弹性介质中的波传播

发光以太的幽灵

在爱因斯坦1905年的革命之前,物理学家们认为光波必须通过一种介质传播——就像声音需要空气,水波需要水一样。他们将这种看不见的、无处不在的介质称为发光以太

您所看到的是这种以太的理想化模型:一个由弹簧连接的节点晶格。点击任意位置以引入扰动,并观察横波向外扩散。这可视化了以太的弹性固体理论——一个由奥古斯丁-让·菲涅尔和开尔文勋爵等物理学家认真发展的模型。尽管詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和其他人曾考虑过更复杂的机械模型(如分子涡旋),但这个二维系统阐明了基本直觉:光可能是一种通过无处不在的物质介质传播的横波。

从未存在的介质

1887年的迈克尔逊-莫雷实验未能检测到预期的“以太风”,但当时它被视为一个令人困惑的异常现象,而非决定性的驳斥。洛伦兹和菲茨杰拉德等物理学家提出了修改——例如长度收缩——以保留以太假说。直到理论见解逐渐积累,机械以太的概念才被放弃。爱因斯坦1905年的狭义相对论与其说是推翻了以太,不如说是使其变得不必要:电磁场可以被视为一个独立的、基本实体,不需要任何底层介质。

模型展示了什么

每个节点都通过虚拟弹簧与其相邻节点连接。一点处的位移会产生拉动相邻节点的力,从而使扰动向外传播。在0%速度下,晶格会冻结——点击会产生永久变形,直到您增加波速。

∿ 以太已逝;波浪永存