以太（ether）（或譯乙太；英語：ether或aether）

以太是古希臘哲學(xué)家所設(shè)想的一種物質(zhì)，是一種被假想的電磁波的傳播媒質(zhì),被認為無所不在。

在古希臘，以太指的是青天或上層大氣。在宇宙學(xué)中，有時又用以太來表示占據(jù)天體空間的物質(zhì)。

17世紀的笛卡兒是一個對科學(xué)思想的發(fā)展有重大影響的哲學(xué)家，他最先將以太引入科學(xué)，并賦予它某種力學(xué)性質(zhì)。

在笛卡兒看來，物體之間的所有作用力都必須通過某種中間媒介物質(zhì)來傳遞，不存在任何超距作用。因此，空間不可能是空無所有的，它被以太這種媒介物質(zhì)所充滿。以太雖然不能為人的感官所感覺，但卻能傳遞力的作用，如磁力和月球?qū)Τ毕淖饔昧Α?/br>
后來，以太又在很大程度上作為光波的荷載物同光的波動學(xué)說相聯(lián)系。光的波動說是由胡克首先提出的，并為惠更斯所進一步發(fā)展。在相當長的時期內(nèi)(直到20世紀初)，人們對波的理解只局限于某種媒介物質(zhì)的力學(xué)振動。這種媒介物質(zhì)就稱為波的荷載物，如空氣就是聲波的荷載物。

由于光可以在真空中傳播，因此惠更斯提出，荷載光波的媒介物質(zhì)(以太)應(yīng)該充滿包括真空在內(nèi)的全部空間，并能滲透到通常的物質(zhì)之中。除了作為光波的荷載物以外，惠更斯也用以太來說明引力的現(xiàn)象。

牛頓雖然不同意胡克的光波動學(xué)說，但他也像笛卡兒一樣反對超距作用，并承認以太的存在。在他看來，以太不一定是單一的物質(zhì)，因而能傳遞各種作用，如產(chǎn)生電、磁和引力等不同的現(xiàn)象。牛頓也認為以太可以傳播振動，但以太的振動不是光，因為當時光的波動學(xué)說還不能解釋光的偏振現(xiàn)象，也不能解釋光為什么會直線傳播。

18世紀是以太論沒落的時期。由于法國笛卡兒主義者拒絕引力的平方反比定律，而使牛頓的追隨者起來反對笛卡兒哲學(xué)體系，因而連同他倡導(dǎo)的以太論也一同進入了反對之列。

隨著引力的平方反比定律在天體力學(xué)方面的成功，以及探尋以太得試驗并未獲得實際結(jié)果，使得超距作用觀點得以流行。光的波動說也被放棄了，微粒說得到廣泛的承認。到18世紀后期，證實了電荷之間(以及磁極之間)的作用力同樣是與距離平方成反比。于是電磁以太的概念亦被拋棄，超距作用的觀點在電學(xué)中也占了主導(dǎo)地位。

19世紀，以太論獲得復(fù)興和發(fā)展，這首先還是從光學(xué)開始的，主要是托馬斯·楊和菲涅耳工作的結(jié)果。楊用光波的干涉解釋了牛頓環(huán)，并在實驗的啟示下，于1817年提出光波為橫波的新觀點，解決了波動說長期不能解釋光的偏振現(xiàn)象的困難。科學(xué)家們逐步發(fā)現(xiàn)光是一種波，而生活中的波大多需要傳播介質(zhì)（如聲波的傳遞需要借助于空氣，水波的傳播借助于水等）。受傳統(tǒng)力學(xué)思想影響，于是他們便假想宇宙到處都存在著一種稱之為以太的物質(zhì)，而正是這種物質(zhì)在光的傳播中起到了介質(zhì)的作用。

