Miķelsona-Morlija eksperimenta vēsture

Alans Migdals/Wikimedia Commons/CC BY-SA

Miķelsona-Morlija eksperiments bija mēģinājums izmērīt Zemes kustība caur gaismas ēteri. Lai gan to bieži sauc par Miķelsona-Morlija eksperimentu, šī frāze patiesībā attiecas uz eksperimentu sēriju, ko veica Alberts Miķelsons 1881. gadā un pēc tam (ar labāku aprīkojumu) Case Western universitātē 1887. gadā kopā ar ķīmiķi Edvardu Morliju. Lai gan galīgais rezultāts bija negatīvs, eksperimenta pamatā ir tas, ka tas pavēra durvis alternatīvam skaidrojumam par dīvaino, viļņiem līdzīgo gaismas izturēšanos.

Kā tam vajadzēja darboties

Līdz 1800. gadu beigām dominējošā teorija par to, kā gaisma darbojas, bija tāda, ka tas ir elektromagnētiskās enerģijas vilnis, jo tika veikti tādi eksperimenti kā Younga dubultā spraugas eksperiments .

Problēma ir tāda, ka vilnim bija jāpārvietojas caur kaut kādu vidi. Kaut kam ir jābūt, lai varētu vicināt. Bija zināms, ka gaisma ceļo pa kosmosu (tas, pēc zinātnieku domām, ir vakuums), un jūs pat varēja izveidot vakuuma kameru un caur to izstarot gaismu, tāpēc visi pierādījumi liecināja, ka gaisma var pārvietoties pa reģionu bez gaisa vai gaisa. cita lieta.

Lai apietu šo problēmu, fiziķi izvirzīja hipotēzi, ka pastāv viela, kas piepilda visu Visumu. Viņi sauca šo vielu par gaismas ēteri (vai dažreiz luminiferous ēteri, lai gan šķiet, ka tas ir tikai pretenciozi skanošu zilbju un patskaņu iemešana).

Miķelsons un Morlijs (iespējams, galvenokārt Miķelsons) nāca klajā ar ideju, ka jums vajadzētu būt iespējai izmērīt Zemes kustību caur ēteri. Parasti tika uzskatīts, ka ēteris ir nekustīgs un statisks (izņemot, protams, vibrāciju), bet Zeme kustējās ātri.

Padomājiet par to, kad, braucot ar automašīnu, izkārsiet roku pa automašīnas logu. Pat ja tas nav vējš, jūsu kustība to dara šķiet vējains. Tas pats attiecas uz ēteri. Pat ja tas stāvētu uz vietas, jo Zeme kustas, tad gaismai, kas iet vienā virzienā, kopā ar ēteri vajadzētu kustēties ātrāk nekā gaismai, kas iet pretējā virzienā. Jebkurā gadījumā, kamēr starp ēteri un Zemi pastāvēja kāda veida kustība, tai vajadzēja radīt efektīvu 'ētera vēju', kas būtu vai nu spiedis vai kavējis gaismas viļņa kustību, līdzīgi kā peldētājs pārvietojas ātrāk. vai lēnāk atkarībā no tā, vai viņš pārvietojas kopā ar vai pret straumi.

Lai pārbaudītu šo hipotēzi, Miķelsons un Morlijs (atkal galvenokārt Miķelsons) izstrādāja ierīci, kas sadalīja gaismas staru un atlēca to no spoguļiem tā, lai tas pārvietotos dažādos virzienos un beidzot trāpītu vienam un tam pašam mērķim. Darbības princips bija tāds, ka, ja divi stari virzās vienu un to pašu attālumu pa dažādiem ceļiem cauri ēteram, tiem jāpārvietojas ar atšķirīgu ātrumu, un tāpēc, kad tie sasniedz gala mērķa ekrānu, šie gaismas stari būtu nedaudz ārpus fāzes viens ar otru, kas izveidot atpazīstamu iejaukšanās modelis. Tāpēc šī ierīce kļuva pazīstama kā Mihelsona interferometrs (parādīts grafikā šīs lapas augšpusē).

Rezultāti

Rezultāts bija neapmierinošs, jo viņi neatrada absolūti nekādus pierādījumus par relatīvo kustības novirzi, ko viņi meklēja. Neatkarīgi no tā, pa kuru ceļu gāja stars, šķita, ka gaisma kustas tieši tādā pašā ātrumā. Šie rezultāti tika publicēti 1887. gadā. Vēl viens veids, kā interpretēt rezultātus tajā laikā, bija pieņemt, ka ēteris bija kaut kādā veidā saistīts ar Zemes kustību, taču neviens īsti nevarēja izdomāt modeli, kas to atļautu un kam būtu jēga.

Faktiski 1900. gadā britu fiziķisLords Kelvins slaveni norādīja, ka šis rezultāts bija viens no diviem 'mākoņiem'kas izjauca citādi pilnīgu izpratni par Visumu ar vispārēju cerību, ka tas tiks atrisināts salīdzinoši īsā laikā.

Tas prasīs gandrīz 20 gadus (un darbs Alberts Einšteins ), lai patiešām pārvarētu konceptuālos šķēršļus, kas nepieciešami, lai pilnībā atteiktos no ētera modeļa un pieņemtu pašreizējo modeli, kurā ir redzama gaisma. viļņu-daļiņu dualitāte .

Avots

Atrodiet visu viņu darba tekstu, kas publicēts 1887. gada izdevumā American Journal of Science , arhivēts tiešsaistē vietnē AIP vietne .