总之 ， 相信大家了解了这些以后 ， 就不会对 以太的出现感到突兀了 ， 甚至会觉得非常自然 。 因为无论是从 波动说 ， 还是从 力学自然观的角度 ， 认为光的传播需要一种 介质都是理所当然的事情 。 而 以太 ， 只不过是它的 名字而已 。
有了“ 光是借助以太这种介质来传播”的观念以后 ， 我们就可以根据光的传播情况来反推以太的一些性质 。
比如 ， 光能从遥远的星系穿过太空来到地球 ， 那 太空中就应该充满了以太；光在以太中衰减很少 ， 天体可以毫无阻力地穿过它 ， 那以太就应该非常 稀薄；因为光是 横波 ， 那这肯定又对 以太有某种限制……
当然 ， 只有这些肯定是不够的 ， 于是人们就设计了 各种以太相关的实验（绝非只有 迈克尔逊-莫雷实验一个） ， 以求进一步了解以太 。爱因斯坦在大学期间也设计了相关实验 ， 不过因为没有得到学校的支持而作罢 。
这篇文章的主题是 狭义相对论的诞生 ， 我不可能把所有的 以太实验都列出来 ， 那够写一本书了 。 这里只介绍几个跟 爱因斯坦创立 狭义相对论关系比较大的实验 。
03-光行差
第一个重要的实验叫 光行差 。
光行差的原理很简单 ， 大家在下雨的时候都有这样的经验：如果我站在雨地里 不动 ， 就会感觉雨滴是从 头顶正上方落下来的（无风条件）；如果往前跑 ， 就会感觉雨滴是从 前方倾斜地落到身上的 ， 这其实就是一种“ 雨行差” 。

文章图片

而且 ， 不难想象 ， 跑得 越快 ， 就会觉得雨滴 倾斜得越厉害 。 雨速一定时 ， 我奔跑的 速度和雨滴的 倾斜角之间 ， 肯定有某种关系 。
类似的 ， 遥远的星光（可近似看作 平行光）到达地球时 ， 如果地球 不动 ， 我只要把望远镜对着星星的方向就能看到这颗星星了 。
但是 ， 如果地球在 运动（以大约 30km/s的速度围着太阳公转） ， 跟雨中奔跑时觉得雨滴倾斜了类似 ， 我们也会觉得 恒星发出的光线也倾斜了一定角度 ， 这就是 光行差 。

文章图片

为了寻找光行差 ， 英国天文学家 布拉德雷从1725年到1726年进行了持续的观测 ， 发现地球的 公转会产生大约 20.5角秒（1度=60角分=3600角秒）的 倾斜角 。 然后 ， 通过简单的三角计算 ，布拉德雷就得出光速大约是 30万km/s ， 这是早期比较准确的光速值了 。
具体的实验和计算细节我这里就不说了 ， 但是下面 三个事情 ， 大家一定要清楚：
第一 ， 根据 波动说 ， 光在 以太中传播 。 我们能观测到 光行差 ， 就说明 地球和 以太之间一定有 相对运动 。
为什么呢？你想啊 ， 正是因为地球和以太之间存在相对运动 ， 你才能感受到来自前方的 以太风 。
布拉德雷之所以能观测到光行差的 倾斜角 ， 就是这种 以太风把光线“吹弯了” 。 如果地球和以太 相对静止 ， 没有 以太风 ， 那头顶正上方的光线就会像无风时的雨滴一样垂直下落 ， 这样肯定就看不到光行差了 。
第二 ， 不难想象（通过简单的 三角关系） ，光行差的这个倾斜角是跟 地球速度v和 光速c的 比值v/c直接相关的 。 也就是说 ， 这个实验只能精确到 v/c一阶量级（只出现v和c的 一次方） ， 并没有出现 v2/c2二阶量或者更高次项 。
第三 ， 因为 光行差实验只能精确到 v/c一阶 ， 所以 ， 我们虽然能猜测地球和以太之间有 相对运动 ， 但 并不能精确地测出这个速度到底是多少 。 具体原因我们后面会谈 。