以太战线杰拉德阵容搭配

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以太战线杰拉德阵容搭配插图

在青年时代,他是个有名的科学保守派,他不为麦克斯韦提出的电磁辐射理论所动,反而发表了一篇文章,坚持认为电振荡是不可能产生类光波动。此文发表后没过几年,赫兹便证明这是可能办到的。

后来,菲茨杰拉德的保守思想有了改进。当J.J.汤姆孙于十九世纪九十年代提出阴极射线是由比原子小得多的粒子组成的时候,菲茨杰拉德抢先为亚原子粒子鸣锣开道,并且预言在了解原子方面很快就将获得新的巨大的进展。他还首先提出彗星并非普通意义上的的连续物体,就连彗核也是些石块。

然而,使他最出名的却是对迈克耳孙和莫利1887年著名试验的失败原因所做的解释。迈克耳孙和莫利未能测出传播方向不同的两道光束有速度差,尽管他们认为地球在以太中运动就会造成这样的速度差。

菲茨杰拉德于1895年提出解释说:光束传播的距离随光源的运动速度变化,其变化方式可使光束在任何方向上表现出相同的传播速度。所以,当人们根据牛顿力学推断出光的速度因光源的运动而在一定距离内变慢时,这段距离也同时缩短到恰好够使光束节省一段相应的传播时间,使它看上去仍以原来的速度传播。菲茨杰拉德提出了一个简单的公式来描述距离随运动速度变化时的收缩量,这个量正好抵消了本该出现的光速差。一切物体都会收缩,但是这种收缩只有在速度极高时才较为明显。因此,当速度达到161,000英里/秒的巨大值时,一英尺长的尺子就会缩短到六英寸。在186,282英里/秒的光速下,就会出现完全的收缩,一切物体沿此运动方向上的长度为零。由于负长度看来没有意义,所以这个菲茨杰拉德收缩首次表明,光在真空中的速度可能是任何物体理论上所能达到最高速度。

菲茨杰拉德收缩看来违背人们的常识,但是随着人们对物质的电本质的理解加深,这种认识差距就越来越小了。洛伦兹稍晚些时候也独立地提出了同一理论并有所发展,所以人们常常将这一概念称为“洛伦兹-菲茨杰拉德收缩”。菲茨杰拉德没有活到亲眼看见他的收缩假说成为一种新的世界体系一一爱因斯坦于1905年首次创立的相对论一一的一个组成部分。

<以太之谜>是啥子?

以太之谜和迈克耳逊—莫雷实验

从十九世纪初光的波动说复活以来,物理学家一直对传光媒质以太议论不休,其中一个重要问题就是以太和可称量物质(特别是地球)的关系问题。

当时,有两种针锋相对的观点。菲涅耳在1818年认为,地球是由极为多孔的物质组成的,以太在其中运动几乎不受什么阻碍。地球表面的空气由于其折射率近于 1,因而不能或者只能极其微弱地曳引以太,可以把地球表面的以太看作是静止的。

斯托克斯认为菲涅耳的理论建立在一切物体对以太都是透明的基础之上,因而是不能容许的。他于1845年提出,在地球表面,以太与地球有相同的速度,即地球完全曳引以太。只有在离开地球表面某一高度的地方,才可以认为以太是静止的。由于菲涅耳的静止以太说能圆满地解释光行差现象(由于地球公转,恒星的麦观位置在一年内会发生变化),因而人们普遍赞同它。

假使静止以太说是正确的,那么由于地球公转速度是每秒三十公里,在地球表面理应存在“以太风”。多年来,人们做了一系列的光学和电学实验(即所谓的“以太漂移”实验),企图度量地球通过以太的相对运动。但是,由于实验精度的限制,只能度量地球公转速度和光速之比的一阶量,这些一阶实验一律给出否定的结果。

随着麦克斯韦电磁理论的发展,人们了解到,与地球公转速度和光速之比的平方有关的效应,应该能在光学和电学实验中检测到。因为麦克斯韦理论隐含着,光、电现象有一个优越的参照系,这就是以太在其中静止的参照系,以太漂移的二阶效应理应存在。但是这个实验精度要求太高,一时还难以实现。

