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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。