Запрос:

Установить плагин

Рекомендую
0 0

Опыт Майкельсона.


Максвелла совершенно вне всякой связи с уравнениями электромагнитного поля интересовал вопрос о движении Земли через эфир. Он высказал предположение, что скорость этого движения можно было бы найти, измеряя времена затмений спутников Юпитера. Ремер уже пытался использовать эти затмения для определения скорости света. Максвелл же нашел им иное применение. Он полагал, что наблюдая с Земли за изменением ритма затмений, можно было бы определить скорость Солнечной Системы, а с ней и Земли по отношению к эфиру. В 1879 г. американский астроном Д. П. Тодд, составивший детальнейшие таблицы затмений спутников Юпитера, послал один экземпляр Максвеллу, который в ответ написал подробное письмо с выражением благодарности. Через несколько месяцев Максвелл умер. Тогда Тодд, поняв, что письмо Максвелла приобретает историческое значение, направил его в Лондонское королевское общество. Оно было напечатано в трудах этого общества, а затем перепечатано в известном английском научном журнале «Нэйчур» («Природа»). Эта публикация привлекла внимание американского физика А. Майкельсона.
В своем письме Максвелл отмечал, что теоретически существует влияние движения Земли на лабораторные эксперименты по измерению скорости света, распространяющегося туда и обратно вдоль прямой, но на практике этот эффект невозможно было бы использовать для измерения скорости Земли относительно эфира, ибо он «слишком слаб, чтобы его можно было наблюдать». Точку зрения Максвелла нетрудно понять, если учесть, что для определения этим методом орбитальной скорости Земли необходимо уметь измерять интервалы времени порядка одной миллионной миллиардной доли секунды. Но при этом не учитывались изобретательность и смелость Майкельсона-экспериментатора. Он объявил эффект «легко измеримым» и немедленно засел за планирование эксперимента, который позволил бы это сделать.
В 1880 г. в Берлине Майкельсон изобрел прибор, который сейчас называется интерферометром, обладавший исключительной чувствительностью. С его помощью Майкельсон рассчитывал выполнить упоминавшийся Максвеллом эксперимент и тем самым измерить абсолютную скорость Земли. При создании интерферометра Майкельсон учитывал, что свет распространяется с огромной скоростью, а длина волны видимого света чрезвычайно мала. Поскольку в эксперименте Максвелла требовалось измерять крайне малые промежутки времени, которые непосредственно измерить невозможно, Майкельсон решил вместо этого измерить расстояние, проходимое светом за это время. Такое расстояние приблизительно равно длине волны видимого света. В интерферометре Майкельсона в результате наложения двух лучей света возникала интерференционная картина из светлых и темных полос, которая фактически и позволяла измерять столь малые расстояния, используя в качестве масштаба длину волны видимого света.
Такая высокая чувствительность прибора не позволила провести эксперимент в Берлине, так как вызванные уличным движением вибрации до неузнаваемости искажали искомую интерференционную картину. Поэтому Майкельсон поехал в город поменьше, Потсдам, и установил аппаратуру в тихой подземной комнате, построенной в основании башни для телескопа. И все равно, стоило кому-нибудь пройти по тротуару, расположенному в 100 м от башни, и установку нужно было настраивать заново. В результате эксперимента никакого движения Земли относительно эфира обнаружено не было, что было полной неожиданностью. Майкельсон в опубликованном отчете об эксперименте с уверенностью утверждал, что из этого эксперимента не следует никаких указаний на движение Земли относительно эфира. Однако оказалось, что он в своих расчетах допустил ошибку и был вынужден пересмотреть величину ожидаемого влияния орбитального движения Земли на показания интерферометра. Несмотря на то, что эксперимент оказался бездоказательным, его идея была верна и не оставляла никаких сомнений, что при небольшом увеличении чувствительности прибора можно будет надежно установить абсолютное движение Земли, если оно, конечно, существует.
В 1887 г. Майкельсон совместно с химиком Э. Морли провели в Кливленде повторный эксперимент, который был значительно усовершенствован по сравнению с предыдущим, что позволило резко увеличить чувствительность аппаратуры, и поэтому отсутствие в этот раз влияния движения Земли на показания интерферометра было всеми признано безоговорочно. Отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли породил новую проблему: согласно теории аберрации света должен был бы существовать эфирный ветер, тогда как из эксперимента Майкельсона-Морли следовало, что на самом деле его нет.
В 1902 г. Майкельсон писал: «Этот эксперимент интересен мне лишь в плане чисто историческом, да и то потому, что он был поставлен в связи с проблемой движения через эфир, для решения которой был придуман интерферометр. По-видимому, следует признать, что инициированное этой проблемой изобретение интерферометра вполне компенсирует тот факт, что эксперимент дал отрицательный результат».
Вскоре после эксперимента Майкельсона-Морли Джордж Фитцджеральд высказал предположение, что отрицательный результат этого эксперимента можно было бы понять, если бы оказалось, что движение объекта через эфир ведет к сокращению длины объекта в направлении его движения, а именно: объект становится короче в 1/(1-v22)1/2 раз, где v – скорость его движения относительно эфира, а с – скорость света. Для обычных скоростей это сокращение будет пренебрежимо малым. Даже Земля, которая довольно быстро движется по своей орбите вокруг Солнца, и та сократится в направлении своего движения всего, примерно, на 6 см. Для скоростей, близких к скорости света, это сокращение будет значительным, а при движении со скоростью света все длины в направлении движения должны были бы сократиться до нуля. Такое сокращение длин точно и полностью компенсировало бы эффект, поиски которого и стимулировали проведение эксперимента Майкельсона-Морли.

Рекомендации Друзья