星都绕着太阳公转时,它们之间距离在变化着。罗麦注意到们离木星越远则木星月食出现得越晚。他论点是,因为当们离开更远时,光从木星月亮那儿要花更长时间才能达到们这儿。然而,他测量到木星到地球距离变化不是非常准确,所以他光速数值为每秒140000英里(1英里=1.609公里),而现在值为每秒186000英里(1英里=1.609公里)。尽管如此,罗麦不仅证明光以有限速度运动,并且测量光速,他成就是卓越——要知道,这切都是在牛顿发表《数学原理》之前11年进行。
直到1865年,当英国物理学家詹姆士·麦克斯韦成功地将当时用以描述电力和磁力部分理论统起来以后,才有光传播真正理论。麦克斯韦方程预言,在合并电磁场中可以存在波动微扰,它们以固定速度,正如池塘水面上涟漪那样运动。如果这些波波长(两个波峰之间距离)为1米或更长些,这就是们所谓无线电波。更短波长波被称做微波(几个厘米)或红外线(长于万分之1厘米)。可见光波长在100万分之40到100万分之80厘米之间。更短波长被称为紫外线、X射线和伽玛射线。
麦克斯韦理论预言,无线电波或光波应以某固定速度运动。但是牛顿理论已经摆脱绝对静止观念,所以如果假定光是以固定速度传播,人们必须说清这固定速度是相对于何物来测量。这样人们提出,甚至在“真空”中也存在着种无所不在称为“以太”物体。正如声波在空气中样,光波应该通过这以太传播,所以光速应是相对于以太而言。相对于以太运动不同观察者,应看到光以不同速度冲他们而来,但是光对以太速度是不变。特别是当地球穿过以太绕太阳公转时,在地球通过以太运动方向测量光速(当们对光源运动时)应该大于在与运动垂直方向测量光速(当们不对光源运动时)。1887年,阿尔贝特·麦克尔逊(后来成为美国第个物理诺贝尔奖获得者)和爱德华·莫雷在克里夫兰卡思应用科学学校进行非常仔细实验。他们将在地球运动方向以及垂直于此方向光速进行比较,使他们大为惊奇是,他们发现这两个光速完全样!
在1887年到1905年之间,人们曾经好几次企图去解释麦克尔逊——莫雷实验。最著名者为荷兰物理学家亨得利克·罗洛兹,他是依据相对于以太运动物体收缩和钟变慢机制。然而,位迄至当时还不知名瑞士专利局职员阿尔贝特·爱因斯坦,在1905年篇著名论文中指出,只要人们愿意抛弃绝对时间观念话,整个以太观念则是多余。几个星期之后,位法国最重要数学家亨利·彭加勒也提出类似观点。爱因斯坦论证比彭加勒论证更接近物理,因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦,但彭加勒名字在其中起重要作用。
这个被称之为相对论基本假设是,不管观察者以任何速度作自由运动,相对于他们而言,科学定律都应该是样。这对牛顿运动
请关闭浏览器阅读模式后查看本章节,否则可能部分章节内容会丢失。