【導語】該文章為網友投稿，原創文章。如需轉載需征得作者同意。最終學者，尊重知識。如有不同意見請客觀提出通論，切勿惡言相向，謝謝！

因篇幅較長，本平臺分多為篇文章發表。

【本期話題】

以太學的新理論——以太萬物理論

作者：宋景巖 宋歧雋

第2章 以太學的前世

——以太學曾經大起而紅極一時、萬人敬仰，

如今大落而被人遺忘、無人問津。

以太學是經典物理時期的主流基礎理論，以太學自誕生后經過了多個世紀的發展壯大，從18世紀的衰落，到19世紀的復蘇、再發展、再壯大、再衰落，直至20世紀被基本否認的歷史進程，乃至當今21世紀可能的重新復活。以太學的發展道路，反映了人類科學文明發展道路上的曲折歷程，是人類對客觀世界認知水平提高與完善的過程。由于種種原因，現在許多人固執地認為以太早就被否定了，其實以太的存在從未被否定，被否定的只是機械的、僵化的以太、被否定的只是絕對靜止的以太、被否定的只是人們對以太的不正確認識，以及強加于以太身上的一些物理屬性。

要正確認識以太，就必須抱著科學的態度，全面地、客觀地了解以太學的發展演化過程，用辯證唯物主義和歷史唯物主義的思想去認識以太，用發展的觀點去看待以太學，以太的內涵是隨著人們對自然界認識的逐步深入而不斷演化的，我們必須重新審視以太學過去，尋找以太的真實面目，對以太的正確認識，將會引起人類思想和實踐的最偉大突破，以太學的復蘇和重生，給人們認識客觀世界帶來新的希望與新的曙光。

2.1 古代自然哲學中以太觀

2.1.1古希臘自然哲學的以太觀

?“以太”一詞起源于古希臘，最初見于一則神話傳說：暗神伊利波斯與夜神尼卡絲結合生出個精靈氣旺的宙斯神，宙斯也稱以太．在那時，以太表示精靈之氣彌漫宇宙。以太是圣潔之物，它不包含任何矛盾和對立，因而是永遠不會發生變化，是永恒的。

以太的自然哲學應用起源于對真空（或空間）的認識，古希臘時期，一種比較流行的觀點是哲學家留基伯提出的原子論，認為萬物都是由最小的、不能再分的原子組成的，原子之間是一片虛空，宇宙是由原子和虛空共同組成，而原子在虛空中運動著。原子論者認為“如果沒有我們稱為虛空的空間、場所，物體就無法安置，根本也不能移動。”

古希臘偉大的哲學家亞里士多德（公元前384年 ——322年）反對原子論，尤其反對虛空的存在。他在《物理學》和《論天》等著作中寫道“不可分的虛空是沒有運動和變化的，一切物體的運動都是在某種介質中進行的，只有這樣，運動才可以理解。如果承認了虛空，那就等于否定了運動。”“充實的空間里能夠有變化，并且即使在物體之間沒有虛空把它們分開，他們也能夠彼此掉換位置。相反，虛空其實倒會把運動取消，在虛空里面，只會有一個普遍的靜止。” 因此，亞里士多德認為“大自然厭惡虛空”，虛空是根本不存在的，空間處處為連綿不斷的物質所充滿，他認為月層以下的一切物體都是由水、土、氣、火四元素組成，月層以上的天體是由更純潔的第五種元素“以太”組成的，以太作為宇宙的本原物質的概念逐漸從神話走到自然哲學中來。后來，化學家門捷列夫也曾把以太作為原子的零序數物質列入他的元素周期表中。

在古希臘宇宙學中，用以太表示占據宇宙空間的物質，認為宇宙中應該存在一種浩瀚的物質“海洋”或物質背景，它們被稱為“以太”，天體的浮游需要充滿太空的以太作為載體，星光傳播需要以太作為傳播媒體。以太論在托勒密宇宙體系中占有重要位置，托勒密繼承亞里士多德思想，把宇宙看成一種有等級的體

系，地上物體由土、火、氣、水四種元素組成，而天上物體由透明無重量的“以太”構成；地上的物質是速朽的，而天上的“以太”是永恒不朽的。

2.1.2中國古代的以太觀

有文獻記載的最古老的以太觀源于易經，認為“萬物負陰抱陽”，“形而上者謂之道，形而下者謂之器”。所謂“道”，是以空間的方式存在的無形物質態，這種物質態聚合則生成器（即物質）。主張“天人合一”是指“天地與我并生，萬物與我為一”，“天人合一”是“道器合一”的自然推論。中國古代一直流傳著“先天一炁”作為宇宙創世的神秘力量的說法，指生天生地生人生萬物的原始之炁，是構成天地萬物的基本元素，道自虛無生一炁，便從一炁產陰陽，陰陽再合成三體，三體重生萬物張。

