[为什么以太网实例]为什么网络突然变成以太网

引言

熟悉互联网的朋友肯定都听过“以太网”这个词，它源自物理学名词“以太”，取其“无处不在”之意。

经典物理学中，以太也叫光以太，被认为是宇宙中广泛存在的一种看不见的、无色无臭的没有任何属性的物质，其英文是ether。以太理论是人类最后一次企图用解释一种东西来解释整个宇宙，这是自牛顿以来的“机械观”的典型特征之一。

茫茫宇宙充满着以太

但是，“以太论”自提出后，其发展就起起伏伏，波折不断，一段时间里被视为真理，过一段时间里又被看作谬论，可谓最坎坷命运的物理术语了。

生于古希腊

“以太”并非新名词，作为哲学概念，其起源于古希腊，最初出现在一则神话传说：

暗神伊利波斯与夜神尼昔丝结合，生出个精灵气旺的宙斯神来，这就是以太。

众神之王宙斯

在当时，“以太”表示精灵之气，弥漫于整个广大宇宙。

古希腊时期，大哲学家亚里士多德就明确提出，世间万物皆由水火土气四种元素组成，而头上之青天则由第五元素“以太”组成。后来，随着四元素说被推翻，“以太”就逐渐被人们遗忘。

亚里士多德和荷马半身像

机械“以太”

被遗忘了许久的以太说复兴于17世纪。

法国大科学家笛卡尔是解析几何的创始人

1664年，法国科学家笛卡尔首先将以太用于科学，以表示一种充满整个宇宙、作漩涡运动的球形的无重物质。

笛卡尔认为，以太虽然无法被人类直接感知到，却可以传递力，并且对物体产生作用。如自然界的磁力、月球对潮汐的引力，都是依靠以太来传播的，这种解释合情合理，很容易让人接受。

光“以太”

随着物理学的发展，从发现水波的传播需要水，声波的传播需要空气，物理学家们就想当然的以为太阳光的传播也需要某种介质，这种介质也被称为“以太”。

荷兰科学家惠更斯是一位全能型的科学家，他几乎在每个研究领域都与牛顿发生过论战，是牛顿的宿敌

荷兰物理学家惠更斯为了用波动说解释光学现象，也认为以太是存在的。

牛顿的光学实验

之后，根据牛顿的发现，以太充满整个宇宙，无所不在，无色无味，绝对静止，宇宙中的天体相对以太在做运动。这一度成为物理学界科学家们的共识。

电磁“以太”

19世纪，法拉第和麦克斯韦提出电磁理论之后，“以太”就作为光、电、磁现象的传播载体，盛行起来，甚至出现了专门研究以太的学科。俄国化学家门捷列夫就曾把以太作为原子序数为零的物质列入他的元素周期表中。

法拉第在做电解实验

可惜，到此时为止，始终没人能用实验证明以太的存在。而且随着物理学家的发展，以太论面临着越来越多的挑战和质疑

比如说，以太是传播电磁学的介质，根据经典物理学，作用在介质中的传播速度同介质的密度成正比，电磁波的速度和光速差不多，那么以太的密度也应该大的很，而以太一直以来被认为没有重量、没有颜色的透明物体，这就很难自圆其说了。

太阳光

另外，英国物理学家洛奇宣称，他已经测定出以太是密度为每立方厘米10的12次方克的弹性固体，那么行星在以太中运动总会受到阻碍作用的，但几百年来，天文学家从未看到过这种影响。

社会上对以太说的质疑越来越多，很快，一场充满争议的实验在美国开始了。

判定“以太”生死的实验

1884年，那个治学严谨，不轻易外出讲学的英国大科学家汤姆孙终于到美国来做报告了。

报告那天，科学界人士济济一堂，大家纷纷挤到汤姆孙面前七嘴八舌问这问那，自然也提到了那个玄妙的以太问题。汤姆孙搓着手说：“以太到底是啥东西，现在还不清楚。我们只知道地球是以每秒30千米的速度绕太阳转，那么迎面就应该有一股“以太风”不断吹来。如果谁能用检测到这股以太风的存在，也就证明了以太的存在。”

以太假说：地球行经承载光的介质以太

当时在场的美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙听到这番话，心中一动，回来就开始琢磨起“以太风”来。

美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙

迈克耳孙想到，地球就好比一叶扁舟以每秒30千米的速度在以太海洋里航行，如果把一束光分成两束，分别向顺着以太风的方向和垂直于以太风的方向发射，这就好像有两个在河里游泳的人，一个横渡河流，一个顺流而下，这样一来，他们的速度肯定会有不同，同样的道理，这样两束光的速度也肯定会有所差别，进入目镜后就能形成干涉条纹。如果将仪器旋转90°，因为两束光线所处的位置恰好对调，会形成另一种干涉条纹。

