以太在物理学发展过程中的内涵演变

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本文论述了以太学说在力学、光学、电磁学等经典物理学领域的发展历史，并阐明随着经典物理学的成熟和现代物理学的建立，以太模型已经被目前主流物理学家眼中更完美的现代物理学理论所放弃，以太存在的土壤也已经消失。

大家在相关论文写作时，可以参考这篇题目为以太在物理学发展过程中的内涵演变的物理史论文　　　　原标题：以太学说的发展和以太内涵的演变　　　　摘要：以太是物理学中最古老且最富有争议的一个概念，伴随着经典物理学的发展而发展。

以太学说的每一次兴起总是伴随着一些物理学基本问题的提出，而以太学说的衰落也总是伴随着人们对这一基本问题认识的深化和进步。

关键词：以太；相互作用；演变　　　　以太从被引入物理学之日起，一直吸引着许多当时一流的哲学家、物理学家的关注。

从笛卡尔、惠更斯、牛顿到菲涅耳、法拉第、麦克斯韦、洛伦兹、爱因斯坦等一流物理学家都曾讨论过以太的性质，并促进以太内涵的演变。

因此，以太是物理学史中一个极其重要的概念[1].了解以太的发展及其内涵的演变过程，有助于加深对相互作用、空间等物理学基本概念的理解，有助于对一些物理学基本问题认识深化过程的理解。

目前高校所广泛采用的物理学教材中，大多是在讲述迈克耳孙—莫雷实验时以其结果作为否定以太存在的直接证据并导致相对论诞生的的情境下提到以太的[2],然而此前对以太这一历史久远、内涵丰富的概念大多未作介绍。

容易造成以太学说消亡的原因仅仅只是由于迈克耳孙—莫雷实验的错觉。

事实上，迈克耳孙—莫雷实验只是证实了作为绝对静止参考系的以太不存在；同时，现代物理中对场和物质波的新认识也使得作为传递相互作用的介质和承载电磁波的介质的以太失去了存在的必要。

本文力图通过描述对以太在物理学发展过程中内涵的演变，来展现以太学说的来龙去脉和人们对相互作用机制及空间等基本问题认识逐步深化的过程，同时阐明正是由于相对论和量子力学为两大支柱的现代物理学的建立和发展，才彻底铲除了以太存在的土壤。

1以太的起源　　　　以太（Ether）来源于希腊语aither,有着充满天空的物质的意思，被古希腊的哲学家们认为是组成世界的不可缺少的物质[3].以太这个概念一开始就与宇宙的结构和物质的构成等哲学命题紧密相连，有着浓厚的哲学色彩同时伴随着争议。

古希腊的哲学家原子论者德谟克利特（Democritus,约B. C.460—370）认为宇宙是原子加虚空（atom andvoids）,而柏拉图（Plato,约B. C. 427—347）认为宇宙是由水、火、土、气、以太五种元素组成，亚里士多德（Aristotle,B. C. 384—322）认为自然界不可能有虚空，天体之间充满了以太。

此时，以太开始具备弥散在整个空间，是一种连续介质，不存在绝对虚空等基本特点，其巨大的外延为后来物理学家赋予以太不同的物理性质提供了广阔的空间。

2以太走进力学　　　　2. 1传递相互作用的介质以太　　　　最先将以太引入物理学并赋予以太一定力学性质的是法国哲学家、物理学家、数学家笛卡尔（Des—cartes,1596—1650）[4].为了解决物体之间相互作用力本质的问题，他继承并发展了亚里士多德的观点，在1644年发表的《哲学原理》中引用了以太的概念，描述以太是一种看不见、摸不着、连续的、可压缩的媒介物质; 物体之间的相互作用力必须通过中间媒介以太传递，不存在超距作用；空间充满以太，不存在空无一物的空间。

笛卡尔在这个以太模型的基础上，进一步提出了以太—旋涡理论[4,5],用于解释宇宙天体的形成及其运动。

他首次将天体之间的运动归因于力学而非当时广泛流行的泛灵论（万物皆有灵，天体在神的支配下运动） ,排除了物质世界和物体运动中神的作用，为当时的物理学摆脱宗教的控制走上科学的发展道路迈出了重要的一步，对牛顿万有引力的诞生起到了思想启蒙作用。

然而，牛顿（Newton,1642—1727）于1687年出版的《自然哲学之数学原理》中提出的万有引力定律使以太学说受到了首次打击。

由于最初笛卡尔的追随者排斥牛顿的万有引力理论，导致牛顿的追随者反对笛卡尔的哲学体系以及以太—旋涡理论。

尽管牛顿本人反对超距作用，如他曾在1693年给本特利（R. Bentley,1662—1742）的信中提及，没有其他东西作为媒介，一个物体可以超越距离，通过真空对另一个物体产生作用在我看来这种思想是极为荒谬的,但由于牛顿的力学方程不显性地依赖以太，而被牛顿的追随者解读为力的超距作用，并以此来反对笛卡尔的哲学思想。

随着牛顿万有引力理论的巨大成功，超距作用观点成为主流思想，从而，以作为传递相互作用力的介质为内涵的以太，被慢慢抛弃。

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