特斯拉100年前的预言被证实,揭开宇宙起源和轮回的真相!( 三 )


由此麦克斯韦提出了麦克斯韦方程组(Maxwell's equations) 。
从麦克斯韦方程组 , 可以推论出电磁波在真空中以光速传播 ,
进而得出光的本质是电磁波的猜想 。 这就是光的电磁说 。

这里跟大家穿插一个小故事 , 2004年 ,
英国的科学期刊《物理世界》(Physics World)
举办了一个活动:让读者投票选出科学史上最伟大的公式 。
结果 , 麦克斯韦方程组力压质能方程、欧拉公式、
牛顿第二定律、勾股定理、薛定谔方程等”方程界“的巨擘 , 高居榜首 。
麦克斯韦方程组以一种近乎完美的方式统一了电和磁 ,
并预言光就是一种电磁波 , 这是物理学家在统一之路上的巨大进步 。
不过 , 麦克斯韦只是从理论上预言了光就是电磁波 ,
并没能用实验证实他的理论 。

到了1887年 , 麦克斯韦去世8年后 ,
德国物理学家海因里希·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)
首次用实验证实了电磁波的存在 ,
并且测出了实验中的电磁波的频率和波长 ,
从而计算出了电磁波的传播速度 ,
发现电磁波的速度确实与光速相同 。
赫兹的实验证实了麦克斯韦的预见 。
光 , 分为广义的光和狭义的光 。
通常我们提到“光”时 , 指的就是可见光 , 这是狭义的光 。
而广义的光是电磁波全频段 , 包括无线电波、
红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等等 。
可见光只占了电磁波谱里面很窄的一个频段 ,
波长在380nm(纳米)~760nm之间 ,
这就是人类眼睛能够感觉到的光的范围 。
除了可见光波段 , 其余都是不可见光范畴 ,
而这些电磁辐射也都是依靠光子传递的 。
所有的电磁波在真空中的传播速度也都是相同的 , 就是我们所说的光速 。
广义上的光的波长可以上到千米 , 下到飞米 。
也就是说最长的无线电波的波长可达到数千米乃至亿米 ,
而波长最短的γ射线的波长只有百万亿分之一米 , 甚至亿亿分之一米 。
麦克斯韦方程式不仅预言了光的本质是电磁波 ,
还可以推导出物理学上的另一条重要定律:光速不变 。
光速不变

同样的 , 麦克斯韦方程式只是能从理论上推导出光速不变原理 ,
而证实这一推论的是波兰裔美国藉物理学家
阿尔伯特·迈克耳孙(Albert Michelson)和美国物理学家、
化学家爱德华.莫雷(Edward Morley) 。
19世纪初 , 当光的波动性得到大多数物理学家的认可时 ,
以太假说又重新获得了关注 。
当时物理学界普遍认为“以太”是传播电磁波和光的媒介 ,
并将这种无处不在的“以太”看作绝对惯性系 , 也就是绝对静止的 。
由此又产生了一个新的推断:地球以每秒30公里的速度绕太阳运动 ,
那么势必会遇到每秒30公里的“以太风” 迎面吹来 ,
同时 , “以太风”也一定会对光的传播产生影响 。
也就是说 , 迎着地球公转方向的光和在后面追赶地球的光 ,
应该有c+v(c+30km/s)和c-v(c - 30km/s)的速度变化 。
就这样 , 科学界掀起了一阵证明“以太风”存在的狂潮 。
迈克耳孙-莫雷实验最初也是为了寻找以太风而设计的 。
可以太风没找到 , 歪打正着地竟然发现不论地球运动的方向
和光的射向一致或相反 , 光到达地球的时间都是一样 ,
也就是“光速不变” 。 这就相当于 , 有两个人分别测光速 ,
一个站在月台上 , 另一个人坐在高速行驶的火车里 ,
可他们俩得出的数值却是一样的 。 光速不变原理 ,
正是爱因斯坦创立狭义相对论的基本出发点之一 。
有意思的事情 , 这才刚刚开始 。
质能方程

1905年 , 爱因斯坦刚刚大学毕业 ,
在瑞士专利局找了一份技术员的工作 。
可能是工作太闲了 , 爱因斯坦大部分的时间都花在了科学研究上 。
也是在这一年 , 爱因斯坦如有神助一般地发表了5篇
具有划时代意义的论文 , 在布朗运动、量子论和狭义相对论
三个方面都作出了开创性的贡献 。
因此1905年也被称为“爱因斯坦奇迹年” 。
这5篇重磅论文中有一篇题为《论动体的电动力学》 ,
正是在这篇论文中 , 爱因斯坦创立了狭义相对论 , 时间膨胀、
长度收缩等重要概念也都是在这篇论文中提出的 。
狭义相对论告诉我们 , 速度越快 , 时间流逝的越慢 ,

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