Применение лазера в досвіді Майкельсона – Морли

Применение лазера в досвіді Майкельсона — Морли

Валерий Петров В свою роботу «До електродинаміку рухомих середовищ» А. Ейнштейн зазначив, що поширенню принципу відносності на оптику і электродинамику сприяли і «невдалі спроби знайти рух Землі щодо «светоносной середовища». Ейнштейн будь-коли вказував, які саме досліди він мав на оці. Поява спеціальної теорії відносності (СТО) багатьма фізиками було ж розцінено як спроба пояснення негативного результату саме досвіду Майкельсона — Морли, у якому, як вважають, питання русі Землі щодо ефіру поставив у найбільш прямий формі. Ця версія вкоренилася у літературі, зокрема, у навчальній: зручне методично виводити СТО з досвіду Майкельсона — Морли.

Известно, що за нормальної постановки свого досвіду в 1881 г. Майкельсон думав час T? руху променя світла джерела світла (напівпрозорого дзеркала) до відбивача і навпаки у бік, перпендикулярному руху приладу, рівним 2L/c. Проте за нормальної постановки цього ж досвіду в 1887 г. він прийняв T?=2L/c/?(1-v²/c²), надавши цим велику послугу теорії, яку сам згодом назвав чудовищем.

Как описує У. И. Франкфурт в [1], «Нові можливості підвищення точності дослідів типу Майкельсона з’явилися зі створенням квантових генераторів. Шамир і Р. Фокс повторили досвід Майкельсона з однією лазером. У обидва плеча інтерферометра були запроваджені скляні стрижні однаковою довжини. Досвід показав відсутність ефірного вітру зі швидкістю, перевищує 6,6км/с». Оскільки очікувана швидкість ефірного вітру у цьому досвіді, як й у досвіді Майкельсона — Морли повинна бути не менше 30км/с, результати досвіду Шаміра і Фокса можна припустити нулевыми.

В цьому досвіді, очевидно, світло рухається всередині скляних стрижнів. У системі координат, що з ефіром, скляні стрижні рухаються у бік руху інтерферометра. Відповідно, і світло, рухомий всередині цих стрижнів, також зміщується у бік руху інтерферометра. І тут швидкість світла, рушійної всередині стрижня в перпендикулярному напрямі, виявляється рівної ?(c²-v²), а шлях, що відбувається кожен імпульс світла, рівним ?(L²-(vt)²) (мал.1). Тоді час t руху променя світла від напівпрозорого дзеркала до отражателю в перпендикулярному напрямі виявляється рівним L/c, а час T?=2t=2L/c.

.

Рис. 1. Система координат, що з ефіром а) трикутник швидкостей; б) трикутник расстояний В цьому випадку, якщо скорочення довжини однієї з плечей приладу справді має місце, коефіцієнт скорочення довжини має бути прийнятий рівним 1-v²/c², а чи не ?(1-v²/c²) як це випливає з перетворень Лоренца-Эйнштейна. Отже, стосовно даному досвіду перетворення Лоренца-Эйнштейна немає ніякого фізичного смысла.

Предположим тепер, що, як це випливає з СТО, немає ніякої середовища, заполняющей усю світову простір, щодо якої интерферометр з деякою швидкістю, рівної, по крайнього заходу, орбітальної швидкості Землі. У цьому випадку T|| дорівнюватиме T?=2L/c. Але якщо скорочення довжини однієї з плечей справді має місце, тоді T|| не дорівнюватиме T? саме через скорочення довжини, так як з урахуванням скорочення довжини плеча, паралельного руху інтерферометра, час T|| виявляється рівним 2L/c/?(1-v²/c²), тоді як час T? як і одно 2L/c.

Таким чином, ні гіпотеза Лоренца про взаємне скорочення довжини однієї з плечей інтерферометра, ні СТО Ейнштейна неспроможна пояснити нульової результат досвіду Шаміра і Фокса.

Как показали досліди Эйхенвальда з обертовими дисками, тверді тіла непроникні для зовнішнього стосовно ним ефіру, унаслідок чого «ефірний вітер», обумовлений рухом таких тіл, всередині цих тіл немає. Свого часу Міллер, відомий своєю досвідом, виконаним на горі Маунт-Вильсон, зазначав экранирующее властивість металевих покриттів стосовно ефіру [3]. Фізичну інтерпретацію явища экранировки запропонував В. А. Ацюковский, пояснивши це явище наявністю лежить на поверхні металів шару Фермі [4]. Відомо, що існування такого шару зумовлено електромагнітним взаємодією між атомами і молекулами металів. Відомо також, що й між молекулами рідин і газів при ненульовий їх в’язкості теж є електромагнітне взаємодія. Отже, як метали і, взагалі, будь-які тверді речовини, але й будь-які рідини і гази при ненульовий їх в’язкості непроникні для зовнішнього стосовно ним ефіру. Тому всередині рухомих рідин чи газів при ненульовий їх в’язкості, як і і усередині твердих тіл, «ефірний вітер», обумовлений рухом, немає, отже, не то, можливо виявлено ніякими дослідами саме через його повної відсутності. Як зауважив Ацюковский, «…те ж саме, що намагатися виміряти вітер, який дме надворі, коли бачиш анемометр, встановлений щільно закупореної кімнаті» [5]. Щоправда, Ацюковский поширює цей висновок лише на метали, тоді як він потрібно поширити на будь-які тверді тіла, рідини і гази за її ненульовий вязкости.

Таким чином, всередині рухомих скляних стрижнів «ефірний вітер», обумовлений їх рухом, немає, тому T? в досвіді Шаміра і Фокса виявляється рівним T||=2L/c. Саме у цьому і є єдино правильне пояснення нульового результату аналізованого опыта.

Список литературы

Франкфурт У. И. Оптика рухомих середовищ і спеціальна теорія відносності. Эйнштейновский збірник 1977, М.: Наука, 1980.

Shamir J., FoxR. A new experimental test of special relativity. Nuov. Cim., 1969, 62B, p.258…264.

Miller D.C.The ether-drift experiment of 1925 at Mount Wilson. Science. 1926, LXIII, № 1635, p.433…443.

Ацюковский В. А. Загальна эфиродинамика. Моделювання структур речовини і полів з урахуванням поглядів на газоподібному ефірі. М.:Энергоатомиздат, 1993.

Эфирный вітер. Рб. ст. під ред. д.т.н. В. А. Ацюковского. М. Энергоатомиздат, 1993.