阿尔伯特·迈克尔逊

迈克尔逊一生只认真做一件事：量光。

他两岁那年全家从普鲁士移民美国。1869 年他考海军学院，名额已满落了榜，于是亲自跑去向格兰特总统陈情，硬是要来一个名额。二十六岁那年，他第一次测出光速——用的是傅科旋转镜法的改进版，精度已经压过了前人。

十九世纪末的物理学给他准备了一个更难的目标。光既然是波，就该有承载它的介质，那介质叫以太；地球绕日跑，就该在以太里「逆风而行」。沿运动方向与垂直方向的光速应当略有差别——差别的量级是 $(v/c)^2 \approx 10^{-8}$，当时任何直接测速的手段都够不着。

用光去追光

如果以太存在且静止，那么地球以每秒三十公里绕日运动时，就是在以太中「逆风而行」。沿运动方向与垂直方向的光速应当略有不同——差别的量级是 $(v/c)^2 \approx 10^{-8}$，小得让当时任何直接测速手段都无能为力。

迈克尔逊的解法是不测速度，测时间差，而且用光自己去测。

他的干涉仪把一束光分成两路，让它们沿互相垂直的方向走同样长度、各自反射回来再合并。若两路的往返时间有极微小的差别，合并处的干涉条纹就会移动。把整个装置旋转九十度，两条臂的角色互换，条纹应当移动两次预期量。

条纹移动多少不必绝对测量——只需看它转动时有没有变化。这个设计把一个不可能的测量变成了一个可能的测量。

什么也没有

1881 年他在柏林第一次做，什么也没测到。那台装置臂长只有 1.2 米，精度勉强，结果可以说不确定。

六年后他和化学家莫雷在克利夫兰重做，把灵敏度提高了一个量级——足以看到预期效应的四十分之一。

条纹还是几乎没动：论文说位移肯定不到预期的二十分之一，很可能不到四十分之一。这是上限，不是字面上的零，但对「以太风」来说已经是判决。

迈克尔逊本人一生都把这个结果当作自己的失败。 他想测的东西没测到，此后又多次重做，想找出究竟是哪里错了。他至死没有真正接受那个后来被建立起来的解释。

这份执拗也有它的好处。1893 年他用镉红光的波长定义米，让国际计量第一次有了不依赖某根金属棒的长度基准——一个把测量精度推到极限的人，才做得成这件事。

一个零结果如何重建物理学

接下来二十年，物理学界都在设法解释这个零。菲茨杰拉德与洛伦兹的办法是让运动物体沿运动方向收缩，收缩的比例恰好把时间差抵消掉；爱因斯坦 1905 年的办法是干脆不解释，把光速不变直接当成原理。

后一条路走通了，代价是以太出局。而这两条路的起点，都是迈克尔逊那台什么也没测到的仪器。

小数点后第六位

1894 年芝加哥大学的一场致辞里，迈克尔逊说了那句常被引用的话：物理学更重要的基本定律与事实都已被发现，此后的真理要到小数点后第六位去找。（他在文中注明这句话是转述另一位学者的说法。）

十一年后，狭义相对论出现；六年后，量子论出现。两者都来自小数点后第六位——迈克尔逊-莫雷的零结果，与黑体辐射谱在长波端的偏差。

他说对了方法，说错了结论。

1907 年他成为第一位获科学类诺贝尔奖的美国人。1920 年他用干涉仪测出参宿四的角直径，人类第一次量出太阳以外恒星的大小。1931 年去世时，他正在主持又一次光速测量。