老子的《道德經》：“有物混成，先天地生，寂兮寥兮，獨立而不改，周行而不殆，可以為天下母。吾不知其名，字之曰道，強為之名曰大。大曰逝，逝曰遠，遠曰反”。有一個東西混然天成，在天地形成以前就已經存在，聽不到它的聲音也看不見它的形體，寂靜而空虛，它獨立長存永不停息，循環運行而永不衰竭，可以作為萬物的根本，“道”是宇宙萬物的源頭根本，物質、精神、規律都是“道”的派生物。“道生一，一生二，二生三，三生萬物”，世間所有事物都要遵循于道，天地萬物在道的作用下生生不息。……道法自然，宇宙用最簡單的方式構成了無比繁復的世界。

中國古代唯物主義自然觀的主要理論是元氣論，它萌芽于先秦，形成于兩漢，至宋、明、清時期得到了高度的發展，漢代的王充、北宋的張載和明末清初的王夫之是元氣論的代表人物，元氣論的主要觀點可以概括如下：第一，“元氣”是一種無形的、連續性的物質，充滿了整個宇宙，沒有任何物質的虛空是不存在的；第二，作為物質的“元氣”永恒存在，并處在有規律的運動變化之中；第三，“元氣”運動變化的根原在于它內部的矛盾性，“元氣”是包含著陰陽兩個對立面的統一體；第四，“元氣”聚則為有形的物體，“元氣”散則歸于太虛，“元氣”是構成萬物的本原；第五，“元氣”不僅構成一切有形有像的物體，還充滿在這些物體之中；“元氣”不僅與物質發生相互轉化和相互作用，而且是物質之間相互作用的中介，并把天地萬物聯系成一個整體。

元氣論和古希臘自然哲學的以太觀對宇宙本原的認識，從本質是異曲同工的，中國古代的以太觀認為以太是一種流體，中國道家把以太空間統稱為“若水”。從某種意義上講，中國的元氣論、“道”比古希臘自然哲學中的以太觀對宇宙的認識更深刻、更博大，但由于古、近代中國科學技術發展的停滯，這些先進的哲學觀點沒有得到很好的應用、驗證和發展，因而，其影響力反而大大弱于西方的以太理論。

2.2 近代物理學中的以太理論

2.2.1力學以太

十七世紀，被譽為現代哲學之父的笛卡爾反對“超距作用力”的說法，并否認虛空的存在，笛卡兒認為，自然界的力只有通過物體間的相互接觸才能發生作用，不存在任何超距作用。“凡有廣延和空間的地方必有實體”“空間和實體實際上沒有區別”，笛卡爾所說的實體就是以太，并最先把以太的概念正式引入物理學，賦予它某種力學性質，提出了引力的“以太旋渦說”，笛卡爾認為，物質是連續的，物體只有相互接觸才能產生運動，物體間的所有作用力都必須通過某種中間媒介物質來傳遞，不存在任何超距作用，“虛空”是不可能存在的，整個宇宙充滿著一種特殊的易動物質——以太，以太雖然不能為人的感官所感覺，但能傳遞和施加力于浸在其中的物體上。以太在不停地激烈運動中，卷起一個個旋渦，如太陽周圍的有一個巨大的以太旋渦，帶著行星繞太陽運動；行星周圍的以太旋渦，帶著衛星及其他小物體運動，每個行星產生的重力現象就是行星旋渦中心產生的；物體更小的旋渦使各部分之間產生內聚力，正如河中浮草被卷進漩渦一樣，在漩渦中重物趨向中心，輕物離開中心，因此，重物總是落下地面。笛卡爾把行星的圓周運動、重物的下落都歸之于以太漩渦吸引的結果。

