Файл: Ацюковский_Сборник_Эфирный_Ветер_2011_all.pdf

А.А.Майкельсон, Ф.Г.Пис, Ф.Пирсон. 1929 г.

16. А. А. Майкельсон, Ф. Г. Пис и Ф.Пирсон. Повторение эксперимента Майкельсона–Морли, 1929.

Repetition of the Michelson–Morley experiment. A.A.Michelson, F.G.Pease and F.Pearson)

Настоящее исследование было предпринято в целях проведения более точных испытаний, чем те, которые были проведены до на- стоящего времени; это исследование можно разделить на следую- щие три части.

Первые предварительные наблюдения были начаты в июне 1926 г. Использованный в них принцип не отличался существенно от того, который был применен в оригинальном эксперименте Майкельсона–Морли, за исключением того, что в этих исследова- ниях наблюдатель размещался на аппарате, перемещаясь вместе с ним во время выполнения наблюдений.

Было сделано несколько сот отсчетов, давших все тот же отри- цательный результат, который был получен в первоначальных ис- следованиях. Из вычислений, подготовленных д-ром Штромбер- гом, следовало, что должно наблюдаться смещение интерференци- онных полос на 0,017 расстояния между ними в надлежащее звезд- ное время. Смещения такого порядка получено не было.

Вторые предварительные исследования были начаты осенью 1927 г. Оптические пути в этот раз были размещены на тяжелом чугунном диске, плавающем в круглом желобе, заполненном рту- тью, подобно тому, как это было в первоначальных экспериментах. Главное отличие, однако, состояло в том, что источник света был размещен вертикально над центром вращающего диска и вращался вместе с ним. С помощью простых систем отражения результи- рующее изображение (интерференционной картины — В. А.) пред- ставлялось неподвижным, что исключало необходимость размеще- ния наблюдателя на самом аппарате. Поэтому неподвижные поло- сы интерференционной картины могли быть измерены обычным путем с помощью микрометрического окуляра; при этом наблюда-

226

Глава 16. Повторение эксперимента Майкельсона-Морли

тель находился в покое и выше центра вращающегося диска. Длина оптического пути в этом эксперименте составляла 53 фута (16 м).

Вследствие неточного температурного контроля (и возможной несимметричности механических напряжений в аппаратуре) полу- ченные результаты пока не столь устойчивые, как бы хотелось, од- нако они показывали ясно, что смещений порядка ожидаемых не было получено.

Впоследней серии экспериментов аппаратура была перенесена

вхорошо защищенную фундаментальную комнату лаборатории Маунт Вилсон. Длина оптического пути была увеличена до 85 фу- тов (26 м); результаты показали, что меры предосторожности, при- нятые для исключения влияния температуры и давления, были эф- фективными.

Результаты не дали смещения, большего, чем на 1/50 предпо- ложительно ожидавшегося эффекта, связанного с движением Сол- нечной системы со скоростью 300 км/с (то есть 6 км/с — В. А.).

Эти результаты определялись как разности между максимумом и минимумом в сидерические (звездные) периоды времени. На- правления соответствуют вычислениям д-ра Штромберга о предпо- ложительной скорости Солнечной системы.

Чикагский университет и обсерватория Маунт Вилсон

Optical Society of America. Journal of the Optical Society of America and Review of Scientific Instumcnts. March 1929. Vol 18, No 3. P. 181—182. Также опубликовано в Nature, 123:88, 19 Jan. 1929;

227

Ф.Г.Пис. 1930 г.

17. Ф.Г.Пис. Данные о движении эфира. 1930 г.

Ether drift data By F.G.Pease

Первоначальный эксперимент Майкельсона–Морли был прове- ден для выявления возможного движения относительно классиче- ского эфира. Результаты показали, что эфир переносится вместе с аппаратом.

Повторения этого эксперимента профессором Д. К. Миллером как будто продемонстрировали наличие относительного движения со скоростью от 5 до 10 км/с, изменяющегося со звездным време- нем.

Предметом экспериментов Майкельсона, Писа и Пирсона явля- лась проверка результатов Миллера чисто дифференциальным ме- тодом. Наблюдения были проведены в большой шлифовальной комнате оптической мастерской в обсерватории Маунт Вилсон в Пасадене в периоды, соответствующие максимальному и мини- мальному эффектам Миллера, а также, для контроля, в периоды между максимумом и минимумом.

