我们都听到过「以太」，至少现在的“因特网”就又被称为“以太网”。之所以使用这个名字，或许是由于这个词曾经代表着一个意思——“无处不在”。
就像「机械说」曾经是科学界最优雅的语言和最睿智的思想，「以太」也曾是物理学家心中最美、最神奇、最全能的存在。「以太」的产生和消亡，是科学史的一个重要情节——若要讨论科学的进程，那就回避不开「以太」。
杀死「以太」，是一场惊心动魄的旅程，执行任务的两个杀手，一个叫「场」，一个叫「光速不变」。
01
「以太」的诞生
说起「以太」的诞生，要追溯到两千多年前的古希腊时代。
环地中海的开放地貌，让这里的人能更自由地生活和思考。从“西方哲学第一人”泰勒斯首先提出“世界的本原是什么？”的问题，到巴门尼德认为“万物并不真实”开始，一大批哲人不断地思考万物背后的本源。
“物料说”是个不错的方向。
德谟克利特从一些事实出发、在逻辑上推演出了最朴素的“原子论”；而大哲亚里士多德认为，物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的“以太”。（注：“物料说”就是从物质组成成分，去解释世界的本源；与之并列的还有“动力说”，“趋势说”等）
「以太」这个天空之子，就这样从亚里士多德的思想中诞生了！
从词源上说, “以太”这个词表达了“燃烧着的空气” 那样一种观念。当荷马称朱庇特为“居住在以太之中”时，说的就是同样的意思。
在这套体系内，「以太」是我们人类无法触及的遥远天界的组成成分。它和地上的水、火、土、气，有相同点，也有不同点。亚里士多德把日月星辰绕地球的转动和「以太」相联系，成为与地上运动有所不同的存在类型。
在天空中，被亚里士多德称为“月亮之上”的世界（即比月亮远），太阳、月亮、星辰等等都是在“内在力”的作用下，随着“天球”在「以太」中做圆周运动，这是一种自然运动。这种运动，由神规定，无需再追究。
“月亮之下”的地方（比月亮近），世界中还存在着另外一种自然运动——即重物竖直下落和轻物竖直上升的运动，这也是在物体在“内在力”的支配下寻找其天然位置的运动。
“月上”和“月下”的划分，让亚里士多德的理论具有天然的“神圣性”，同时也就具有了最大的遮蔽效应。
这是一种极端的矛盾，使得为了追究终极的“物料说”，追到了无法解释的境地，只能再投入神学的怀抱了。「以太」也因此在神的庇护之下，完成了在天空世界的第一次加冕。
02
发展：「漩涡以太」和「光的波动说」
在科学时代到来之时，「以太」有了新的支持。
漩涡以太说
「漩涡以太说」的提出者是著名的数学家、物理学家、哲学家笛卡儿，他以希腊哲学还很模糊，而他自己却很清楚的实体概念来理解这个词, 从而赋予了这个词以过去从来没有过的含义。阿狄生那绝妙的诗是这样开头的：“广阔的太空高悬，蓝色的以太之天”。这表明了“以太”一词的通常含义。
笛卡尔的「以太」是一种实物存在，一切形态的物质，都是从它产生、发展而来的。
笛卡尔根据自己的空间理论，认为世界上根本没有虚无这样的东西。一种就像空气一样无处不在的东西，像一种精妙的流体，不仅仅充斥在星际领域，而且充满在物体分子之间的空隙里。那么，这种物质是如何作用的呢？这个问题的回答，引申出来了「漩涡以太说」。
在「漩涡以太说」中，行星在「以太」中流动，犹如小船在漩涡中运动一样。笛卡尔试图用「以太」来解释引力的本源，当然，他最终败在了万有引力理论和牛顿力学体系之下。
但是，有趣的是，我们现在发现，银河系真的就像一个漩涡——笛卡尔的想象和天空的真实图景似乎戏剧性的重合了——看来，我们真的不能忽略想象的力量！
漩涡状的银河
光的波动说
牛顿力学的成功让笛卡尔的假说沉睡了一百年，直到一缕阳光把它再次唤醒。这缕阳光就是——“光的波动说”。
人类对光的本源的探索，也经历了漫长的时间。牛顿提出的“微粒说”和惠更斯提出的“波动说”曾经激烈的交锋。