其实,麦克斯韦早在1867年就指出,在地球上做测量光速的实验,因为光在同一路径往返,地球运动对以太的影响仅仅表现在二阶效应上。1879年,麦克斯韦在致美国航海历书事务所的信中就提出了度量太阳系相对以太运动速度的计划,当时在事务所工作的迈克耳逊采纳了这一建议。

1881年,迈克耳逊正在德国柏林赫尔姆霍兹手下留学。由于在柏林无法完成实验,迈克耳逊把别人为他建造的整个装置运到波茨坦天体物理观测站进行实验。他所期望的位移是干涉条纹的0.1,但实际测得的位移仅仅是0.004~0.005,这只不过相当于实验的误差而己。

显然,否定结果(也称“零结果”)表明,企图检测的以太流是不存在的。迈克耳逊面对事实不得不认为:“静止以太的假设被证明是不正确的,并且可以得到一个必然的结论:该假设是错误的”,“这个结论与迄今被普遍接受的光行差现象的解释直接矛盾”,“他不能不与斯托克斯1846年在《哲学杂志》发表的论文附加摘要相一致”。

不过,这次实验的精度还不够高,数据计算也有错误。1881年冬,巴黎的波蒂埃指出了计算中的错误(估计的效果比实际大了两倍),洛伦兹在1884年也指出了这些问题。因此,无论迈克耳逊还是其他人,都没有把这次实验看作是决定性的。迈克耳逊本人此后也将兴趣转移到了精密测定光速值,对1881年的实验进行改良的工作就这样搁置下去了。

1884年秋,威廉·汤姆逊访问美国,他在巴尔的摩作了多次讲演。到会听讲的迈克耳逊有机会会见了与汤姆孙一起访美的瑞利勋爵,他们就1881年的实验交换了意见。与此同时,瑞利也转达了洛伦兹的意见。瑞利的劝告给迈克耳逊以极大的勇气,他进一步改进了干涉仪,和著名的化学教授莫雷一起,于1887年7月在克利夫兰重新进行了实验,此时的迈克耳逊已是克利夫兰城凯思应用科学院的教授了。

为了维持稳定,减小振动的影响,迈克耳逊和莫雷把干涉仪安装在很重的石板上,并使石板悬浮在水银液面上,可以平稳地绕中心支轴转动。为了尽可能增大光路,尽管干涉仪的臂长已达11米,他们还是在石板上安装了多个反射镜,使钠光束来回往返八次。根据计算,这时干涉条纹的移动量应为0.37,但实测值还达不到0.01。

迈克耳逊和莫雷认为,如果地球和以太之间有相对运动,那么相对速度可能小于地球公转速度的1/60,肯定小于1/40。他们在实验报告中说:“似乎有理由确信,即使在地球和以太之间存在着相对运动,它必定是很小的,小到足以完全驳倒菲涅耳的光行差解释。”

1887年实验的否定结果对于当时的每一个人来说都是迷惑不解的,而且在很长一段时间内依然如故。人们并没有认为该实验是判决性的,就连迈克耳逊自己对他的结果也大失所望,他称自己的实验是一次“失败”,以致放弃了在实验报告中许下的诺言(每五天进行六小时测量,连续重复三个月,以便消除所有的不确定性),不愿再进行长期的观察,而把干涉仪用来于其他事去了。

迈克耳逊并不认为自己的实验结果有什么重要意义,他觉得实验之所以有意义,是因为设计了一个灵敏的干涉仪,并以此自我安慰。直到晚年,他还亲自对爱因斯坦说,他自己的实验引起了相对论这样一个“怪物”,他实在是有点懊悔的。

洛伦兹对迈克耳逊实验的结果也感到郁郁不乐,他在1892年写给瑞利的信中说:“我现在不知道怎样才能摆脱这个矛盾,不过我仍然相信,如果我们不得不抛弃菲涅耳的理论,……我们就根本不会有一个合适的理论了”。洛伦兹对1887年的实验结果依然疑虑重重:“在迈克耳逊先生的实验中,迄今还会有一些仍被看漏的地方吗?”