伽利略對笛卡爾的以太學說進行了具體化、理論化，提出了著名的伽利略變換，強調了靜止以太的參考系功能以及該參考系的優越性。

牛頓對以太的態度是極其矛盾的，他一方面繼承了笛卡兒和伽利略的部分思想，提出絕對時空理論，但又在他1687年發表《自然哲學的數學原理》中，回避了以太的問題，關于物體之間作用力的本質，他只字未提，認為當時不可能深入探討力的本質。之后，牛頓運用超距的吸引和排斥的觀點輕而易舉地解釋了萬有引力、化學聚合力、光粒子的反射和折射等現象，因而逐步地接近超距作用的觀點。承認超距作用，當然否定了以太的存在，但是牛頓本人并不贊成超距作用解釋，在對待以太的問題上也是搖擺不定的，他在給Ｒ.本特利的一封信中寫道：“很難想象沒有別種無形的媒介，無生命無感覺的物質可以毋須相互接觸而對其他物質起作用和產生影響……假定引力是物質的一種根本的和固有的屬性，因此一個物體能夠超距地通過虛空的任何距離作用于另一個物體，不經任何媒介就傳遞作用力，在我看來，這是多么荒誕，以致對于任何一個通曉哲學事理的人都是不可思議的。引力應是由按一定規律起作用的媒介引起的。但是，這種媒介究竟是物質的還是非物質的呢？我讓讀者自己去判斷。”在力的傳遞上，牛頓本人是傾向于贊同以太理論的觀點的，只是在細節上有所不同，但他并沒有對力的本質再做進一步的研究和說明。

人們一般認為，牛頓力學不需要以太，但情況并非如此，牛頓力學只是利用一個叫“絕對空間”的概念，而未直呼其名的以太，在牛頓第二定律——慣性定律中，不僅提及運動參考系，還要利用參考系因為要定義加速度，就必須選擇一個適當運動狀態下的參考系，如果對參考系的狀態選擇不當，則對這個參考系牛頓運動方程將不成立，這就是說，物體所在的空間環境，以某種隱而不宣的方式具有一種客觀實在性，隨同物體本身和物體之間的距離一起出現在運動定律里，這里的“空間環境”就是牛頓的“絕對空間”。使牛頓定律成立的參考系必需是一個慣性系，物體的慣性反應也是相對它所處的以太空間，牛頓力學中的慣性系實質是物體所處的以太空間，這里的絕對參考系也就是以太參照系。可以說，沒有以太也就沒有牛頓的絕對時空觀建立的基礎。

萊布尼茨同樣是一個堅定的以太論者，明確反對原子論的虛空觀點。他認為引力是通過以太介質傳遞的，他在與克拉克的論戰信中寫道：“所謂物體的引力乃是奇跡性的東西，是不能用它們的自然本性來解釋的”“完全空的空間是不存在的，空間是全部充滿的，即使那些被認為證明虛空存的實驗，如托里拆得的水

銀玻璃管實驗，無非是排除了粗大的物質而已，而某種精細的物質還是存在著的”。

笛卡爾學派和萊布尼茨學派都主張：“萬有引力確實是普遍存在著的，但不可能是存在超矩作用”，反對牛頓學派主張的“超矩作用”，由于笛卡爾和萊布尼茨追隨者堅持以太學說，拒絕認可牛頓的“引力的距離平方反比定律”，萊布尼茨與牛頓之間又存在著尖銳的“微積分創建者”之爭，而使牛頓的追隨者聯合起來反對笛卡爾的哲學體系和萊布尼茨的學說，連同他們的以太學說一起反對，由于牛頓的力學方程不顯性地依賴以太而成立，而被牛頓的追隨者解讀為力的超距作用，隨著引力的平方反比定律在天體力學方面的巨大成功，使得超距作用觀點得以流行，作為傳遞相互作用力介質為內涵的以太，被慢慢拋棄，十八世紀成為以太理論沒落的世紀。

十九世紀隨光的波動學的重新興起，以太學重回它的主流地位。以太成為科學研究的重要對象，物理學也被分成兩部門：一門研究普通物質，另一門研究以太，稱為“以太學”。在以太學中，最令人困惑的問題是：地球在以太中運動，兩者的相對運動究竟是怎樣的？這就是以太漂移問題。當時，以太理論主流觀點是“以太漂移假說”，絕大多數以太理論的學家都認為以太是絕對靜止的，以太作為絕對靜止參照系，天體與以太空間會產生絕對運動。另外還有兩種以太漂移理論：

一是“以太部分曳引假說”，菲涅耳認為以太是絕對靜止的，但是，當一個物體相對以太這個參照系運動時，其內部的那一部分以太的被物體帶動。菲涅耳用以太絕對靜止為基礎對光行差現象的解釋得到廣泛認可，而且菲涅耳預言了艾利實驗的結果，即望遠鏡灌滿水，觀察的光行差角不會有什么改變。斐索在1851年完成了流水中的光速實驗，證明了菲涅耳公式的正確性。

二是“以太完全曳引假說”，英國物理學家喬治·斯托克斯認為把以太分成不動（以太漂移假說）和可動（以太部分曳引假說）的兩部分，星體能夠完全拖曳一部分以太，在物體表面附近的以太有一個速度逐漸減慢的區域，星體曳引周圍的這部分以太一起運動，而距離星體更遠空間中的以太則相對靜止。即在地球表面，以太與地球具有相同的速度，即地球完全曳引這部分以太。只有在離開地球表面某一高度的地方，才可以認為以太是靜止的。“以太完全曳引假說”也能很好解釋了光行差現象。

