（1）

     在1643年以前，认为“宇宙充满以太”是符合宗教的一般讲法的。因为那个时候还没有人切实证明存在真空。

     证明真空的历史则相当曲折，甚至出现过“上帝是否可以制造真空”的说法。

     “真空”本身是相当古老的观念。按照原子论者（http://en.wikipedia.org/wiki/Atomism）的看法，世界的物质是由原子构成的，而填补原子间的空隙的应该是真空（http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum）。  

     在1643年，Evangelista Torricelli（http://en.wikipedia.org/wiki/Evangelista_Torricelli）制造了水银气压计，到1648年，Blaise Pascal（http://en.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal）及其朋友带上水银气压计登山，才部分肯定了真空的存在。

      这个时候，我们马上就面临了一个问题：真空中间没有空气，那么真空中间有没有以太呢？

      在已知有“真空”的实验的情况下，“宇宙充满以太”，从道理上讲，就变得非常复杂了。一个比较好的解决理论就是：“真空”中间充满了以太，或者说“真空不空”。

      我们只好进一步推论，既然我们不能通过抽真空的方式将以太抽取，那么这种东西应该非常细小，而且弥散进入物体，所以物体的密封肯定不起作用；既然可以到处弥散，那么它应该是流体...但是，按照Thomas Yang和Fresnel的说法，它能够传递横波，按照当时的关于波动的理论，那么它存在剪切应变（固体产生横波的应变必然存在剪切应变，这是标准的流体所没有的行为），以太应该是固体...它到底是什么呢？

      （所以，承认以太，就是在今天，依然是有很大困难的。

       虽然，在1930年， Paul Dirac通过所谓“狄拉克海”

和“狄拉克方程”（http://en.wikipedia.org/wiki/Dirac_equation），将真空又赋予了新的特性，很像以太再次还魂。但是，狄拉克的电子海则抽象得多，远远不像以太那般活灵活现。这是今天要恢复以太的朋友们必需考虑的。）

（2）

      言归正传，我们还是回到19世纪初，来看看Arago的实验的解释。

      如前所述，Arago的实验是通过在望远镜的前面加棱镜的方法来测量光行差。虽然其目的是检查光速是否可变，但这个实验同时也给以太的性质提出了疑问。

      1804年，Thomas Young写到：

              Upon consideration of the phenomena of the aberration of the stars I am disposed to believe that the luminiferous aether pervades the substance of all material bodies with little or no resistance, as freely perhaps as the wind passes through a grove of trees.

       这段话即是说：“说道光行差现象，我趋向于相信承载光波的以太可以几乎无阻碍地弥散进入所有物体，

     一如穿过树林的微风般自由。”

     换言之，以太一旦弥散进出于物体，将完全不会随物体一起移动。

     Young构造了一个极端的实验，说明假如以太完全受以太的影响并随物体一起移动，我们将看不见光行差现象。如图一之右，如果我们将用来观察星空的望远镜 完全浸在水中 （图中蓝色所示），那么以太将随水一起移动，因此和图左不同，代表光波运动的小红点，将随着水一起移动；所以，如果光是竖直传下的话，将可以竖直地通过水中的望远镜筒到达观察者，那么光行差就消失了。

图一 如果以太随物体一起移动，灌满水的望远镜将使得光行差现象消失。（http://en.wikipedia.org/wiki/Aberration_of_light#mediaviewer/File:Stellar_aberration_versus_the_dragged_aether.gif）

       那么，按照Thomas Young的设想，如果以太不随物质移动，我们应该得到光行差的计算公式为：

其中 $\theta$是星体与观察位的真实夹角，而$\phi$是望远镜观察的真实角度，$C$是真空中的光速，$v$是地球相对太阳-在当时，也就是相对天球（Celestial Sphere）-的运动速率；而n则是望远镜中充满某种介质的介质折射率。（公式中各个参量的具体含义，请参看http://blog.sciencenet.cn/blog-731678-789915.html）。

     不幸的是，Arago 的实验结果当然不符合牛顿的假说，也不符合Young的推导。

（http://blog.sciencenet.cn/blog-731678-796043.html）

（3）

     1818年，为了解释Arago的实验，Fresnel给出了新的理论，所谓以太部分拖拽理论。简单而言，光的传播除了遵循折射定律，还有一部分，是由于光介质相对天球以速度$v$运动，将对以太进行拖拽，引起以太部分的运动，其运动速度为$v(1-1/n^2)$。因此，如果光在光介质中的运动方向和介质相对以太的运动方向一致，那么我们很容易写出光在光介质中的运动速度：

其中，右边第一项由折射定律确定，第二项则是部分拖拽。

     从1818-1840年，由于Fresnel很好地解释了Arago的实验，及其它一些实验，成为当时主要的流行理论。

       （http://en.wikipedia.org/wiki/Aether_drag_hypothesis）