瑞利在1892年的一篇论文中认为:“地球表面的以太是绝对的静止呢,还是相对的静止呢?”这个问题依然悬而未决。他觉得迈克耳逊得到的否定结果是“一个真正令人扫兴的事情”,并敦促迈克耳逊再做一次实验。威廉·汤姆孙直到本世纪开头还不甘心实验的否定结果。

顺便说说,迈克耳逊的实验工作和爱因斯坦的相对论在历史上并无什么直接联系。但是在1900年前后,他的“以太漂移”实验对洛伦兹等人的电子论却产生了毋庸置疑的影响。尽管学术界对该实验的历史作用仍有不同的看法,但迈克耳逊本人晚年仍念念不忘“可爱的以太”。直到1927年,他在自己最后一本书中谈到相对论己被人们承认时,仍然对新理论疑虑重重。

迈克耳逊—莫雷实验似乎排除了菲涅耳的静止以太说,而静止以太说不仅为电磁理论所要求,而且也受到光行差现象和斐索实验的支持。为了摆脱这个恼人的困境,斐兹杰拉德和洛伦兹分别在1889年和1892年各自独立地提出了所谓的“收缩假设”。

他们认为,由于干涉仪的管在运动方向上缩短了亿分之一倍的线度,这样便补偿了地球通过静止以太时所引起的干涉条纹的位移,从而得到了否定的结果。洛伦兹基于电子论进而认为,这种收缩是真实的动力学效应,对于物质来说具有普遍意义。拉摩也十分赞同这一看法,他证明如果物质由电子组成,这种情况便能够发生。

迈克尔逊-莫雷实验的解释

在1887年到1905年之间,人们曾经好几次企图去解释迈克尔逊——莫雷实验。

1.乔治·菲茨杰拉德(GeorgeFitzGerald)根据麦克斯韦电磁理论在1889年对迈克尔逊-莫雷实验提出了一种解释。菲茨杰拉德指出如果物质是由带电荷的粒子组成,一根相对于以太静止的量杆的长度,将完全由量杆粒子间取得的静电平衡决定,而量杆相对于以太在运动时,量杆就会缩短,因为组成量杆的带电粒子将会产生磁场,从而改变这些粒子之间的间隔平衡。这一来,迈克尔逊-莫雷实验所使用的仪器,当它指向地球运动的方向时就会缩短,而缩短的程度正好抵消光速的减慢。有些人曾经试行测量菲茨杰拉德的缩短值,但都没有成功。这类实验表明菲茨杰拉德的缩短,在一个运动体系内是不能被处在这个运动体系内的观察者测量到的,所以他们无法判断他们体系内的绝对速度,光学的定律和各种电磁现象是不受绝对速度的影响的。再者,动系中的短缩,乃是所有物体皆短缩,而动系中的人,是无法测量到自己短缩值的。

2.里茨在1908年设想光速是依赖于光源的速度的,即运动光源所发射出来的光线速度与光源速度以矢量方式相加,光速,也就是以太流的影响被以太内的光速和光源的速度所抵消。一般称为弹道假说,企图以此解释迈克尔逊-莫雷实验。弹道假说由天文学上观测双星运动结果易于排除,德·希特于1931年在莱顿大学指出,如果是这样的话,那么一对相互环绕运动的星体将会出现表观上的异常运动,而这种现象并没有观察到。观测发现,光的速度与光源的速度无关。由此也证明了爱因斯坦提出的光速和不受光源速度和观察者的影响是正确的,而且既然没有一种静止的以太传播光波振动,牛顿关于光速可以增加的看法就必须抛弃。