以太的假設(shè)事實上代表了傳統(tǒng)的觀點：電磁波的傳播需要一個“絕對靜止”的參照系，當參照系改變，光速也改變。

然而根據(jù)麥克斯韋方程組，電磁波的傳播不需要一個“絕對靜止”的參照系，因為該方程里兩個參數(shù)都是無方向的標量，所以在任何參照系里光速都是不變的。

其中e0是真空介電常數(shù)，μ0是真空磁導(dǎo)率。

這個“絕對靜止系”就是「以太系」。其他慣性系的觀察者所測量到的光速，應(yīng)該是"以太系"的光速，與這個觀察者在"以太系"上的速度之矢量和。

以太無所不在，沒有質(zhì)量，絕對靜止。按照當時的猜想，以太充滿整個宇宙，電磁波可在其中傳播。假設(shè)太陽靜止在以太系中，由于地球在圍繞太陽公轉(zhuǎn)，相對于以太具有一個速度v，因此如果在地球上測量光速，在不同的方向上測得的數(shù)值應(yīng)該是不同的，最大為cv，最小為cv。如果太陽在以太系上不是靜止的，地球上測量不同方向的光速，也應(yīng)該有所不同。

菲涅耳用波動說成功地解釋了光的衍射現(xiàn)象，他提出的理論方法(現(xiàn)常稱為惠更斯－菲涅耳原理)能正確地計算出衍射圖樣，并能解釋光的直線傳播現(xiàn)象。菲涅耳又進一步解釋了光的雙折射，獲得很大成功。

1823年，他根據(jù)楊的光波為橫波的學(xué)說，和他自己在1818年提出的：透明物質(zhì)中以太密度與其折射率二次方成正比的假定，在一定的邊界條件下，推出關(guān)于反射光和折射光振幅的著名公式，它很好地說明了布儒斯特數(shù)年前從實驗上測得的結(jié)果。

菲涅耳關(guān)于以太的一個重要理論工作是導(dǎo)出光在相對于以太參照系運動的透明物體中的速度公式。1818年他為了解釋阿拉果關(guān)于星光折射行為的實驗，在楊的想法基礎(chǔ)上提出：透明物質(zhì)中以太的密度與該物質(zhì)的折射率二次方成正比，他還假定當一個物體相對以太參照系運動時，其內(nèi)部的以太只是超過真空的那一部分被物體帶動(以太部分曳引假說)。利用菲涅耳的理論，很容易就能得到運動物體內(nèi)光的速度。

19世紀中期，曾進行了一些實驗，以求顯示地球相對以太參照系運動所引起的效應(yīng)，并由此測定地球相對以太參照系的速度，但都得出否定的結(jié)果。這些實驗結(jié)果可從菲涅耳理論得到解釋，根據(jù)菲涅耳運動媒質(zhì)中的光速公式，當實驗精度只達到一定的量級時，地球相對以太參照系的速度在這些實驗中不會表現(xiàn)出來，而當時的實驗都未達到此精度。

在楊和菲涅耳的工作之后，光的波動說就在物理學(xué)中確立了它的地位。隨后，以太在電磁學(xué)中也獲得了地位，這主要是由于法拉第和麥克斯韋的貢獻。

在法拉第心目中，作用是逐步傳過去的看法有著十分牢固的地位，他引入了力線來描述磁作用和電作用。在他看來，力線是現(xiàn)實的存在，空間被力線充滿著，而光和熱可能就是力線的橫振動。他曾提出用力線來代替以太，并認為物質(zhì)原子可能就是聚集在某個點狀中心附近的力線場。他在1851年又寫道：“如果接受光以太的存在，那么它可能是力線的荷載物。”但法拉第的觀點并未為當時的理論物理學(xué)家們所接受。

到19世紀60年代前期，麥克斯韋提出位移電流的概念，并在提出用一組微分方程來描述電磁場的普遍規(guī)律，這組方程以后被稱為麥克斯韋方程組。根據(jù)麥克斯韋方程組，可以推出電磁場的擾動以波的形式傳播，以及電磁波在空氣中的速度為每秒31萬公里，這與當時已知的空氣中的光速每秒31.5萬公里在實驗誤差范圍內(nèi)是一致的。

