我们要分清以太与引力子的区别

从17世纪到20世纪近三百年的时间里，欧洲的科学界对光的本质问题展开多次的大争论，主要分为两大阵营：一方是以牛顿为代表的光的微粒说，一方是以惠更斯为代表的光的波动说。

牛顿认为，光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线路径；惠更斯认为，光是一种机械波，光是一种靠物质载体来传播的纵波，传播它的物质载体是被称为以太的物质。

以后两方阵营都出现了几个杰出的科学家，对自己所代表的学说做了大量的研究工作，同时批驳对方的论点。两大阵营如此相持近一二百年的时间，直至20世纪以光具有波粒二重性落下帷幕。

光的波动说为了解释光的波动性，从而假设了以太的存在。因为机械波的传递需要中介媒质作为载体，就像水波的传递需要水作为载体一样，所以光的波动说就假设宇宙的空间充满了一种被称为以太的物质，光波是以太振动所产生的波。

以太具有许多特殊的性质：不具有质量，不仅在真空中存在，而且无处不在，充满整个宇宙，且可以渗透到一切物质的内部，用来传播电磁波，同时对宏观物体的运动又没有任何拖曳。

因为以太相对宇宙的物质来说是绝对的静止的惯性系，所以处于宇宙中某个惯性系的观察者来测定从某点发出的光线的速度就会产生变化。如图，xoy是宇宙中某个以速度ѵ 运动的惯性系，在该惯性系中有一个观察者M，在某个位置有一个光源O，沿X轴的负向运动。当光线和M点相遇时，则在M点测得的光速V，利用伽利略变换，则V=ѵ+C

其中c为光速。

以地球为例，因为地球在绕着太阳公转，必然要穿透绝对静止的以太，在地球的对面形成以太风。在以太风的参考系中，光线沿各个方向的传播速率为c。设地球在以太风中的速率为μ，则按伽利略的速度合成律，对地球参考系来说，沿前后两个方向光的传播速度分别为c-μ/c+μ,沿左右两个方向的光的传播速率分别为√c^2-μ^2.为了测定在地球上各个方向上的光的速率的大小，迈克耳孙在1881和1887分别做了非常精密的实验，就是所谓的迈克耳孙实验。实验的结果令人意外，因为在地球上测得光的各个方向的速率都是c。

迈克耳孙-莫雷的实验说明，如果以太存在，它应该和地球一起运动，正如迈克耳孙所说“静止以太假说的结果就这样被证明为错误”。

后来爱因斯坦放弃以太的假说，把光的不变性质作为自己的《狭义相对论》的一个定理。即，

在真空中，对一切惯性系任何方向的光速都是c，与光源运动情况无关。

在前面的章节里，我们为了解释万有引力的形成机制，假设了引力子的存在。但和以太的假设有本质的区别，引力子在太空中是以光速沿任意方向运动着的，而以太是绝对静止的。既然如此，为什么我们还要冒众多科学家之大不韪而假设引力子同样充斥着宇宙的空间呢？因为既然宇宙的空间充满引力子，那么处于其中的运动着的物质的运动方向上会感到引力子风的存在。也就是说，运动着的物体在前进的方向上，受到引力子的撞击数量要大于后方的数量，即运动着的物体的前方受到一个力的作用。可是在现实的世界中，运动着的物体在各个方向上引力的加速度是相同的。以地球为例，地球在以29.79km/s的速度绕太阳公转，如果按照引力子存在的话，地球前方的引力加速度就应该大于后方的加速度，但实际上地球上在各个方向上的引力加速度是近似恒定的，如果不考虑不同纬度的离心率的话。

为了解决上面的问题，我们可以从两个方面来解释它。

一是引力子不像以太那样是绝对静止的，而是以光速c沿不同的方向作无规则的运动。我们知道，在真空中，对一切惯性系任何方向的光速都是c，与光源运动情况无关，所以我们也假设引力子的速度对一切惯性系任何方向的速度都是光速c，因此对于低速运动的地球来说，在各个方向上引力子的速度是相同的，并且受到引力子的撞击的概率是相同的。关于光速恒定的问题现在我们尚无法弄清楚，但我们必须相信，宇宙中一定存在着一个定律来控制它。

二是因为地球的公转的速率远低于光速，在地球公转的前后方向上加速度的差异太微小，现在的仪器无法测出而已。关于这一点，我们可以在以后的章节里详细介绍。