Файл: Ацюковский_Сборник_Эфирный_Ветер_2011_all.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.04.2024

Просмотров: 776

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

2. А.Майкельсон. Относительное

движение Земли и светоносный эфир

(1881)

Альберт А.Майкельсон, магистр, ВМФ США

The relative motion of the Earth and the Luminiferous ether. Albert A. Michelson, Master, U.S.Navy]

 

Волновая теория света допускает су-

 

ществование среды, называемой эфиром,

 

колебания которой создают явления теп-

 

ла и света и которая должна заполнять

 

все пространство. По мнению Френеля

 

эфир, заключенный в оптической среде,

 

принимает участие в движении этой сре-

 

ды в степени, зависящей от коэффициен-

 

та преломления. Для воздуха это движе-

 

ние столь мало, что им можно пренеб-

 

речь.

 

Если допустить, что эфир находится

 

в покое, а Земля движется сквозь него, то

 

время, необходимое для прохождения

Альберт Абрахам Май-

света из одной точки в другую на по-

кельсон (1852 – 1931)

верхности Земли, будет зависеть от на-

 

правления его движения.

Пусть V — скорость света; v — скорость Земли относитель- но эфира; D — расстояние между двумя точками; d — расстоя- ние, которое проходит Земля за то время, за которое свет проходит из одной точки в другую; d1 — расстояние, которое проходит

Земля, когда свет движется в противоположном направлении. Предположим, что направление линии, соединяющей две точ-

ки, совпадает с направлением движения Земли, и допустим, что T

— время, необходимое для прохождения света из одной точки в другую, а T1 — время, необходимое свету для прохождения в про- тивоположном направлении.

27

А.А.Майкельсон, 1881 г.

Здание астрофизической обсерватории в Потсдаме, где проходили эксперименты. http://bit.ly/ih6oeh

Музейная реконструкция установки Майкельсона в подвале обсервато- рии на Telegraphenberg в Потсдаме (оригинальное устройство уже не сущест-

вует). http://bit.ly/grkLQD

Пусть далее T0 — время, которое было бы необходимо для

совершения перемещения, если бы Земля находилась в покое. То- гда

T = D + d = d ; и

V v

28

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

T =

D − d

=

d1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

V

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из этих отношений мы на-

 

 

ходим, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = D

 

 

v

и d1 = D

 

v

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V + v

 

V − v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T =

D

 

 

и T =

 

D

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V − v

 

 

 

1

 

V + v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T − T = 2T

v

примерно, и

 

 

 

 

1

 

 

 

0 V

 

 

 

 

 

 

Обложка оригинального издания

 

 

T − T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v = V

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

American Journal of Science

 

 

2T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1881 года

 

Если бы можно было изме-

 

 

 

 

рить

T − T1 , то, зная

 

V и

T , мы могли бы найти v — скорость

движения Земли сквозь эфир.

В письме, опубликованном в «Nature» вскоре после его смерти,

Клерк Максвелл отметил, что T − T1 может быть вычислено путем

измерения скорости света во время затмений спутников Юпитера в моменты, когда планета находится относительно Земли в различ- ных направлениях, но для этого точность наблюдений должна су- щественно превысить ту, которая до сих пор была получена. В том же письме было также отмечено, что причиной того, что такие из- мерения не могли быть сделаны на поверхности Земли, было то обстоятельство, что мы не располагаем методом, который позволил бы обойтись без возвращения света по его траектории, при котором он потеряет почти все, что было приобретено при его прямом про- хождении.

Разница, зависящая от квадрата отношения двух скоростей, по мнению Максвелла, слишком мала, чтобы можно было ее изме- рить.

29

А.А.Майкельсон, 1881 г.

Дальнейшее изложение должно показать, тем не менее, что при использовании длины волны желтого света в качестве стандар- та эту величину, если она существует, можно легко измерить.

Используя ту же систему обозначений, что и раньше, получим

T =

D

и T =

D

. Полное время, необходимое для прохож-

 

 

V − v

1

V + v

 

V

дения и возвращения света, составит: T + T1 = 2D V 2 − v2 .

Однако, если свет прошел в направлениях под прямым углом к движению Земли, он будет свободен от влияния этого движения, и время прохождения его в прямом и обратном направлениях соста-

вит 2

D

= 2T . Разница между величинами

T + T , и

2T составит

 

 

V

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

v2

 

2DV

 

 

 

−

 

 

= τ ; τ

= 2DV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 2

(V 2 − v2 )

 

 

 

V 2 − v2

 

 

V

2

 

 

 

или, примерно 2T

 

v2

. За время

τ свет пройдет расстояние

 

 

 

 

 

 

 

 

0 V 2

 

 

 

 

 

 

 

Vτ = 2VT

 

v2

= 2D

v2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 V 2

 

 

V 2

 

 

 

 

 

 

Таким образом, действительное расстояние, которое проходит

свет в первом случае, больше, чем во втором, на величину 2D

v2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимая во внимание лишь скорость движения Земли по ее

орбите, получим приблизительно, что

 

 

 

 

 

 

v

=

1

 

и

v2

=

 

 

 

1

 

 

 

.

 

 

 

 

V

10 000

 

V 2

100 000 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

D = 1200 мм или то же самое в длинах волн желтого

света – 2.000.000

волн,

то 2D

v

2

=

4

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

Если, таким образом, аппарат сконструирован так, что в нем присутствуют два луча света, которые проходят по траекториям, расположенным под прямым углом друг к другу, и интерферируют между собой, то луч, который проходил в направлении движения Земли, в действительности пройдет на 4/100 длины волны больше, чем он прошел бы, если бы Земля находилась в покое. 13 Второй луч, проходящий под прямым углом к движению, не будет испы- тывать этого влияния. 14

13 В книге «Световые волны и их применение» (М. — Л.: Гостехиздат, 1934. с. 127, «Light waves and their uses», The University of Chicago Press, 1903, с. 157 http://bit.ly/hZscjs) Майкельсон упоминал простую механиче-

скую аналогию эксперимента с эфирным ветром. «Представим себе греб- ца в лодке, и притом сначала на спокойном озере, а затем на реке. Если он движется со скоростью, например, 4 мили в час и если расстояние между станциями равняется 12 миль, то ему необходимо 3 часа, чтобы проехать это расстояние, и 3 часа, чтобы вернуться, т.е. в сумме 6 часов. Но это верно только в том случае, когда в воде нет течения.

Но если существует течение, скорость которого равна, например, 1 миле в

час, то время, потребное для того, чтобы проехать все расстояние по тече- нию, будет равняться не 12:4, а 12:(4 + 1), т.е. 2,4 часа. Время, необходи- мое для обратного пути, т.е. против течения, будет равняться 12:(4 – 1),

т.е. 4 часам, и вместе с первым промежутком это составит 6,4 часа вместо прежних 6 часов» — Прим. ред. (корректировка перевода и рисунки — мои — Ч.Р.).

14 Это утверждение было признано ошибочным Майкельсоном и Морли в статье 1887 года: влияние при поперечном движении также имеется, но составляет меньшее значение. Вычисление по правилу треугольника (тео-

31

Смотрите также файлы