有一件非常奇怪的事:光究竟在哪里?从前,大家认为光存在于以太中,直到迈克尔逊用他的干涉仪把人们惊醒:原来以太根本就不存在!接着爱因斯坦提出了光速不变论,开辟了相对论时代。此后,人们似乎忘了一件事:光如果不存在于以太当中,那会存在于何处呢?只有一个必然的答案:存在于物质当中。
宇宙中没有绝对的真空,无处不充满着物质。在没有以太的情况下,光只能存在于物质当中。但是这个答案是违反相对论的!
试想:当物质是一种流体,光在顺流情况下会怎么样?比如光可以在空气中传播,当空气流动形成风时,光是不是要顺风加速呢?那不就成为超光速了?根据相对论,超光速是不可能的,若相对论是正确的话,光只能脱离流体物质而存在,于是光还是回到了以太中。
那么到底光是不是存在于物质中?以太到底有没有?这个问题,可以用一个风洞光速试验来检验。如图:
在一个风洞中,A为B、C的中点。从A点同时向B、C点发射一道光,光到达B、C点的用时分别为t1和t2。当风洞静止时,t1 = t2 = k秒,当风洞起风时(风向如箭头所示)是什么结果呢?
一、如果t1>k秒,t2<k秒,则证明光和机械波一样,也离不开介质,且t2表现为超光速。
二、如果t1 = t2 = k秒,则证明光不需要介质,且脱离物质而传播,以太是存在的。
完成这个试验或许有些难度,不过有个简单易行的办法可投石问路。那就是把迈克尔逊干涉仪搬到高速风洞中,固定在风洞内壁上,用影像设备观测干涉条纹的变化情况。条纹有变化则证明光需要介质,反之则证明不需要介质。然后再测一下光速,看看光在顶风和顺风时速度有无变化。总之,不论实验结果如何,科学意义都很大,高速风洞风速可达几十马赫,试验可行性很高。
一旦证明了光的传播离不开介质,那光速的快慢与介质的温度就有了关系。已知冷空气中音速慢,那么冷介质中光速是不是也会慢呢?这样就有必要实验一下光在冷热两种介质中的速度,如果实验结果表明在冷介质中光速慢,那么我们就要重新认识宇宙了。众所周知宇宙大爆炸之初是极热的,那么光速也是极快的,随着宇宙变冷,光速也降了下来,这就造成了一种假相:离我们越远的星系以越快的速度飞离。
宇宙的大小及年龄是以光年来计算的,假如现今的光是慢速的,那么反推一下就能得知,宇宙并没有看上去那么宏大,也没有那么古老。