3.1892年,荷兰物理学家洛仑兹也提出了与乔治·菲茨杰拉德相同的量杆收缩解释。这一观点可以解释迈克尔逊-莫雷实验,并承认以太存在,光速变化。1895年洛仑兹提出了更为精确的长度收缩公式,顺手把时间也调慢了一点,这就是著名的洛仑兹变换。通过以太的运动物体,纵向线度发生收缩(平行运动方向),其收缩的比例恰好符合迈克尔逊——莫雷实验的计算。同时这个方向的时间也变慢,这样这个方向的光的速度保持不变。这是光速不变的最早模型。为什么要改动时间?没有人知道,也没有理论依据。这个光速不变的版本,承认以太存在。没有悖论。根据他的设想,观察者相对于以太以一定速度运动时,长度在运动方向上发生收缩,以解释迈克尔逊-莫雷实验,时间变慢,以满足光速在量杆运动方向没有发生变化。这样洛仑兹就在不抛弃以太概念的前提下,提出光速不变。

4.1905年,在洛仑兹提出光速不变观点10年后,爱因斯坦认为既然光速不变,作为静止参考系的以太就没有理由存在。于是抛弃静止参考系以太、以光速不变原理和狭义相对性原理为基本假设的基础上建立了狭义相对论。同时保留洛仑兹变换来解释迈克尔逊-莫雷实验和光速不变。爱因斯坦的洛仑兹变换是指纯数学的空间缩短,不再是组成量杆的带电粒子距离缩短。而且这种空间缩短不具有任何实质性的物理意义。(比如两辆速度不同的火箭经过太阳系,那么从慢速火箭上看地球与太阳的空间距离与快速火箭上的看到的空间距离不同,空间距离的物理意义在于引力大小,和阳光辐射强度紧密相关。而实际地球与太阳引力大小和阳光辐射强度与两辆火箭的速度没有任何关系。)

相对论认为空间和时间并不相互独立,而是一个统一的四维时空整体。在狭义相对论中,整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的。结合狭义相对性原理和上述时空的性质,也可以推导出洛仑兹变换。几个星期之后,一位法国最重要的数学家亨利·庞加莱也提出类似的观点。爱因斯坦的论证比庞加莱的论证更接近物理,因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦,但庞加莱的确在其中起了重要的作用。

帮忙介绍一下菲茨杰拉德?

菲兹杰拉德,F.S.(1896~1940)美国小说家。1896年9月24日生于明尼苏达州圣保罗市。父亲是家具商。他年轻时试写过剧本。读完高中后考入普林斯顿大学。在校时曾自组剧团,并为校内文学刊物写稿。后因身体欠佳,中途辍学。1917年入伍,终日忙于军训,未曾出国打仗。退伍后坚持业余写作。1920年出版了长篇小说《人间天堂》,从此出了名,小说出版后他与吉姗尔达结婚。婚后携妻寄居巴黎,结识了安德逊、海明威等多位美国作家。1925年《了不起的盖茨比》问世,奠定了他在现代美国文学史上的地位,成了20年代“爵士时代”的发言人和“迷惘的一代”的代表作家之一。

菲兹杰拉德成名后继续勤奋笔耕,但婚后妻子讲究排场,后来又精神失常,挥霍无度,给他带来极大痛苦。他经济上入不敷出,一度去好莱坞写剧本挣钱维持生计。1936年不幸染上肺病,妻子又一病不起,使他几乎无法创作,精神濒于崩溃,终日酗酒。1940年12月21日迸发心脏病,死于洛杉矶,年仅44岁。

菲兹杰拉德不仅写长篇小说,矩篇小说也频有特色。除上述两部作品外,主要作品还有《夜色温柔》(1934)和《最后一个巨商》(1941)。他的小说生动地反映了20年代“美国梦”的破灭,展示了大萧条时朗美国上层社会“荒原时代”的精神面貌。

人们通常都会问小说作家这个问题:「你的角色拥有多少你的特质?」对作家史考特.费兹杰罗,也就是大亨小传 (The Great Gatsby) 的作者来说,答案是「很多」。费兹杰罗于1896年9月24日出生在明尼苏达州的圣保罗,他最为人所知的就是他对「爵士时代」 (Jazz Age,1920年代) 的描述,而那也是他所成长的年代。史考特的名字是以远房亲戚法兰西斯.史考特.凯伊 (Francis Scot Key) 的名字来命名的,法兰西斯也就是美国国歌「星条旗永不落」 (The Stat-Spangled Banner) 的作者。费兹杰罗在圣保罗从小就被以美国贵族的养成方式培养长大,但是他写作的主要动力却来自高度浪漫的想像。

