他们用5分钟证明了相对论,在100年前的今天( 三 )

水波还是颗粒?

光速的测定回答了一个问题,却引出了更多的问题:光是如何传播的?在不同的介质里,光速会发生怎样的变化?

同样在 17 世纪,物理学家们对光的本质展开了研究。荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens,1629-1695)认为光是一种波,在“以太”中像水波一样传播。像同时代的科学家一样,他认为以太是一种充斥所有空间的流体,地球能够围绕太阳转动正是因为太阳带动了以太的漩涡。

波动说能够解释光的反射和折射,却无法很好地解释为什么光沿直线传播。这时候,艾萨克·牛顿(Issac Newton,1623-1727)提出了一种截然不同的理论。为了解释棱镜实验的结果,牛顿指出,光应当是一种微粒,光通过棱镜的时候就像网球被斜拍打出去的时候一样,划出一道曲线。(今天我们更熟悉的现象是足球赛里的“香蕉球”。)

这两种学说在解释光速变化的时候发生了分歧:波动说认为光在折射率更大的介质中速度较小,而微粒说的推论结果恰好相反。到 19 世纪中叶,科学家才通过实验测定了不同介质中的光速,最终推翻了微粒说。

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