迈克耳孙和莫雷的干涉仪装置，安装在一块漂浮在环形水槽中的石板上

于是，迈克耳孙和合作伙伴科学家莫雷一起设计了一个迈克耳孙干涉仪，它可以把一束光分成两束，再将两束光射向两个不同的方向，最终再返回目镜。通过目镜观察光线的干涉现象就可以确定光速的差别了。

两个人在一年四季的所有日子，以及一天的白昼和夜晚同时观测，还把仪器搬到高山上、山洞里、山谷里，甚至让干涉仪随着氢气球升到高空中去检测，但无论在哪里，他们始终观测不到预期的条纹变化，连千分之一的移动也没有。这真是“上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见”啊！

条纹无变化说明以太风的作用是不存在的。结论只有两个：要么是地球根本就不会动，要么是以太这东西压根不存在。

地球不会动让人无法理解，因为在整个太阳系里，天体之间都是相互运动的，而且天体本身也都有自转现象，所以地球绝对不会是宇宙间唯一一个相对以太静止不动的天体，况且，天体运动经哥白尼提出到牛顿最后证明，已经成为科学界的共识，是绝对不会错的，相比而言，以太说有错误倒更合理，看来，宇宙间压根就不存在什么以太。

美国物理学家、化学家爱德华·莫雷

迈克耳孙本来是要以精确的实验来为以太的存在提供证据，不想适得其反，却从根本上否定了以太。一个小小的实验居然戳破了人们想象中的宇宙，这是他所始料未及的。迈克耳孙－莫雷实验否定了地球相对于以太的运动。

否定和争议

迈克耳孙的实验结果一宣布，立即在物理学界引起了一场轩然大波，因为以太一旦被否定，就意味着已经伴随人们过了200多年，指导物理学家做出无数发现的的牛顿力学体系失灵了，这是很多人所无法接受的。于是，荷兰的洛伦兹、法国的彭加勒等物理学权威，先后提出了拯救以太说的种种修正方案，总希望我的实验能有另一种解释，然而，这一切最后都被证明是徒劳的。

近代最伟大的物理学家爱因斯坦

这一实验的积极作用是，阿尔伯特·爱因斯坦被这实验影响，引领他想出了相对论。因为这个伟大的实验，迈克耳孙荣获 1907 年的诺贝尔物理奖，成为美国第一个诺贝尔物理学奖获得者。

后来，随着美国物理学家爱因斯坦狭义相对论的确立以及科学界对“场”的物质性的认识，“以太论”渐渐被人们所抛弃。

新发现和复兴

进入20世纪后半叶，随着现代物理学的进一步发展，人们又逐渐认识到真空并非是绝对的空，那里存在着不断的涨落过程，即虚粒子的产生以及随后的湮没，这种真空涨落是相互作用着的场的一种量子效应。其中部分观点里“以太”的某些精神仍然存在，甚至有物理学家认为现代物理学中的“真空”可能就是“以太”。

黑洞在吞噬星球

另外，随着现代天文学的发展，暗物质与暗能量是当代物理与天文学界研究的热点问题，其客观存在性已经被证实，暗能量暗物质约占到96%，普通物质仅占到4%，预示着人们认识到的宇宙只占整个宇宙的4%，而占96%的东西竟然不为我们所知，这些东西是不是过去所说的“以太”呢，很多科学家目前正致力于这项研究。

总结

以太论，自古希腊时代诞生后，经历了发展壮大、衰落、复苏、再发展壮大、再衰落直至19世纪初的灭亡、当今可能复苏的历史进程，可谓一波三折、命运多舛。任何科学理论的提出和衰落都是科学家的肯定、否定、再肯定、再否定的过程。这其中，一些科学家不论面对怎样的情况，都能坚持独立思考，不盲从，他们敢于质疑，敢于向权威挑战，提出了与之相悖的理论，也因此推动了科学的进步，这种研究态度非常值得学习，这也是实现科学突破的必要条件。以太思想的演变是人类对客观世界的认识的深入，虽然现在有科学家提出可能以太是存在的，但是这个以太已经不是19世纪科学家所说的旧以太了，而是符合新的研究成果的新以太，这一点是需要我们特别注意的。时至今日，以太论的最核心的问题“以太是什么”仍并无特别完美的解释，还需要未来更多的研究，让我们拭目以待！

参考文献：

曹昌褀．以太论的兴衰［J］．大学物理，1982