麥克斯韋在指出電磁擾動的傳播與光傳播的相似之后寫道：“光就是產(chǎn)生電磁現(xiàn)象的媒質(zhì)(指以太)的橫振動”。后來，赫茲用實驗方法證實了電磁波的存在。光的電磁理論成功地解釋了光波的性質(zhì)，這樣以太不僅在電磁學(xué)中取得了地位，而且電磁以太同光以太也統(tǒng)一了起來。

麥克斯韋還設(shè)想用以太的力學(xué)運動來解釋電磁現(xiàn)象，他在1855年的論文中，把磁感應(yīng)強度比做以太的速度。后來他接受了湯姆孫(即開爾文)的看法，改成磁場代表轉(zhuǎn)動而電場代表平動。

他認為，以太繞磁力線轉(zhuǎn)動形成一個個渦元，在相鄰的渦元之間有一層電荷粒子。他并假定，當這些粒子偏離它們的平衡位置即有一位移時，就會對渦元內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生一作用力引起渦元的變形，這就代表靜電現(xiàn)象。

關(guān)于電場同位移有某種對應(yīng)，并不是完全新的想法，湯姆孫就曾把電場比作以太的位移。另外，法拉第在更早就提出，當絕緣物質(zhì)放在電場中時，其中的電荷將發(fā)生位移。麥克斯韋與法拉第不同之處在于，他認為不論有無絕緣物質(zhì)存在，只要有電場就有以太電荷粒子的位移，位移的大小與電場強度成正比。當電荷粒子的位移隨時間變化時，將形成電流，這就是他所謂的位移電流。對麥克斯韋來說，位移電流是真實的電流，而現(xiàn)在我們知道，只是其中的一部分(極化電流)才是真實的電流。

在這一時期還曾建立了其他一些以太模型，不過以太論也遇到一些問題。首先，若光波為橫波，則以太應(yīng)為有彈性的固體媒質(zhì)。那么為何天體運行其中會不受阻力呢？有人提出了一種解釋：以太可能是一種像蠟或瀝青樣的塑性物質(zhì)，對于光那樣快的振動，它具有足夠的彈性像是固體，而對于像天體那樣慢的運動則像流體。

另外，彈性媒質(zhì)中除橫波外一般還應(yīng)有縱波，但實驗卻表明沒有縱光波，如何消除以太的縱波，以及如何得出推導(dǎo)反射強度公式所需要的邊界條件是各種以太模型長期爭論的難題。

為了適應(yīng)光學(xué)的需要，人們對以太假設(shè)一些非常的屬性，如1839年麥克可拉模型和柯西模型。再有，由于對不同的光頻率，折射率也不同，于是曳引系數(shù)對于不同頻率亦將不同。這樣，每種頻率的光將不得不有自己的以太等等。以太的這些似乎相互矛盾性質(zhì)實在是超出了人們的理解能力。

1881年－1884年，阿爾伯特·邁克爾遜和愛德華·莫雷為測量地球和以太的相對速度，進行了著名的邁克爾遜－莫雷實驗。實驗結(jié)果顯示，不同方向上的光速沒有差異。這實際上證明了光速不變原理，即真空中光速在任何參照系下具有相同的數(shù)值，與參照系的相對速度無關(guān)，以太其實并不存在。后來又有許多實驗支持了上面的結(jié)論。

以太說曾經(jīng)在一段歷史時期內(nèi)在人們腦中根深蒂固，深刻地左右著物理學(xué)家的思想。著名物理學(xué)家洛倫茲推導(dǎo)出了符合電磁學(xué)協(xié)變條件的洛倫茲變換公式，但無法拋棄以太的觀點。

19世紀90年代，洛倫茲提出了新的概念，他把物質(zhì)的電磁性質(zhì)歸之于其中同原子相聯(lián)系的電子的效應(yīng)。至于物質(zhì)中的以太，則同真空中的以太在密度和彈性上都并無區(qū)別。他還假定，物體運動時并不帶動其中的以太運動。但是，由于物體中的電子隨物體運動時，不僅要受到電場的作用力，還要受到磁場的作用力，以及物體運動時其中將出現(xiàn)電介質(zhì)運動電流，運動物質(zhì)中的電磁波速度與靜止物質(zhì)中的并不相同。

