Ю.М.Галаев, 2011 г.
В1921−1926 гг. Д.К.Миллер, в работах [4−6, 2], учел рекомен- дации пионеров поисков эфирного ветра. Был изготовлен более чувствительный крестообразный оптический интерферометр вто- рого порядка с длиной оптического пути 64 м. Кожух интерферо- метра выполнен из стекла. Интерферометр разместили на высоте около 1830 м, на территории известной астрономической обсерва- тории "Маунт Вилсон" (Калифорния). Получен статистически зна- чимый объем экспериментальных исследований. Главный резуль- тат поисков – измеренное значение скорости эфирного ветра соста- вило около 10000 м/с. Итоги экспериментов Д.К.Миллера, в силу своего общефизического значения, вызвали огромный интерес. Ак- туальность повторения оптических экспериментов Д.К.Миллера в те годы представлялась несомненной.
В1929 г. оптический эксперимент был поставлен А.А.Майкель- соном, Ф.Г.Писом и Ф.Пирсоном там же, на территории обсервато- рии "Маунт Вилсон" [7, 2]. Применен усовершенствованный кре- стообразный интерферометр с длиной оптического пути 26 м. Для ограждения оптических путей интерферометра использован дере- вянный кожух. Металл для покрытий оптических путей не приме- нялся. Авторы работы [7, 2] так представили итоги своего экспери-
мента: "Результаты дали смещение, но не более чем на 1/50 пред-
положительно ожидавшегося эффекта, связанного с движением Солнечной системы со скоростью 300 км/с." Таким образом, изме-
ренное смещение полос интерференционной картины соответство- вало скорости относительного движения эфира величиной около 6000 м/с. Такой результат, по порядку величины, не противоречил результатам, ранее полученными Д.К.Миллером.
Пожалуй, последней попыткой предпринять поиски эфирного ветра с помощью оптического интерферометра второго порядка, изготовленного по крестообразной схеме Майкельсона, явился экс- перимент Г.Йооса 1930 г. [8]. Интерферометр построен оптической фирмой Цейса и обладал расчетной чувствительностью к скорости эфирного ветра около 1000 м/с. Однако рекомендации авторов ра- боты [3] о неприменимости металлических покрытий оптических путей интерферометров учтены не были. Авторы эксперимента [8] тщательно укрыли оптические пути интерферометра металличе- скими кожухами. Результат эксперимента [8] оказался отрицатель- ным: эфирный ветер не был обнаружен. После эксперимента [8] результаты Д.К.Миллера, по-видимому, и стали считать ошибоч-
Глава 21. Результаты повторения эксперимента Д.К.Миллера …
ными. Тем не менее, интерес к экспериментальному решению про- блемы эфирного ветра сохранился вплоть до наших дней [9−14].
В работе 1933 г. [6, 2], Д.К.Миллер высказал предположение, что причиной неудачных попыток повторить его эксперименты явилось экранирующее действие металлических покрытий оптиче- ских путей интерферометров, примененных, например, в экспери- ментах [8, 15−17]. В экспериментах [4−6] и [7] оптические пути интерферометров не закрывались металлическими кожухами. От- меченные обстоятельства потребовали более осторожного отноше- ния к выводам работы [18] об общей ошибочности экспериментов Д.К.Миллера, что, в свою очередь, вызвало интерес к их повторе- нию, в том числе с помощью методов измерений первого прядка и различных диапазонов электромагнитных волн. В работах [19−26] предприняты попытки повторить эксперименты Д.К.Миллера в диапазонах радио и оптических волн.
Для измерений параметров движения эфира и свойств эфира в работах [19−26] разработаны методы измерения первого порядка. Методы реализованы в диапазонах радио и оптических волн. Соз- дана экспериментальная база. B диапазонах радио и оптических волн получен статистически значимый объем экспериментального материала. Итоги работ [19−26] сопоставлены с результатами оп- тических экспериментов Д.К.Миллера [4−6, 2] и А.А.Майкельсона, Ф.Г.Писа, Ф.Пирсона [7]. В работах [19−26] показана наблюдае- мость, повторяемость и воспроизводимость итогов экспериментов, полученных разными авторами, в различные годы, в различных географических условиях, с помощью различных методов измере- ний и различных диапазонов электромагнитных волн. Коэффици- енты корреляции, вычисленные между средними результатами, по- лученными в работах [19−25] в диапазонах радио и оптических волн и средними результатами оптических измерений Д.К.Миллера, лежат в пределах от 0,73 до 0,85. Таким образом, в работах [19−26] удалось экспериментально впервые, с помощью методов измерений первого порядка, в диапазонах радио и оптиче- ских волн, подтвердить результаты экспериментальных работ Д.К.Миллера.
Цель настоящей работы − дать обзор результатов эксперимен- тальных исследований [19−26].
333
Ю.М.Галаев, 2011 г.
Исходная гипотеза
При постановке экспериментов [19−26] в качестве исходной гипотезы применена модель эфира, предложенная и развитая в ра- ботах [27, 28]. В модели эфир представлен материальной средой, состоящей из отдельных частиц, которая заполняет все мировое пространство, обладает свойствами вязкого и сжимаемого газа. Фи- зические поля представляют собой различные формы движения эфира. В частности, эфир является средой, ответственной за рас- пространение электромагнитных волн.
В рамках модели [27, 28], в опытах по распространению элек- тромагнитных волн вблизи земной поверхности, могут наблюдать- ся следующие эффекты эфирного ветра.
