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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(1)19世纪末的物理学状况  

2013-05-02 11:47:06|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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119世纪末的物理学状况

 

19世纪初光的波动说复活以来,物理学家一直对传光媒质以太议论不休,其中一个重要问题就是以太和可称量物质(特别是地球)的关系问题。

 

当时,有两种针锋相对的观点。菲涅耳在1818年认为,地球是由极为多孔的物质组成的,以太在其中运动几乎不受什么阻碍。地球表面的空气由于其折射率近于1,因而不能或者只能极其微弱地曳引以太,可以把地球表面的以太看作是静止的。

 

斯托克斯认为菲涅耳的理论建立在一切物体对以太都是透明的基础之上,因而是不能容许的。他于1845年提出,在地球表面,以太与地球有相同的速度,即地球完全曳引以太。只有在离开地球表面某一高度的地方,才可以认为以太是静止的。由于菲涅耳的静止以太说能圆满地解释光行差现象(由于地球公转,恒星的麦观位置在一年内会发生变化),因而人们普遍赞同它。

 

假使静止以太说是正确的,那么由于地球公转速度是每秒30公里,在地球表面理应存在“以太风”。多年来,人们做了一系列的光学和电学实验(即所谓的“以太漂移”实验),企图度量地球通过以太的相对运动。但是,由于实验精度的限制,只能度量地球公转速度和光速之比的一阶量,这些一阶实验一律给出否定的结果。

 

随着麦克斯韦电磁理论的发展,人们了解到,与地球公转速度和光速之比的平方有关的效应,应该能在光学和电学实验中检测到。因为麦克斯韦理论隐含着,光、电现象有一个优越的参照系,这就是以太在其中静止的参照系,以太漂移的二阶效应理应存在。但是这个实验精度要求太高,一时还难以实现。

 

其实,麦克斯韦早在1867年就指出,在地球上做测量光速的实验,因为光在同一路径往返,地球运动对以太的影响仅仅表现在二阶效应上。1879年,麦克斯韦在致美国航海历书事务所的信中就提出了度量太阳系相对以太运动速度的计划,当时在事务所工作的迈克耳逊采纳了这一建议。

 

1881年,迈克耳逊正在德国柏林赫尔姆霍兹手下留学。由于在柏林无法完成实验,迈克耳逊把别人为他建造的整个装置运到波茨坦天体物理观测站进行实验。他所期望的位移是干涉条纹的0.1,但实际测得的位移仅仅是0.0040.005,这只不过相当于实验的误差而己。

 

显然,否定结果(也称“零结果”)表明,企图检测的以太流是不存在的。迈克耳逊面对事实不得不认为:“静止以太的假设被证明是不正确的,并且可以得到一个必然的结论:该假设是错误的”,“这个结论与迄今被普遍接受的光行差现象的解释直接矛盾”,“它不能不与斯托克斯1846年在《哲学杂志》发表的论文附加摘要相一致”。

 

不过,这次实验的精度还不够高,数据计算也有错误。1881年冬,巴黎的波蒂埃指出了计算中的错误(估计的效果比实际大了两倍),洛伦兹在1884年也指出了这些问题。因此,无论迈克耳逊还是其他人,都没有把这次实验看作是决定性的。迈克耳逊本人此后也将兴趣转移到了精密测定光速值,对1881年的实验进行改良的工作就这样搁置下去了。

 

1884年秋,威廉?汤姆逊访问美国,他在巴尔的摩作了多次讲演。到会听讲的迈克耳逊有机会会见了与汤姆孙一起访美的瑞利勋爵,他们就1881年的实验交换了意见。与此同时,瑞利也转达了洛伦兹的意见。瑞利的劝告给迈克耳逊以极大的勇气,他进一步改进了干涉仪,和著名的化学教授莫雷一起,于18877月在克利夫兰重新进行了实验,此时的迈克耳逊已是克利夫兰城凯思应用科学院的教授了。

 

为了维持稳定,减小振动的影响,迈克耳逊和莫雷把干涉仪安装在很重的石板上,并使石板悬浮在水银液面上,可以平稳地绕中心支轴转动。为了尽可能增大光路,尽管干涉仪的臂长已达11米,他们还是在石板上安装了多个反射镜,使钠光束来回往返8次。根据计算,这时干涉条纹的移动量应为0.37,但实测值还达不到0.01

 

迈克耳逊和莫雷认为,如果地球和以太之间有相对运动,那么相对速度可能小于地球公转速度的1/60,肯定小于1/40。他们在实验报告中说:“似乎有理由确信,即使在地球和以太之间存在着相对运动,它必定是很小的,小到足以完全驳倒菲涅耳的光行差解释。”

 

1887年实验的否定结果对于当时的每一个人来说都是迷惑不解的,而且在很长一段时间内依然如故。人们并没有认为该实验是判决性的,就连迈克耳逊自己对他的结果也大失所望,他称自己的实验是一次“失败”,以致放弃了在实验报告中许下的诺言(每五天进行六小时测量,连续重复三个月,以便消除所有的不确定性),不愿再进行长期的观察,而把干涉仪用来于其他事去了。

 

迈克耳逊并不认为自己的实验结果有什么重要意义,他觉得实验之所以有意义,是因为设计了一个灵敏的干涉仪,并以此自我安慰。直到晚年,他还亲自对爱因斯坦说,他自己的实验引起了相对论这样一个“怪物”,他实在是有点懊悔的。

 

洛伦兹对迈克耳逊实验的结果也感到郁郁不乐,他在1892年写给瑞利的信中说:“我现在不知道怎样才能摆脱这个矛盾,不过我仍然相信,如果我们不得不抛弃菲涅耳的理论,……我们就根本不会有一个合适的理论了。”洛伦兹对1887年的实验结果依然疑虑重重:“在迈克耳逊先生的实验中,迄今还会有一些仍被看漏的地方吗?”

 

瑞利在1892年的一篇论文中认为:“地球表面的以太是绝对的静止呢,还是相对的静止呢?”这个问题依然悬而未决。他觉得迈克耳逊得到的否定结果是“一个真正令人扫兴的事情”,并敦促迈克耳逊再做一次实验。威廉?汤姆孙直到本世纪开头还不甘心实验的否定结果。

顺便说说,迈克耳逊的实验工作和爱因斯坦的相对论在历史上并无什么直接联系。但是在

1900年前后,他的“以太漂移”实验对洛伦兹等人的电子论却产生了毋庸置疑的影响。尽管学术界对该实验的历史作用仍有不同的看法,但迈克耳逊本人晚年仍念念不忘“可爱的以太”。直到1927年,他在自己最后一本书中谈到相对论己被人们承认时,仍然对新理论疑虑重重。

 

迈克耳逊-莫雷实验似乎排除了菲涅耳的静止以太说,而静止以太说不仅为电磁理论所要求,而且也受到光行差现象和斐索实验的支持。为了摆脱这个恼人的困境,斐兹杰拉德和洛伦兹分别在1889年和1892年各自独立地提出了所谓的“收缩假设”。他们认为,由于干涉仪的管在运动方向上缩短了亿分之一倍的线度,这样便补偿了地球通过静止以太时所引起的干涉条纹的位移,从而得到了否定的结果。洛伦兹基于电子论进而认为,这种收缩是真实的动力学效应,对于物质来说具有普遍意义。拉摩也十分赞同这一看法,他证明如果物质由电子组成,这种情况便能够发生。

 

 

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