以太是絕對靜止的假設，可以直觀地解釋許多日常的力學和光學現象，“以太是絕對靜止的”成為近代物理學以太理論中關于以太的突出物理特征，最終這個錯誤的假定也為后來以太理論的沒落埋下了禍根。

被喻為“最接近神的人”——美國偉大的科學家尼古拉·特斯拉，也在十九世紀末提出自己的以太理論，他認為電磁波在以太中的傳送，就像聲波在空氣中傳送一樣；以太是大海，而普通物質則是比海水密度輕得多的水泡，引力是源自了物質外部受力的壓力差；物體除了從周圍環境中獲得能量以外，物質內并無能量，能量不是直接來源自物質，能量來自空間，物質更像介質，讓力作用于它，或者穿過它，沒有以太，也就沒有能量，也沒有力，特斯拉反對相對論的質能等價等理論。他說“一切皆是光”，這里的光指以太，意指“一切現象和事物皆來源于以太”。

在尼古拉·特斯拉的手稿中寫道：“你錯了，愛因斯坦先生，以太是存在的！這些天有很多關于愛因斯坦理論的談論。這個年輕人證明了沒有以太，許多人同意他的觀點，但我認為這是一個錯誤。以太的反對者把邁克爾遜-莫利的實驗作為證據，他們試圖檢測地球相對于靜止的以太的運動。他們的實驗以失敗告終了，但這并不意味著沒有以太。在我的作品中，我總是依賴于以太的存在，因此我取得了一定的成功。盡管相互作用很弱，我們仍然能感覺到以太的存在。這種交互作用的一個例子顯示在重力以及突然加速或剎車時（物體的慣性是以太的存在一個直接證據）。我認為恒星、行星和我們的整個世界都起源于以太，因為某種原因，它的一部分密度變小了。這可以與水中氣泡的形成相比較，盡管這種比較非常近似。從四面八方壓縮我們的世界，以太試圖回到它最初的狀態，一旦物質被以太壓縮，并將變成以太本身。每一個物體，無論是太陽還是最小粒子，都是以太中的低壓區域。因此，以太不可能在物質周圍保持不動。基于此，人們可以解釋為什么邁克爾遜-莫利的實驗顯示一個空結果。為了理解這一點，讓我們將實驗轉移到水生環境中，想象你的船在一個巨大的漩渦中旋轉，試著探測水相對船的運動，你不會察覺到任何移動，因為船的速度將等于水的速度。把你想象中的船換成地球，把漩渦換成繞太陽旋轉的以太風，你就明白為什么邁克爾遜-莫利實驗沒能成功了。在我的研究中，我始終堅持這樣一個原則，即自然界中的所有現象，無論發生在什么物理環境中，總是以同樣的方式表現出來，水中有波浪、

空氣中有波浪……無線電波和光是以太中的波。愛因斯坦斷言沒有以太是錯誤的。很難想象有無線電波，但是沒有以太——承載這些波的物理介質。愛因斯坦試圖用普朗克的量子假說來解釋沒有以太時，光的運動。我想知道如果沒有以太的存在，愛因斯坦將如何解釋球狀閃電？愛因斯坦說沒有以太，但他實際上證明了以太的存在。至少拿光速來說（“光速不變現象”事實上是以太存在的直接證據），愛因斯坦指出，光速不取決于光源的速度，這是對的，但這個規律只有在光源處于某種物理介質（以太）中才能存在，這種介質以其性質限制了光速。以太物質限制光速，就像空氣物質限制聲速一樣。如果沒有以太，那么光速將強烈依賴于光源的速度……”尼古拉·特斯拉以簡明的事例和嚴謹的邏輯論證了以太的存在，可惜的是，尼古拉·特斯拉生前并未發表和推廣他的以太理論，他的大部分以太理論僅在他遺留的手稿中發現。

力學以太的一個核心問題是：物體之間的相互作用力是否可以超距產生？這也是物理學最基本的問題，如果物體之間的相互作用力不可以超距產生，空間必然不存在虛空，必然充滿著一種叫以太的物質，如果物體之間的相互作用力可以超距產生，以太便失去存在的基礎。

關注我，下期精彩幾時獲取。

如果覺得好，請關注和點贊。你的支持是我們前進的動力。

此文部分資料、圖片整理自網絡。

人生漫漫，曾幾何時，你也會迷茫也會彷徨，放下你的迷茫與彷徨，到這里找尋心的光芒，讓你的人生走向成功。