Эффект анизотропии – скорость распространения электро- магнитных волн зависит от направления излучения, что обусловле- но относительным движением Земли (Солнечной системы) и эфи- ра. В рамках модели [27, 28] величина анизотропии равна скорости эфирного ветра.
Эффект высоты – величина анизотропии увеличивается по мере роста высоты над земной поверхностью. В рамках моде- ли [27, 28] проявление эффекта высоты обусловлено взаимодейст- вием потока вязкого эфира с земной поверхностью.
Космический эффект – величина анизотропии изменяет свое значение с периодом в одни звездные сутки. В рамках моде- ли [27, 28] изменение величины анизотропии в масштабе звездного времени обусловлено космическим происхождением эфирного вет- ра.
Методы и устройства измерений
Радиотехнический метод измерения скорости эфирного ветра
Метод измерения разработан и применен в работах [19−21, 24, 26] и является методом первого порядка, в котором не требуется возвращать излученные радиоволны в исходную точку. Измеряемыми величинами явились: скорость эфирного ветра и вертикальный градиент скорости эфирного ветра. Расчетная чувст-
Глава 21. Результаты повторения эксперимента Д.К.Миллера …
вительность изготовленного измерительного устройства к скорости эфирного ветра около 108 м/с .
Для разработки метода измерения применены положения моде- ли эфира [27, 28], известные положения принципа взаимности в электродинамике, известные закономерности распространения миллиметровых радиоволн вблизи земной поверхности в пределах прямой видимости и известные закономерности течений вязких сред вблизи поверхности раздела [29, 30]. Действие метода измере- ния пояснено следующим. Вблизи земной поверхности помещен радиоинтерферометр, в котором радиоволны, излученные пере- дающей стороной, после распространения на разных высотах над земной поверхностью, принимаются приемным устройством, в ко- тором измеряется разность фаз между принятыми волнами. Если радиоинтерферометр поворачивать в потоке эфирного ветра то в рамках исходной гипотезы можно ожидать изменение разности фаз между принимаемыми волнами, пропорциональное скорости эфир- ного ветра.
В работах [19−21, 24, 26] метод измерения реализован с помо- щью приземной радиолинии прямой видимости, в которой основ- ным механизмом формирования поля в пункте приема является интерференция прямой волны и волн, отраженных от земной по- верхности [31]. Такая радиолиния рассмотрена как радиоинтерфе- рометр, с вертикальным расположением лучей. Чтобы исключить влияние изотропных эффектов, например, влияние вариаций пара- метров вертикального профиля коэффициента преломления атмо- сферы и др. на точность измерений скорости эфирного ветра, ис- пользованы положения принципа взаимности в электродинамике. Согласно принципу взаимности условия распространения радио- волн из одного пункта радиолинии в другой совершенно таковы, как и в обратном направлении и эта симметрия не зависит от свойств промежуточного пространства, которое лишь предполага- ется изотропным [29]. Следовательно, если применить радиолинию со встречным распространением радиоволн, то, вычитая результа- ты одновременного измерения интерференции волн в измеритель- ных пунктах радиолинии, можно исключить влияние изотропных эффектов и, тем самым, выделить искомые эффекты эфирного вет- ра. В работах [19−21, 24, 26] радиолиния со встречным распро- странением радиоволн и средствами измерения интерференции ра- диоволн рассмотрена как радиоинтерферометр для измерения ско-
335
Ю.М.Галаев, 2011 г.
рости движения эфира вблизи земной поверхности. Разработанный метод измерения нечувствителен к изотропным эффектам и в силу этого не требует применения защитных покрытий путей распро- странения радиоволн, что дало возможность выполнить рекомен-
дацию авторов работы [3]: "…кожух аппарата должен быть вы- полнен из стекла или вообще отсутствовать". В работах
[19−21, 24, 26] защитный кожух путей распространения радиоволн отсутствовал.
Таким образом, процедуры измерения интерференции радио- волн в измерительных пунктах экспериментальной радиолинии, процедуры вычитания результатов одновременного измерения ин- терференции волн одного из другого, являются процедурами изме- рения скорости эфирного ветра. В работах [19−21, 24] радиолиния со встречным распространением радиоволн, средствами измерения интерференции радиоволн в пунктах радиолинии и средствами ка- либровки измерительных устройств, рассмотрена как радиоинтер- ферометр миллиметровых радиоволн для исследования параметров движения эфира вблизи земной поверхности. Измеряемыми вели- чинами явились: скорость эфирного ветра и вертикальный градиент скорости эфирного ветра. При выполнении эксперимента [19−21, 24] для поворота радиоинтерферометра в потоке эфирного ветра применено суточное вращение Земли. В работах [19−21, 24] изложены теория радиотехнического эксперимента, метрологиче- ские свойства изготовленного измерительного устройства и ре- зультаты измерений.
В работах [19−21, 24, 26] для построения радиоинтерферометра применены: радиолиния прямой видимости протяженностью r ≈ 13000 м со встречным распространением радиоволн миллимет- рового диапазона (длина волны λ ≈ 8 10−3 м) и фазовый способ из- мерения параметров зондирующих сигналов, принятых в измери- тельных пунктах радиолинии [32].
На рис. 21.1 показана условная схема эксперимента, проведен- ного в диапазоне радиоволн [19−21, 24]. Встречное распростране- ние радиоволн в плечах радиоинтерферометра, между измеритель- ными пунктами "А" и "В", на схеме обозначено стрелками, направ- ленными противоположно. Протяженность радиолинии "AB" = r. В верхнем плече радиоинтерферометра волны распространяются по траектории "АВ" на высоте Zup , (встречная волна по траектории