Первый интерферометр 1926—1927 гг. был выполнен из обыч- ной конструкционной стали в форме креста, каждое плечо которого представляло собой прямоугольную коробчатую секцию, сквозь которую проходили лучи света. Рама была смонтирована горизон- тально сначала на шарикоподшипниковом основании, а затем на деревянном плоту, помещенном в баке со ртутью. Наблюдатель, находящийся над аппаратом, делал отсчеты десятых долей интер- ференционных линий. Были обнаружены большие температурные перепады, а кроме того, периодические погрешности, связанные с осью вращения.

Затем была создана подобная конструкция из стали с низким коэффициентом расширения, но из-за малого сечения металла не была достигнута необходимая жесткость. Для демпфирования виб- раций от примыкающей к обсерватории мастерской были предпри- няты попытки разместить аппаратуру на пневматических подуш- ках, на шарикоподшипниках, но эти попытки закончились неуда-

230

Глава 17. Данные о движении эфира

чей. Длина оптического пути в этих приборах составляла 55 футов (16 м). Они не дали доказательства существования эфирного ветра.

Рис. 17.1. Смонтированный интерферометр: 1 — микрометрический оку-

ляр: 2 — источник света; 3 — деревянные предохранители, установленные на по- лу; 4 — линза; 5 — камера с постоянной температурой; 6 — деревянное предохра- нительное кольцо, установленное на вращающемся столе; 7 — стальная конструк- ция, установленная на опорах вращающегося стола, окуляр и источник света; 8 — зеркала; 9 — основание; 10 — обшивка, центрирующая и защищающая плот; 11 — защитное кольцо; 12 — призма; 13 — плоскопараллельные стекла; 14 — угольники, установленные на опоре центрального пьедестала, поддерживающие внешнее защитное кольцо; 15 — плот; 16 — статор; 17 — ртуть; 18 — бак; 19 — пьедестал; 20 — ремень привода

В 1927–1928 гг. оптические части были смонтированы на чу- гунном основании шлифовальной машины весом 7000 фунтов (3175 кг), используемой для 100-дюймового зеркала (рис. 17.1). Основание покоилось на кольцеобразном металлическом плоту, помещенном в бак со ртутью. Кольцо из уголкового железа диа- метром 10 футов (3 м) было установлено на перекладинах, высту- пающих за обойму шарикоподшипника, которая располагалось в

231

Ф.Г.Пис. 1930 г.

центре под основанием, но нигде его не касалась. Затем кольцо и основание были соединены, образовав решетку, после того, как были тщательно отцентрированы. Небольшого дешевого двигателя было достаточно для приведения интерферометра в движение. Длина оптического пути опять составляла 55 футов. В центре ши- рокого основания была размещена решетчатая стальная рама и на верхнем ее конце был помещен источник света — обычная лампа накаливания — и наблюдательный телескоп. Зеркало в его основа- нии отражало свет в интерферометрическую систему. Оптический путь от воздушных потоков закрывали деревянные коробки. Ин- терферометр был помещен в деревянную камеру в шлифовальной комнате оптической мастерской. Наблюдатель, сидя в удобном кресле с подставками для удержания рук на раме вокруг вращаю- щейся башни, устанавливал микрометр на интерференционных ли- ниях. Использовались как светлые, так и темные полосы, а поло- жение наблюдателя менялось для исключения влияния наклонов при проведении отсчетов. Отсчеты выполнялись для положений С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, 3 и СЗ: прибор совершал один оборот в мину- ту.

Вначале интерферометр вращался в одном направлении и пока- зывал синусоидальную кривую большой амплитуды (рис. 17.2). Изменив направление движения на противоположное, получили подобную кривую, примерно той же амплитуды, но с обратными знаками. Помещая лампу на различных расстояниях от прибора и на различных азимутах, было установлено, что амплитуда легко могла быть увеличена и что форма синусоиды искажалась, но ам- плитуда не могла быть сокращена ни в малейшей степени. Было замечено, что очень гладкие кривые со стабильным сдвигом были получены в тихие туманные дни, а в дни, когда облака проходили мимо Солнца, отмечались переменный подъем и падение темпера- турного дрейфа. Из этих экспериментов было сделано заключение о том, что одни лишь температурные эффекты не были причиной синусоидальности кривой отсчетов.

Плот в ртути и резервуар были сделаны из стальных сварных листов и имели лишь приблизительно круглую форму; при враще- нии толщина ртути изменялась. Можно полагать, что основание прибора находится в более или менее сжатом состоянии, но если бы было больше времени для растекания ртути, то это сжатие было бы меньшим. Уменьшив частоту вращения в 6 раз до 1 об. за 6 мин,

232