费兹杰罗从学校毕业之后,他选择进入军队服务。当他驻扎在雪瑞登营 (Camp Sheridan) 的时候,他遇到了丽尔达.莎伊瑞 (Zelda Sayre) ,而且与她相恋。为了赢得丽尔达的芳心,费兹杰罗在1920年重写并出版了他的第一本小说「天堂的那一端」 (The Side of Paradise) 。这本小说反映了费兹杰罗在普林斯顿大学就读时的时光,内容在说明一个年轻人努力追求爱情与工作上的成就满足。在接下来的数十年里,虽然费兹杰罗必须面对自己的酒瘾毛病,以及丽尔达的健康问题,但是费兹杰罗夫妇还是沉浸在文学上的生活与名声。

西元1925年,费兹杰罗出版了「大亨小传」这本书,而世人也认为这是他最杰出的作品。虽然这本书一开始并不畅销,但是这本关于美国物质美梦的小说,却成为美国文学小说的代表作,受到大众的喜爱,广泛阅读及讨论。书中主角杰.盖兹比 (Jay Gatsby) 也成为人们拿来与费兹杰罗乡比较的人物。

虽然费兹杰罗夫妇后来搬到法国的里威耶拉 (Riviera) 度假胜地,但是丽尔达的病况却越来越严重。她有时候会突然想要练习芭蕾,就日夜都不休息的跳著。丽尔达第二次精神崩溃之后,费兹杰罗只好把她送到北卡罗莱纳州爱须为尔 (Asheville) 的医院里接受治疗。在他生命的最后数年,费兹杰罗搬到好莱坞,并且靠著编剧的工作维生。他在45岁的时候因为心脏病发而去世,留下他最后一本小说「最后的大亨」 (The Last Tycoon) ,这是一本有关好莱坞生活的小说,不过只写了一半。

◎重要作品概述及评价

☆人间天堂

描写一群二十年代美国青年放荡不羁的生活,小说的主人公阿莫瑞家境富裕,享有各种特权,他娇生惯养,多情善感,充满了年轻人的幻想:要娶“最漂亮的姑娘”,要登上社会的“顶峰”做个“大人物”。他进入普林斯顿大学读书,爱上了费城年轻寡妇克拉拉,并提出要跟她结婚,被婉言拒绝。不久,第一次世界大战爆发,阿莫瑞赴训练军营受训。战争期间母亲病死,家业败落,朋友各奔东西。战后阿莫瑞爱上了好友亚历克的妹妹罗莎琳德,可是她却决定嫁给比阿莫瑞更有钱的道森。阿莫瑞的一切幻想都破灭了,便终日沉浸于酗酒之中。不久,在一次去马里兰州的旅途中,遇到一个名叫伊莉诺的漂亮女子。在那里,他们度过几星期的共同生活,然后各奔东西。对此,阿莫瑞先是诅咒那姑娘,后来开始“厌恶这个社会制度”,盼望着来一场社会革命,把自己推到社会的顶峰。

小说准确地抓住了时代的脉搏。被称为开启了美国的爵士时代。有评论家说这部小说是真正的美国小说,而不是像其他作品一样模仿英国或者法国的作品。

☆了不起的盖茨比

小说通过完美的艺术形式描写了20年代贩酒暴发户盖茨比所追求的“美国梦”的幻灭,揭示了美国社会的悲剧。

盖茨比与黛茜的恋爱和分手本来是个很普通的爱情故事。但作者出手不凡,把盖茨比热恋的姑娘当作青春、金钱和地位的象征,当作靠手段追求富裕物质生活的“美国梦”。盖茨比为了追求黛茜耗尽了自己的感情和才智,最后葬送掉自己的生命。他天真地以为:有了金钱就能重温旧梦,赎回失去的爱情。可惜,他错了。他看错了黛茜这个粗俗浅薄的女人。他看错了表面上灯红酒绿而精神上空虚无聊的社会。他生活在梦幻之中,被黛茜抛弃,为社会冷落,终于铸成了无法挽回的悲剧。

