔高高兴与地聚会,普朗克问爱因斯坦何不索性入伙,全力来攻量子论。爱因斯坦提醒他不要忘了物理学的天空上除“黑体辐射”外还飘着另一朵乌云。
各位读者,你道这朵乌云是什么,这便是那个权威的“以太说”,突然遇到了挑战。
原来自从牛顿创立经典力学之后,这物理学的大厦真是金碧辉煌,美妙之极,无以复加。难怪当年普朗克的老师都劝他再不要在物理研究上打什么主意。牛顿力学是一把万能钥匙,好像凡自然界的现象都能用它一一解释。你看偌大个宇宙都在牛顿的手中掌握,伸手一指,那隐匿极深的海王星就赶快前来报到,再莅指一算,外出76年的哈雷雪星也要按时回来复命。另一面它又成功地解释了我们生活中诸如拉车、走路、流水、刮风等小至鸡毛蒜皮一样的问题。于是力学的分支越来越多,如流体力学、刚体力学、弹性力学等等,人们也越来越愿意把一切运动变化都归结为简单的力,如:“化学亲和力”、“生命力”、“光反射力”、“电接触力”等。彷佛世界上的一切都可以套用机械的力学来解释了。
牛顿的“力”这样神奇,那么它通过什么传递呢?推车得用手抓住车把,碧波荡漾离不开水,声波传播离不开空气。可是,地球离太阳一亿五千万公里,这之间既无水也无空气,太阳借什么媒介来施展自己的引力呢?物理学家们又想出一个假设,说宇宙间充满一种很稀薄的物质,天体或其他物体间的作用就靠它作媒介,笛卡儿借用古希腊的哲学名词,叫它为“以太”。此说一起,许多难题果然迎刃而解,引力靠以太传播自不必说,法拉第的电磁力也离不开它,麦克斯韦证明光也是一种电磁波,当然光的传播也就离不开它了。更重要的是,以太的存在正好说明牛顿的绝对时空观,有了这么一个绝对静止的以太才会有地球、太阳等一切相对于它的运动,要不那些星球的运动拿什么来参照?以太成了19世纪中期物理学家们最温柔的保姆,成了他们可以信赖的上帝。
但是总有一些聪明、勇敢的人在一种迷信和一片虔诚中首先提出问题。这以太既然无处不有,为什么我们就感觉不到呢?另外,光波是一种横波,横波必得由固态介质传递,以太即该是固态了,但这样一来就等于我们被浇铸在一个透明的以太玻璃球里,可是又不影响我们随意的动作——这真是太不可思议了。
有疑必定有问。事有凑巧,1884年,那个治学严谨,轻易不外出讲学的汤姆生终于被请到美国来作报告了。美国当时比起欧洲来科学很是落后,它就想方设法请名家来讲学,以后还重金收买人才。汤姆生的来到自然是一大喜讯,报告那天科学界人士济济一堂。报告休息时大家又挤到这个世界名人跟前七嘴八舌地问这问那,自然也提到那个神秘的以太问题。汤姆生说:“以太到底是否真有其物,现在还不能定论。我们只知道地球是以每秒30公里的速度绕日运行,那么迎面就应该有一股以太风不断吹来。如谁能用实验证明了这股风的存在也就证明了以太的存在,但这要靠实验。”又是说者无心,听者有意。这时在人群里有一无名青年,听到权威汤姆生的这句话心中不由一动,一个新研究课题便喀嚓一声在脑子里挂上钩了。
这个青年就是迈克尔逊(1852-1931)。他原是德国人,两岁时父母带着他飘洋过海到美国来谋生。十七岁时他考进海军学校,在海军服役期间省吃俭用积攒了一点钱,便于1881年到柏林、巴黎等地留学了两年,然后又重返美国。真是人各有好,迈克尔逊被光的各种现象迷得如醉如痴,在欧洲到处拜师访书,专解这方面的谜。他在欧洲还亲自研制了一台可以测定微小长度、折射率和光波波长的光的干涉仪。就是用这台干涉仪他于1902年测算出了猎户星座一等变光星的直径为两亿四千万英里,大约是太阳直径的三倍,这是天文学史上第一次准确地测量星球。运用光来搞测量实在是迈克尔逊的拿手好戏。