惊人的发现

菲索在实验室得到光速的20多年后的1873年，英国科学家麦克斯韦（Maxwell，1831-1879）出版了堪与牛顿的《原理》比肩的物理学经典巨著《论电和磁》，但这本书却不像《原理》那样一诞生就技惊四座、光芒四射。《论电和磁》刚开始的时候很难得到大多数人的认同，这也难怪，电和磁都是虚无飘渺的东西，对它们进行描述的理论总不像对小球的运动规律进行总结的理论让人觉得实在。麦克斯韦认为电和磁是同一种物质的不同表现形式，它们之间的性质和相互作用力被麦克斯韦用一组简洁优美的方程组所描述，这个方程组叫做麦克斯韦方程组。你只要随便翻看一本讲物理学或者科学史的书，基本上都会提到麦克斯韦方程组是数学美的典范，无数大科学家都被它的美所震撼，单从它完美的表现形式来说，它就不可能是错误的（事实上直到今天，所有经典物理学中的公式除了麦氏方程组以外，都被相对论所修正。唯独麦氏方程组仍然保留着简洁优美的形式，似乎添加任何一笔都是多余的）。不过，我不需要在这本书中把这个方程组写下来，我和各位读者一样也是电磁学的门外汉，无法体会它的美，如果读者当中恰好有这么一两个懂行的话，我相信麦氏方程组已经深深印在了他们的头脑中，也不需要我再抄出来。

根据这一套优美的方程组，麦克斯韦预言了一种神奇的叫做电磁波的东西，麦克斯韦说：“随着时间变化的电场产生了磁场，反之亦然。因此，一个振荡中的电场能够产生振荡的磁场，而一个振荡中的磁场又能够产生振荡的电场，这样子，这些连续不断同相振荡的电场和磁场循环往复，永不停歇，就像一粒石子扔入湖中产生的涟漪，电磁场的变化也会像水波一样向四面八方扩散出去，这个扩散出去的电磁场我把它叫做——电磁波。虽然我现在还无法用实验的方法证明它的存在，但我坚信它一定存在。”

很遗憾，天才麦克斯韦只活到48岁就死了，到死也没能亲眼见证电磁波的诞生。他死后没过几年，一位德国的青年物理学家赫兹（Hertz，1857-1894）接过了麦克斯韦的衣钵，终于在1888年，赫兹在实验室里发现了人们怀疑和期待已久的电磁波。赫兹的实验公布后，轰动了整个物理学界，全世界的物理学家都纷纷效仿此实验，所有的实验结果都证明了麦克斯韦电磁理论是正确的，麦克斯韦方程组取得了决定性的胜利，麦克斯韦的伟大遗愿也终于得以实现。既然电磁波是一个波，那么它的传播速度就可以用频率乘以波长算出来，频率很好办，是由实验设备的各种参数决定的，而波长也不难测，只要拿着一个感应器找到波峰（感应电流最强）和波谷（感应电流最弱）即可算出波长，赫兹没有费多大劲就拿到了波长和频率，他把两个数值一乘，得出了电磁波的传播速度是31.5万公里/秒（限于实验精度，和真实的速度有误差），一个惊人的速度。

等等，等等，我相信你和赫兹一样，看到这个数字突然觉得很熟悉，这个数字好像在哪里见过，31.5万公里/秒，31.5万，啊！这个数字不正是菲索旋转齿轮法测出的光速吗？难道天下竟有如此的巧合，这真是一个巧合呢还是说，还是说……光就是一种电磁波？赫兹被这个想法弄得兴奋不已。不光是赫兹，全世界还有很多的物理学家都因为这两个一致的数字在猜测光是不是就是一种电磁波。正所谓众人拾柴火焰高，很快，大量的实验数据接踵而至，各种电磁波和光的相同特性被发现，科学界很快就达成一致意见：没错，光就是一种电磁波。

现在我们再从电磁波的角度来研究一下光的传播速度到底是相对于什么而言的。波的传播速度等于介质震动的频率乘以波长，因而这个速度是相对于介质而言的。比如我们熟悉的水波，当一颗石子扔到水中产生涟漪的时候，这些涟漪在产生的瞬间也就脱离了跟石子的联系，他们会在水中按照相对于水的恒定速度传播出去，因而我们在讲水波的传播速度的时候，隐含的参考系是水而不是那颗石子。同理，当我们谈论光的速度的时候，那么根据前面这种思想，隐含的参考系也不应该是光源，而是光的传播介质，但众所周知光是一种能够在真空中传播的东西，遥远的星光穿过空无一物的宇宙空间到达我们的眼睛里面，那么这个参考系、这个介质到底是什么？

那不就是牛顿所说的绝对空间和以太（注意，以太这个词并不是牛顿发明的，牛顿是以太学说的主要支持者）吗？牛顿的绝对时空观在统治了物理学界200年后达到了顶峰，伟大的艾萨克?牛顿爵士，您的光芒无人能挡，您为物理学构建起了雄伟的大厦。现在，就差最后一个能证明以太存在的实验来为这座雄伟的大厦砌上最后一块砖。但俗话说盛极必衰，物极必反，人往往是在最得意的时候忘了看脚下的路而跌倒。