“微粒说”认为光的本质是小微粒，不同的颜色是不同的微粒；一切光学现象，都可以用这些微粒的传播，以及它们和物体之间的作用而解释。
“波动说”则完全不同，认为光的本质是一种波，就和我们听到的声音和看到的涟漪类似。用波的理论，同样可以解释当时所有关于光的现象。
水波荡漾
到底谁对谁错？
在这个激烈的碰撞中，天平一开始就不平衡。牛顿以其无与伦比的影响力，带领“微粒说”的拥趸疯狂进攻，“波动说”节节败退，最终只能在数学的领域偏安一隅。但是，即便如此，“波动说”也一直没有消沉，一直在等待着机会，力图翻身。
机会终于来了！英国科学家托马斯·杨在1800年成功设计了双缝干涉实验，以其无可比拟的优美和精巧，证实了光的波动性。
在这个实验中，光沿着“波动说”的预言在“行走”，最后产生“干涉”的条纹。同时代的菲涅尔和泊松等也从理论和试验上证实了“波动说”的正确性。
一个建筑，巧妙的设计成类似光的干涉条纹的形状
“波动说”的大翻身，也带来了“以太说”的大翻身！为什么呢？
因为，波的传播需要介质！而这种无处不在的介质是什么呢？对，就是笛卡尔的「以太」！
曾经的神的居住之所，现在成了光的传播媒介！
不但光学需要以太，热学也需要以太，电学和磁学也需要以太！以太，一夜之间，又一次成为物理学的宠儿，在物理学家的心中成为无处不在的神奇存在！
有问题解释不了？那一定是你没有考虑到以太的存在！你看，加进去之后，问题不就可以解决了么？
03
杀手出现
在「以太说」风靡的日子里，似乎一切都是那么圆满。几乎所有的问题，结合以太这种物质，再利用牛顿的力学分析，就能得到较好的解释。以太，好像成为物理学左后一块砖头；加上了它，物理学就变的坚不可摧，牢不可破！
就在这种喜庆的氛围里，物理学前所未有的繁荣，但人们没有注意到的是，有两个冷酷的杀手已经慢慢出现。
「场」
「场」这个杀手最早出现时，身份是作为法拉第描述磁力和电力的“力线”。
这还要从奥斯特的发现说起。物理学家奥斯特，曾无意中发现：通电导线旁边的小磁针会发生偏转，这证明了通电导线对小磁针产生了力的作用。最为奇怪的是，这种力与之前所知道的所有力都不同：最大的不同在于，这种力的方向，并非沿着导线和磁针的连线方向，而是垂直于这个方向。
法拉第在进行更深入的研究之后，除了发现新的电与磁的关系之外，还发明了描述这种力的“力线”。
我们用一个试探的磁针放进去一个空间内（比如磁铁或者螺线管的周围）的不同位置，磁针最后静止时的指向能连接成一条条力的方向线；同理，我们把一个试探的电荷放到另个一电荷的周围空间的不同位置，这个试探电荷的受力也能连接成一条条力线。
这种力线，就是我们要描述的“场”的某种“展现”。
这种“力线”或者叫“场线”，最开始只是想象中的事物，只是做为便于从力的观点去理解事物的一种工具，19世纪初的科学家认为场是不存在的。在他们看来，只有物质和它的变化才是实在的。比如「以太」，就是这种实在的真实代表。
19世纪中叶，法拉第的学生麦克斯韦，发表了他的方程组（麦克斯韦方程组），用场的理论统一了所有电磁学问题。这让人们对场的概念产生了全新的思考。
麦克斯韦Maxwell
最初，大家都认为场最后总可以借助以太用力学的方法来解释。但是，我们现在知道，这种事情不可能被实现。
爱因斯坦曾说过：“场的功绩实在是太显著了、太重要了，因为它换下了一个力学的教条。”另一方面，替以太设想一个力学模型的问题，越来越没有意义，“只要看看那些假设的牵强和虚假的性质，就令人沮丧。”
电磁波
麦克斯韦的方程组中，推导出一种神奇的存在：电磁波。
电磁场存储着能量，一旦传播出去，便独立存在了。（这其实就可以解释光的传播不需要以太）
另外，方程的求解显示，电磁波的速度和光的速度一样，也是30万公里每秒钟。根据这个明显预示着“光和电磁波有联系”的线索，由实验物理学家赫兹操刀，最终证明：光就是一种电磁波。
