以太网的以太的由来

波动说

波动说认为,光不是一种物质粒子,而是由于介质的振动而产生的一种波。我们想象一下足球场上观众掀起的“人浪”:虽然每个观众只是简单地站起和坐下,并没有四处乱跑,但那个“浪头”却实实在在地环绕全场运动着,这个“浪头”就是一种波。池塘里的水波也是同样的道理,它不是一种实际的传递,而是沿途的水面上下振动的结果。如果光也是波动的话,我们就容易解释投影里的明暗条纹,也容易解释光束可以互相穿过互不干扰。关于直线传播和反射的问题,人们后来认识到光的波长是极短的,在大多数情况下,光的行为就犹同经典粒子一样,而衍射实验则更加证明了这一点。但是波动说有一个基本的难题:既然波本身是介质的振动,那它必须在某种介质中才能够传递,比如声音可以沿着空气、水乃至固体前进,但在真空里就无法传播。为了容易理解这一点,大家只要这样想:要是球场里空无一人,那“人浪”自然也就无从谈起。
而光则不然,它似乎不需要任何媒介就可以任意地前进。举一个简单的例子:星光可以从遥远的星系出发,穿过几乎是真空的太空来到地球而为我们所见,这对波动说显然是非常不利的。但是波动说巧妙地摆脱了这个难题:它假设了一种看不见摸不着的介质来实现光的传播,这种介质有一个十分响亮而让人印象深刻的名字,叫做“以太”(Aether)。
就在这样一种奇妙的气氛中,光的波动说登上了历史舞台。我们很快就会看到,这个新生力量似乎是微粒说的前世冤家,它命中注定要与后者开展一场长达数个世纪之久的战争。他们两个的命运始终互相纠缠在一起,如果没有了对方,谁也不能说自己还是完整的。到了后来,他们简直就是为了对手而存在着。这出精彩的戏剧从一开始的伏笔,经过两个起落,到达令人眼花缭乱的高潮。而最后绝妙的结局则更让我们相信,他们的对话几乎是一种可遇而不可求的缘分。17世纪中期,正是科学的黎明将要到来之前那最后的黑暗,谁也无法预见这两朵小火花即将要引发一场熊熊大火。

饭后闲话:说说“以太”

以太(Aether)最初是作为光波媒介的假设而提出的。但“以太”一词的由来则早在古希腊:亚里士多德(Aristotle)在《论天》一书里阐述了他对天体的认识。他认为日月星辰围绕着地球运转,但其组成却不同于地上的四大元素水、火、气、土。天上的事物应该是完美无缺的,它们只能由一种更为纯洁的元素所构成,这就是亚里士多德所谓的“第五元素”以太(希腊文的 αηθηρ )。
而自从这个概念被借用到科学里来之后,以太在历史上的地位可以说是相当微妙的。一方面,它曾经扮演过如此重要的角色,以致成为整个物理学的基础;另一方面,当它荣耀不再时,也曾受尽嘲笑。虽然它不甘心地再三挣扎,改头换面,赋予自己新的意义,却仍然逃脱不了最终被抛弃的命运,甚至有段时间几乎成了伪科学的专用词。
但无论怎样,以太的概念在科学史上还是占有它的地位的。它曾经代表的光媒以及绝对参考系,虽然已经退出了舞台中央,但毕竟曾经担负过历史的使命。直到今天,每当提起这个名字,似乎仍然能够唤起我们对那段黄金岁月的怀念。它就像是一张泛黄的照片,记载了一个贵族光荣的过去。今天,以太作为另外一种概念用来命名一种网络协议(以太网Ethernet),生活在e时代的我们每每看到这个词的时候,是不是也会生出几许慨叹?
当路过以太的墓碑时,还是让我们脱帽,向它表示致敬。


来源:《上帝掷骰子吗:量子物理史话.曹天元.mobi》

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