《近代物理学中重大发现的再探索》连载⑤——寻找以太

介绍了以太漂移问题出现的背景,以再探索的方式展现了人们通过物理实验寻找以太的过程,以及对实验零结果的物理解释.     

论以太

 我们现在如果来谈以太,当然不是谈力学理论里的那个解说波动的物理以太或物质以太。那个以太服从牛顿力学规律,牛顿力学中的质点都有一定的速度。自从建立了特殊相对论,我确信,牛顿力学这座理论大厦已最后竭尽其能了。     

专用以太网络通讯软件-BRUKNET

本文介绍BRUKER公司研制的专用以太网通讯软件-BRUKNET。该软件用于ASPECT 2000/3000计算机与以太网上其它计算机之间的高速数据通讯。     

现代化的以太漂移实验

迈克耳孙-莫雷实验 在古希腊，以太（Ether）指的是青天或上层大气．17世纪时，法国科学家笛卡儿（René Descartes）最先将以太引进科学，并赋予它某种力学性质．后来，以太又在很大程度上作为光波的荷载物，同光的波动学说相联系．     

1887年11月：Michelson和Morley说明他们侦测发亮的以太失败了

直至19世纪末期，物理学家一般还是相信光是一种波，因此，大家认为它必须藉由某种媒介物才能前进，正如声波是在空气中振动一样。科学家几世纪以来一直都相信，宇宙间充满着一种闪亮、神秘、幽灵似的物质，叫做以太，是光波的媒介物。许多科学家都试图欲探测出以太，但无人成功。最后，Albert Michelson和Edward Morley于1887年做了有名的实验，提供强而有力的证据，     

“以太论”的发展及其物理教育价值

"以太"是物理学中古老而富有争议的一个极其重要的概念,它伴随着物理学,尤其是经典物理学的发展而发展.以太论的发展过程,是人类科技发展道路上曲折的进步历程.因此在物理教学应强化知识建构过程的背景下,"以太论"具有重要的物理教育价值.本文简要论述了"以太论"在力学、电学、光学等经典物理学领域的发展历史、内涵演变以及现代物理学中对以太的认识,在此基础上探讨了"以太论"的物理教育价值.     

牛顿、爱因斯坦与玻尔间的对话

本文尝试模仿伽里略对话录的形式，让牛顿、爱因斯坦与玻尔三位物理史上的巨人超越时空进行对话，藉以澄清物理的基础哲学.对话的主要内容环绕相对论、以太说、量子论等.     

1801年5月：托马斯·杨和光的本质

光到底是波还是粒子的争辩要回溯到好几个世纪前。17世纪时,牛顿相信光是由一束粒子所组成。而在那个年代,有少数的科学家则认为光是在某种以太中振动的波,持此论调者其中最有名的是荷兰物理学家和天文学家惠更斯（Christiaan Huygens）。     

火电厂一次风速及煤粉浓度的数据采集系统设计

探讨用于火电厂一次风管道风速及煤粉浓度在线监测系统的高速数据采集方法与相应的实现技术,可为一次风速及煤粉浓度的测量提供可靠的数据。根据要检测的电厂锅炉一次风管道气固两相流的特性,在基于微波法测量一次风速及煤粉浓度方案的基础上,设计了用于一次风速及煤粉浓度检测的数据采集系统。该采集系统使用ST公司的Cortex M4核心的ARM处理器和高精度、双极性、多路同步ADC采集转换器,并使用百兆以太网通信芯片把采集的数据传送到上位机。实现了四路同步数据的采集、传输及存储,经试验验证,能够稳定的进行数据采集。只需对该系统稍加改动,即可实现8通道同步采集。适用于多数数据采集的场合,具有很好的应用前景。     

以太无源光网络中面向多播业务的节能算法(英文)

在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.     