在考慮了上述效應(yīng)后，洛倫茲同樣推出了菲涅耳關(guān)于運動物質(zhì)中的光速公式，而菲涅耳理論所遇到的困難(不同頻率的光有不同的以太)已不存在。洛倫茲根據(jù)束縛電子的強迫振動，可推出折射率隨頻率的變化。洛倫茲的上述理論被稱為電子論，它獲得了很大成功。

19世紀末可以說是以太論的極盛時期。但是，在洛倫茲理論中，以太除了荷載電磁振動之外，不再有任何其他的運動和變化，這樣它幾乎已退化為某種抽象的標志。除了作為電磁波的荷載物和絕對參照系，它已失去所有其他具體生動的物理性質(zhì)，這就又為它的衰落創(chuàng)造了條件。

如上所述，為了測出地球相對以太參照系的運動，實驗精度必須達到很高的量級。到19世紀80年代，麥克爾遜和莫雷所作的實驗第一次達到了這個精度，但得到的結(jié)果仍然是否定的，即地球相對以太不運動。此后其他的一些實驗亦得到同樣的結(jié)果，于是以太進一步失去了作為絕對參照系的性質(zhì)。這一結(jié)果使得相對性原理得到普遍承認，并被推廣到整個物理學(xué)領(lǐng)域。

在19世紀末和20世紀初，雖然還進行了一些努力來拯救以太，但在狹義相對論確立以后，它終于被物理學(xué)家們所拋棄。人們接受了電磁場本身就是物質(zhì)存在的一種形式的概念，而場可以在真空中以波的形式傳播。

量子力學(xué)的建立更加強了這種觀點，因為人們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的原子以及組成它們的電子、質(zhì)子和中子等粒子的運動也具有波的屬性。波動性已成為物質(zhì)運動的基本屬性的一個方面，那種僅僅把波動理解為某種媒介物質(zhì)的力學(xué)振動的狹隘觀點已完全被沖破。

然而人們的認識仍在繼續(xù)發(fā)展。到20世紀中期以后，人們又逐漸認識到真空并非是絕對的空，那里存在著不斷的漲落過程(虛粒子的產(chǎn)生以及隨后的湮沒)。這種真空漲落是相互作用著的場的一種量子效應(yīng)。

今天，理論物理學(xué)家進一步發(fā)現(xiàn)，真空具有更復(fù)雜的性質(zhì)。真空態(tài)代表場的基態(tài)，它是簡并的，實際的真空是這些簡并態(tài)中的某一特定狀態(tài)。目前粒子物理中所觀察到的許多對稱性的破壞，就是真空的這種特殊的“取向”所引起的。在這種觀點上建立的弱相互作用和電磁相互作用的電弱統(tǒng)一理論已獲得很大的成功。

但愛因斯坦則大膽拋棄了以太學(xué)說，認為光速不變是基本的原理，并以此為出發(fā)點之一創(chuàng)立了狹義相對論。雖然后來的事實證明確實不存在以太，不過以太假說仍然在我們的生活中留下了痕跡，如以太網(wǎng)等。

這樣看來，機械的以太論雖然死亡了，但以太概念的某些精神(不存在超距作用，不存在絕對空虛意義上的真空)仍然活著，并具有旺盛的生命力。

眾所周知，人類的科學(xué)是對已知自然現(xiàn)象的歸納和總結(jié)，當人類觀測自然的手段和方法取得進步時，許多已知的知識，甚至是被奉為真理的規(guī)條，難免與實驗觀測結(jié)果發(fā)生不相吻合的狀況。為了解決這個矛盾，要么是放棄曾經(jīng)的真理，修正知識體系，要么是不顧眼前發(fā)生的事實，恪守神圣不可動搖的真理。至于那些信奉科學(xué)到了迷信地步的人，才會為了維護真理而篡改事實，殊不知，當真理走到了必須依靠信仰來維持，而不是事實來驗證，真理就已經(jīng)不再是真理，科學(xué)也已經(jīng)不再是科學(xué)，徹頭徹尾地便成了一種迷信。

科學(xué)曾經(jīng)篤信的真理——以太在線