由于微觀領(lǐng)域物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)現(xiàn)象，牛頓運動定律不適用。19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)，即X射線、電子和放射性射線的發(fā)現(xiàn)，使物理學(xué)的研究由宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域，特別是隨著20世紀(jì)初量子力學(xué)的建立，出現(xiàn)了與經(jīng)典觀念不同的新觀念。例如：量子力學(xué)的研究表明，微觀粒子既表現(xiàn)為粒子性又表現(xiàn)為波動性，粒子的能量等物理量只能取分立的數(shù)值，粒子的速度和位置具有不確定性，粒子的狀態(tài)只能用粒子在空間出現(xiàn)的概率來描述等。但量子力學(xué)的建立并不是對經(jīng)典力學(xué)的否定，對于宏觀物體的運動，量子現(xiàn)象并不顯著，經(jīng)典力學(xué)依然適用。
“以太”的觀念
“以太”的概念有著漫長的歷史。古希臘時代，以太指的是青天或上層大氣，有時也表示占據(jù)天體空間的物質(zhì)；亞里士多德曾把它視為構(gòu)成天體的基本元素。17世紀(jì)的笛卡兒首先將以太引入科學(xué)，并賦予它的力學(xué)性質(zhì)。在笛卡兒看來，物體之間的所有作用力都必須通過某種中間媒介物質(zhì)來傳遞，不存在任何超距作用。因此，空間不可能是空無所有的，它被以太這種媒介物質(zhì)所充滿。以太雖然不能為人的感官所感覺，但卻能傳遞力的作用，如磁力和月球?qū)Τ毕淖饔昧?。他甚至試圖用以太的渦漩來說明天體的運動，例如提出渦漩攜帶著行星繞太陽轉(zhuǎn)動。此外，光的波動說的始祖胡克和惠更斯為了解釋光現(xiàn)象，都假設(shè)存在著以太。牛頓也像笛卡兒一樣反對超距作用并承認(rèn)以太的存在。在他看來，以太不一定是單一的物質(zhì)，因而能傳遞各種作用，從而產(chǎn)生電、磁和引力等不同的現(xiàn)象。牛頓也認(rèn)為以太可以傳播振動，但以太的振動不是光，因為光的波動學(xué)說（當(dāng)時人們還不知道橫波，光波被認(rèn)為是和聲波一樣的縱波）不能解釋光的偏振現(xiàn)象，也不能解釋光的直線傳播現(xiàn)象。
18世紀(jì)是以太論沒落的時期，法國笛卡兒主義者拒絕引力的平方反比定律，于是牛頓的追隨者起來反對笛卡兒哲學(xué)體系，連同他倡導(dǎo)的以太論也在被反對之列。隨著引力的平方反比定律在天體力學(xué)方面的成功以及探尋以太未獲實際結(jié)果，使得超距作用觀點得以流行。光的波動說也被放棄了，微粒說得到廣泛的承認(rèn)。到18世紀(jì)后期，證實了電荷之間（以及磁極之間）的作用力同樣是與距離平方成反比。于是電磁以太的概念同樣被拋棄，超距作用的觀點在電學(xué)中也占了主導(dǎo)地位。
進(jìn)入19世紀(jì)，由于光的波動論的復(fù)活和電磁理論的發(fā)展，以太問題成為科學(xué)家研究的熱門課題。在19世紀(jì)上半葉，所有研究以太問題的人都是期望建立一個合理的光理論而探討它的，阿拉戈實驗和光行差被看作是這個理論的試金石。后來人們著手討論光行差理論，也是期望它能提供一種以太模型，以便利用這種以太模型解決光的橫波理論所面臨的嚴(yán)重困難。
菲涅耳用波動說成功地解釋了光的衍射現(xiàn)象，他提出的理論方法能正確地計算出衍射圖樣，并能解釋光的直線傳播現(xiàn)象。
邁克爾遜-莫雷實驗
1887年，阿爾貝特·邁克爾遜（后來成為美國第一個物理諾貝爾獎獲得者）和愛德華·莫立在克里夫蘭的卡思應(yīng)用科學(xué)學(xué)校進(jìn)行了非常仔細(xì)的實驗。目的是測量地球在以太中的速度(即以太風(fēng)的速度)。
如果以太存在，且光速在以太中的傳播服從伽利略速度疊加原理：
假設(shè)以太相對于太陽靜止，儀器在實驗坐標(biāo)系中相對于以太以公轉(zhuǎn)軌道速度 向右運動。 光源發(fā)光經(jīng)分光鏡分光成兩束光，光束1經(jīng)反光鏡M1反射再經(jīng)分光鏡投射到觀測屏。光束2經(jīng)反光鏡M2反射再經(jīng)分光鏡投射到觀測屏，與光束1形成干涉。光在以太中傳播速度為c，地球相對以太的速度為v 。光束1到達(dá)M1和從M1返回的傳播速度為不同的，分別為c+v和 c-v，完成往返路程所需時間為：2d/√（c2-v2） 。光束2和光束1到達(dá)觀測屏的光程差為
ΔL=2dv2/c2移動的條紋數(shù)為ΔL/λ,實驗中用鈉光源λ=5.9×10∧-7m地球的公轉(zhuǎn)軌道運動速率為v=10∧-4c干涉儀光臂（分光鏡到反光鏡） d=11m應(yīng)該移動的條紋為：ΔN=0.37
邁克爾遜和莫雷將干涉儀裝在十分平穩(wěn)的大理石上，并讓大理石漂浮在水銀槽上，可以平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。并當(dāng)整個儀器緩慢轉(zhuǎn)動時連續(xù)讀數(shù),這時該儀器的精確度為0.01% ,即能測到1/100條條紋移動，用該儀器測條紋移動應(yīng)該是很容易的。邁克爾遜和莫雷設(shè)想：如果讓儀器轉(zhuǎn)動90°，光通過OM1、OM2的時間差應(yīng)改變，干涉條紋要發(fā)生移動，從實驗中測出條紋移動的距離，就可以求出地球相對以太的運動速度，從而證實以太的存在。但實驗結(jié)果是:未發(fā)現(xiàn)任何條紋移動。在此之后的許多年,邁克爾遜-莫雷實驗又被重復(fù)了許多次,所得都是零結(jié)果。
以太說認(rèn)為以太是光媒介質(zhì)，那么地球在以太中運動，在地球上那兩個方向的光速與地球運動應(yīng)該符合伽利略變換，即C+V和C-V。邁克爾遜-莫雷實驗正是測量C+V和C-V中的V，得到結(jié)果為零。
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