迈克尔孙和迈克尔孙-莫雷实验

 迈克尔孙(A.A.Michelson,1852-1931是美国著名实验物理学家,以光速的测定和迈克尔孙-莫雷实验著称。1880年,他发明了以自己名字命名的干涉仪,用之于比较不同方向的光速,取得了出乎意料的结果。后来他又用干涉仪方法对国际米原器进行校准,第一次实现了非实物的长度基准。由于他用光学精密仪器所作的精确测量和光谱研究,荣获1907年度诺贝尔物理奖。 1.迈克尔孙干涉仪的由来 迈克尔孙干涉仪的发明起源于以太的研究。     

“科学的艺术家”──纪念迈克耳孙-莫雷实验一百周年

今日几乎没有人再承认以太,而在１９０５年以前谁要是怀疑以太存在肯定会被视为是荒诞无稽的．迈克耳孙Ｏ．Ａ．Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ,１８５２－１９３１）生活在充斥着以太气氛的时代,他虽然可以撇开以太问题,但他的智慧终究被那个时代带入了以太的迷宫．他屡次试图证明以太存在,但却每次被他的否定结果所困惑．现在人们知道,迈克耳孙最善于寻找技术途径解决理论的症结．他对“以太风”的判别实验实际上已达到了目的,但?...     

162.5 MHz高频数字低电平控制监控系统设计与实现

中国科学院近代物理研究所自主研发的ADS 162.5 MHz高频低电平控制采用数字化技术实现,控制环路的参数设置、开闭环操作以及状态监测都通过监控系统实现。该系统基于以太网通讯,采用轻量化客户端-服务器端的工作方式,运行在上位机的客户端程序发送指令数据包,运行在高频数字低电平系统的服务器端响应指令,完成参数监测与控制。系统首先以Atera公司Stratix Ⅲ系列现场可编程门阵列(FPGA)开发板为基础,构建以Nios Ⅱ处理器和三速以太网接口为核心的服务器端硬件系统;其次基于Micro C/OSⅡ实时操作系统和轻量级TCP/IP协议栈,设计服务器端软件系统;最后利用MFC设计运行于上位机的客户端界面程序。经过长时间测试运行,该监控系统运行稳定可靠,TCP发送和接收吞吐率达到11.931 038 Mbps和8.117 624 Mbps。     

谈洛伦兹变换的物理意义

 一由于将电动力学的麦克斯韦方程作伽利略变换时,方程不表现协变性,导致“以太”这一标准参考系在电磁理论中的引入,即光速只相对于“以太”这个标准参考系才是常量,而相对于以“以太”为参考系作匀速直线运动的一切参考系都不具备这样的性质。也就是说,麦克斯韦方程只对“以太”这一标准参考系成立。根据这一假设,在“空空如也”的空间中就必然填充着绝对静止的’以太”,并不难用光学测量发现地球在“以太”中的绝对运动,以证明’以太”这一标准参考系的存在。为此目的,迈克尔逊和莫雷做了精密的实验(著名的迈克尔逊--莫雷实验),却没有观测到地球的绝对运动,这就意味着在“空空如也”的空间中并不存在绝对静止的“以太”.     

用激光干涉仪检测引力波

 1887年,迈克尔逊和莫雷用干涉仪所做的实验,证明了相对于“以太”的绝对运动是不存在的,“以太”不能作为绝对参照系,该实验成了爱因斯坦狭义相对论的实验基础。 如今,爱因斯坦的相对论问世80年了,其理论已被物理界很多学者所验证和确认。但是,爱因斯坦的理论所预言的“引力波”还未被任何实验所验证,爱因斯坦的“电磁力与引力统一”理论认为,对应电荷振动释放“电磁波”,质量振动,要释放“引力波”。电磁波容易检测,而引力波因强度太低很难检测。例如,质量为1万吨,长为2m的棒,以每秒200圈旋转时放出的引力波,在2000km处,只能引起10^-37的空间波动(即相距为1m的两质点间距离变化不过10^-37m)。这个值用现代科技手段是不可能检测的。 值得庆幸的是,在天体运动变化中,有巨大能量以引力波的形式放出的现象。如两个中子星合体时会放出强引力波;超新星爆发时,其巨大的潜能释放,会放出强引力波脉冲。     

斐索实验到底说明了什么?

