晴空的一朵乌云

世纪下半叶，牛顿力学已经发展到了登峰造极的地步，一切都近乎完美无缺了。在牛顿力学中，空间是一个巨大无比的空匣子，它是静止不动的，时间是一条均匀流动的大河，它们与一切物体没有什么关系，这就是绝对时空观的由来。牛顿当时认为彼此相隔很远的物体，其相互作用是以无限大的速度超越空间从一个物体一下子传到另一个物体。然而在牛顿之前，笛卡尔曾主张过“媒递作用”。他认为在宇宙空间充满着一种非常稀薄而感觉不到的物质，物体间的相互作用就是以它为媒质传递的。他借用古希腊哲学名词，把这种物质称为“以太”。

随着电磁场理论的建立，物理学家越来越相信以太的真实性。因为有了这种弥漫于整个空间的物质，万有引力才能从一个天体传递到相隔遥远的另一个天体；有了以太，电磁波就可以解释为以太的波动，就像声音是空气的波动一样。不少物理学家设想以太很轻，能穿透万物；肉眼看不见它，甚至连精密的仪器也测不到它，以太是静止不动的，万物在其中无摩擦地运行；既然如此，就可以把以太看作是绝对时空的理想考照系。

这样，以太就成为经典物理学的一块重要基石。那么，以太究竟是否存在呢？

19 世纪 80 年代，美国物理学家迈克尔逊和化学家莫雷想设计一个巧妙的实验来解决这个问题。他们认为，如果地球是在静止的以太中运动，那么地面上的光源沿地球的运动方向发出的光线和沿垂直于此方向发出的光线，其运动速度应该不同。尽管地球速度只是光速的万分之一，但如果实验做得非常严密，理应观察到这种微小的差异。可令人惊奇的是，他们在实验中并未能观测到不同方向上光速的差值。以后，又有人重复了这个实验，结果仍然如此！难道以太不存在吗？要物理学家放弃以太，这实在令人难以接受！ 1900 年新春伊始，当时久负盛名的英国物理学家威·汤姆逊，在他发表

的《新年献词》中，踌躇满志地宣告科学大厦已经建成，留给后辈物理学家的仅是些零星的修补工作了。不过汤姆逊毕竟是老马识途，他看到了在物理学的晴朗天空的远处，还有两朵乌云。其中一朵就是迈克尔逊和莫雷否定以太存在的实验。