关于波浪的十大发现

发表时间：2019-06-27

作者：易智编译

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物理爱好者很像冲浪者。两人都认为海浪很有趣。

对于冲浪者来说，最重要的是玩得开心。对物理学家来说，这是关于理解一些自然界最重要的物理现象。6月1日宣布的另一次引力波探测，进一步激发了世界科学爱好者对引力波的热情。

波浪自然一直是一个科学和数学上感兴趣的话题。它们在许多物理过程中发挥作用，从热和光到广播和电视、声波图和音乐、地震和全息图。(在棒球场上，波浪曾经是很常见的景象，但球迷们已经厌倦了站着或站着，而且这真的很烦人。)

科学上许多最伟大的成就都是发现了新的波或对波动的新见解。因此，仅确定这类发现(或想法)的前十名是困难的，而且势必会招致特定秘密浪潮团体的狂热分子的批评。所以请记住，如果你最喜欢的wave不在这个列表上，它应该是第11位。

10. 托马斯·杨:光是一种波。

在19世纪的头几年，英国医生杨解决了关于光的本质的长期争议。早在一个世纪以前，艾萨克·牛顿就有力地论证了光是由(非常小的)粒子组成的观点。与牛顿同时代的克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)强烈反对这一观点，坚持认为光以波的形式在太空中传播。

通过一系列巧妙的实验，杨证明了海浪存在的有力证据。杨在一张厚厚的纸上戳了两个小洞，看到光线穿过时，在纸的另一边的表面形成了交替的光带和暗带。如果光像水波一样通过两个孔干涉，当波峰遇到波谷时就会抵消，或者当波峰遇到“同相”时就会增强，这就和预期的一样了。杨没有用数学上的严谨来解释他的波动理论，所以牛顿的辩护者们拒绝了，试图为杨的结果辩解。

但不久，法国的奥古斯汀·让·菲涅耳就详细地计算出了光波的数学。1850年，当让-贝尔纳-里昂·福柯(Jean-Bernard-Leon Foucault)证明光在空气中传播的速度比在水中快时，最坚定的牛顿迷不得不投降。牛顿本人也会承认光必然由波组成。(不过，很久以后，爱因斯坦发现了一种方法，可以让光实际上由粒子组成，这种粒子后来被称为光子。)

9. 迈克尔逊和莫理:光波不会振动任何东西。

波是振动，意味着需要某种东西振动。例如，声音振动空气中的分子，海浪振动水分子。据推测，光会震动一种叫做以太的无形物质。

1887年，阿尔伯特·a·迈克尔逊(Albert A. Michelson)和他的合作者爱德华·莫利(Edward Morley)设计了一项实验来检测乙醚。地球在以太中的运动应该意味着光的速度将取决于它的方向。(随着地球的运动，光速与与运动方向成直角的速度是不一样的。)迈克尔逊和莫雷认为，他们可以利用杨发现的干涉现象来发现这种差异。但是他们的仪器没有发现任何以太效应。他们认为他们的实验有缺陷。但后来爱因斯坦发现那里其实没有以太。

8. 麦克斯韦:光是电磁波。

麦克斯韦于1879年去世，也就是爱因斯坦出生的那一年，所以他并不知道以太的存在。不过，他确实发现，电和磁都可以用一些这样的介质中的应力来解释。

麦克斯韦认识到，以太中的电荷和磁荷应该以波的形式产生扰动。根据这些力的强度，他计算出这些波将以惊人的3.1亿米每秒的速度传播，令人怀疑地接近最近对光速的最佳测量值(这些测量值在2.98亿米每秒到3.15亿米每秒之间)。所以麦克斯韦尔，没有在电视上看过《海军罪案调查处》，然后援引吉布斯的第39条规则(没有巧合这回事)，得出光是电磁波的一个例子的结论。

他在1864年写道:“我们似乎有充分的理由得出这样的结论:光本身(包括辐射热，以及其他辐射，如果有的话)是电磁波通过电磁场传播形式的电磁干扰。”他的“其他辐射，如果有的话”被证明是各种各样的冷波的整个光谱，从伽马辐射到无线电信号。

7. 海因里希·赫兹:无线电波。

一开始并没有多少人把麦克斯韦当回事。不过，也有一些被称为麦克斯韦里安的人提出了他的观点。赫兹是一位对麦克斯韦有信心的物理学家，至少对他的方程式有信心，他在德国卡尔斯鲁厄的实验室里做实验

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