引言 1851年斐索(Fizeau)首创了测定运动介质(流水)中光速的实验.之后,不少人重复了这个实验,并给以不同的解释.有人说,斐索实验验证了菲涅耳的以太曳引理论;有人说,斐索实验的结果证实了洛伦兹关于以太不为运动介质所带动的假定是正确的;又有人说,菲索实验是爱因斯坦速度相加定理的第一个验证.那么,斐索实验到底说明了什么?我们应当科学地历史地对它加以分析.本文拟通过具体讨论来说明斐索实验在以太论的兴衰和狭义相对论创立过程中的历史作用.一菲涅耳以太曳引效应 1818年菲涅耳(Fresnel)从以太论观点出发导出光在运动的透明介质中的速度…     

广义相对论与黎曼几何系列之六：狭义相对论的诞生

据说爱因斯坦仅用两个星期就建立了狭义相对论,这固然因为他是天才,但也不能不承认当时这个理论已经万事俱备只欠东风、水到渠成呼之欲出的事实。
当年,牛顿力学和麦克斯韦电磁理论两者都取得了巨大成功,但各自建立时没有相容的考虑,之后才发现有不相容之处。牛顿力学建立在伽利略变换的基础上,对所有的惯性参考系都是等价的,符合伽利略的相对性原理。而麦克斯韦经典电磁理论却似乎要求有一个绝对静止的“以太”参考系存在。由于历史的原因,以太在人们脑中根深蒂固,以太一词在法语中为夏天的意思,古代的人们认为它是天上的物质,是第五种元素,热的元素。因此,当电磁理论与相对性原理产生了矛盾时,许多科学家倾向于承认以太而摒弃相对性原理。因为人们始终认为光是某种物质的振动,而像以太这种漂浮于整个宇宙空间的物质便是这种热振动的承载体。因此,以太是不可否定的,当时物理界掀起了一股以太热：理论物理学家们尽力建造以太的机械模型,实验物理学家们则竭尽所能来寻找以太。然而,多种方法的探索却始终未能成功。     

爱因斯坦与狭义相对论的诞生(续)

<正>2.5庞加莱的探索——约定光速1900年前后,庞加莱对时间与空间的问题作了不少探讨[12,13].庞加莱否认绝对空间的存在,力图论证相对性原理成立,但他仍然认为存在以太.而承认以太,本质上就是承认存在对电磁理论优越的参考系——相对于以太静止的参考系.优越的以太参考系在某种意义上相当于绝对空间.所以,庞加莱还没有彻底抛弃绝对空间和优越参考系的观念.除去上面谈到的对绝对空间和相对性原理的论     

迈克耳孙-莫雷实验对狭义相对论的建立起到重要作用了吗?

本文对迈克耳孙-莫雷实验提供了3种解释:静止以太说的解释、静止以太说+洛伦兹收缩的解释,以及双程光速各向同性的解释。然后分析了寻找光以太的实验(包括迈克耳孙-莫雷实验)对爱因斯坦建立狭义相对论所起的作用。     

基于STM32F407的以太网通信模块设计

物联网的大规模形成和高速发展,使得基于以太网通信的嵌入式系统开发成为物联网应用的一个实际课题。本论文设计了一种以STM32F407作为主处理器的以太网通信模块;利用32位闪存微控制器STM32F407与以太网模块CH395实现串口通信;采用CH395控制芯片内置的TCP/IP协议栈与上位机LabVIEW客户端建立数据通信,并实时发送测试数据进行实验研究。实测结果表明：基于STM32F407的以太网通信嵌入式系统工作稳定,数据传输可靠,能够满足系统设计需求。