盖茨比是20年代典型的美国青年。他的遭遇正是欢歌笑舞的“爵士时代”的写照。

☆夜色温柔

《夜色温柔》发表于一九三四年,是菲茨杰拉德生前所完成的最后一部长篇小说,描写的是一个出身寒微但才华出众的青年对富有梦幻色彩的理想的追求以及最终如何遭到失败、变得颓废消沉的故事。小说的背景被安排是作者所熟悉的欧洲大陆,时间跨度为1917年到1930年间,但小说所展现的仍是美国“爵士乐时代”的社会场景。

《夜色温柔》的主要内容介绍了强烈的怀旧情绪、悔恨心理、失落的希望、破灭的幻想、人格的分裂。

《夜色温柔》是一部带有很强的自传性的小说,探索了一种酷似作者所经历的感情与精神的崩溃过程。

[编辑本段]诗人

爱德华.菲茨杰拉德(1809-1883),主要作品有《鲁拜集》译本。

波斯古典诗中的杰出作品,1857年被译成英语,大受欢迎。普遍认为英译本是作者和译者的共同创作的结果。值得一提的是,菲茨杰拉德将此书译过五稿,而且初版还没有署名。

[编辑本段]物理学家

菲茨杰拉德(FitzGerald,George Francis)

爱尔兰物理学家。1851年8月3日生于都柏林;1901年2月21日卒于都柏林。

菲茨杰拉德求学于都柏林三一学院,1871年毕业,他后半生在该学院任自然哲学教授。由于他的努力,爱尔兰的技术教育获得很大的发展。

在青年时代,他是个有名的科学保守派,他不为麦克斯韦提出的电磁辐射理论所动,反而发表了一篇文章,坚持认为电振荡是不可能产生类光波动。此文发表后没过几年,赫兹便证明这是可能办到的。

后来,菲茨杰拉德的保守思想有了改进。当J.J.汤姆孙于十九世纪九十年代提出阴极射线是由比原子小得多的粒子组成的时候,菲茨杰拉德抢先为亚原子粒子鸣锣开道,并且预言在了解原子方面很快就将获得新的巨大的进展。他还首先提出彗星并非普通意义上的的连续物体,就连彗核也是些石块。

然而,使他最出名的却是对迈克耳孙和莫利1887年著名试验的失败原因所做的解释。迈克耳孙和莫利未能测出传播方向不同的两道光束有速度差,尽管他们认为地球在以太中运动就会造成这样的速度差。

菲茨杰拉德于1895年提出解释说:光束传播的距离随光源的运动速度变化,其变化方式可使光束在任何方向上表现出相同的传播速度。所以,当人们根据牛顿力学推断出光的速度因光源的运动而在一定距离内变慢时,这段距离也同时缩短到恰好够使光束节省一段相应的传播时间,使它看上去仍以原来的速度传播。菲茨杰拉德提出了一个简单的公式来描述距离随运动速度变化时的收缩量,这个量正好抵消了本该出现的光速差。一切物体都会收缩,但是这种收缩只有在速度极高时才较为明显。因此,当速度达到161,000英里/秒的巨大值时,一英尺长的尺子就会缩短到六英寸。在186,282英里/秒的光速下,就会出现完全的收缩,一切物体沿此运动方向上的长度为零。由于负长度看来没有意义,所以这个菲茨杰拉德收缩首次表明,光在真空中的速度可能是任何物体理论上所能达到最高速度。

菲茨杰拉德收缩看来违背人们的常识,但是随着人们对物质的电本质的理解加深,这种认识差距就越来越小了。洛伦兹稍晚些时候也独立地提出了同一理论并有所发展,所以人们常常将这一概念称为“洛伦兹-菲茨杰拉德收缩”。菲茨杰拉德没有活到亲眼看见他的收缩假说成为一种新的世界体系一一爱因斯坦于1905年首次创立的相对论一一的一个组成部分。

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