تجربه مایکلسون مختصر است. تجربه میکلسون-مورلی. ببینید "آزمایش میکلسون-مورلی" در دیکشنری های دیگر چیست
ما قبلاً گفتیم که در یک زمان تلاش شد تا سرعت مطلق حرکت زمین از طریق "اتر" خیالی تعیین شود ، که همانطور که فکر می کردند همه فضای را فرا گرفته است. مشهورترین این آزمایشات در سال 1887 توسط میکلسون و مورلی انجام شد. اما تنها پس از 18 سال نتایج منفی تجربه آنها توسط انیشتین توضیح داده شد.
برای آزمایش میکلسون-مورلی ، از دستگاهی استفاده شد که نمودار آن در شکل نشان داده شده است. 15.2 قسمتهای اصلی دستگاه: منبع نور A ، صفحه شیشه ای نقره ای - شفاف ، دو آینه C و E. همه اینها به طور محکم بر روی صفحه سنگین ثابت شده است. آینه های C و E در همان فاصله L از صفحه B قرار گرفتند. صفحه B پرتو نور را به دو ، عمود بر یکدیگر تقسیم می کند. آنها به آینه ها هدایت می شوند و دوباره به صفحه B بازتاب می شوند.
پس از عبور دوباره از صفحه B ، هر دو تیر بر روی یکدیگر قرار می گیرند (D و F). اگر زمان عبور نور از B به E و عقب برابر با زمان انتقال از B به C و عقب باشد ، پرتوهای در حال ظهور D و F در مرحله قرار می گیرند و به طور متقابل تقویت می شوند. اگر این زمانها حتی کمی متفاوت باشند ، یک تغییر فاز در تیرها ایجاد می شود و در نتیجه تداخل ایجاد می شود. اگر دستگاه در اتر "در حالت استراحت" باشد ، زمان دقیقاً برابر است و اگر با سرعت u به سمت راست حرکت کند ، اختلاف زمانی پدیدار می شود. بیایید ببینیم چرا
ابتدا بیایید زمان عبور نور از B به E و برگشت را محاسبه کنیم. بگذارید زمان "آنجا" برابر با t 1 و زمان "برگشت" برابر با t 2 باشد. اما در حالی که نور از B به آینه منتقل می شود ، دستگاه خود به فاصله ut 1 می رود ، بنابراین نور باید مسیر L + ut 1 را با سرعت c طی کند. بنابراین این مسیر می تواند به عنوان ct 1 مشخص شود. از این رو ،
(این نتیجه واضح می شود اگر در نظر بگیریم که سرعت نور نسبت به دستگاه c - u است ؛ پس فقط زمان برابر است با طول L تقسیم بر c-u). به طور مشابه ، t 2 را می توان محاسبه کرد. در این مدت ، صفحه B به فاصله ut 2 نزدیک می شود ، بنابراین نور در مسیر بازگشت باید فقط L - ut عبور کند. سپس
کل زمان است
راحت تر است که آن را در فرم بنویسید
و حالا بیایید محاسبه کنیم که چرا t 3 چراغ از صفحه B به آینه C می رود. مانند قبل ، با گذشت زمان t 3 آینه C با فاصله 3 به سمت راست (به موقعیت C ') تغییر جهت می دهد و نور حرکت می کند در امتداد هیپوتنوز BC ′ فاصله ct 3. از یک مثلث قائم الزاویه دنبال می شود
یا
هنگام بازگشت از نقطه C '، نور باید همان مسافت را طی کند. این را می توان از تقارن شکل دید. این بدان معنی است که زمان بازگشت یکسان است (t 3) و کل زمان 2t 3 است. ما آن را به عنوان نوشتن
حالا می توانیم هر دو زمان را مقایسه کنیم. عددهای (15.4) و (15.5) یکسان هستند - این زمان انتشار نور در دستگاه در حالت استراحت است. در مخرج ها ، اگر فقط u خیلی کمتر از c باشد ، اصطلاح u 2 / c 2 کوچک است. این مخرج نشان می دهد که در اثر حرکت دستگاه چه مقدار زمان تغییر می کند. توجه داشته باشید که این تغییرات یکسان نیستند - زمان حرکت نور به C و برگشت کمی کمتر از زمان سفر به E و عقب است. با هم مطابقت ندارند ، حتی اگر فاصله آینه ها تا B یکسان باشد. فقط برای اندازه گیری دقیق این تفاوت باقی مانده است.
در اینجا یک ظرافت فنی وجود دارد: اگر طول L دقیقاً برابر نباشد چه می کنید؟ از این گذشته ، شما هرگز به برابری دقیق نخواهید رسید. در این حالت ، فقط باید دستگاه را 90 درجه بچرخانید ، هواپیما را در جهت حرکت قرار دهید ، و BE - در عرض آن قرار گیرد. تفاوت در طول ها دیگر نقشی ندارد و فقط مشاهده تغییر حاشیه های تداخل هنگام چرخاندن ابزار باقی می ماند.
در طول آزمایش ، میکلسون و مورلی دستگاه را به گونه ای قرار دادند که معلوم شود قطعه BE موازی حرکت مداری زمین است (ساعتی نامشخص از شبانه روز). سرعت مداری حدود 30 کیلومتر در ثانیه است و "رانش اتر" در ساعات مشخصی از شبانه روز و در بعضی از زمان های سال باید به این مقدار برسد. این دستگاه به اندازه کافی حساس بود تا چنین پدیده ای را تشخیص دهد. اما هیچ تفاوتی در زمان یافت نشد - تشخیص سرعت حرکت زمین از طریق اتر غیرممکن بود. نتیجه آزمایش صفر بود.
مرموز بود این نگران کننده بود. اولین ایده مثمر ثمر در مورد چگونگی خروج از بن بست توسط لورنز ارائه شد. وی اعتراف کرد که تمام اجسام مادی در حین حرکت منقبض می شوند ، اما فقط در جهت حرکت. بنابراین ، اگر طول بدن در حالت استراحت L 0 باشد ، پس طول بدن) که با سرعت u حرکت می کند (بیایید آن را L call بنامیم ، جایی که علامت || نشان می دهد حرکت در طول بدن رخ می دهد) توسط فرمول
اگر این فرمول بر روی تداخل سنج میکلسون-مورلی اعمال شود ، پس فاصله B تا C ثابت باقی می ماند و فاصله B تا E به L-1 - u 2 / s 2 کوتاه می شود. بنابراین ، معادله (15.5) تغییر نخواهد کرد ، اما L در معادله (15.4) مطابق با (15.6) تغییر خواهد کرد. در نتیجه ، ما به دست می آوریم
با مقایسه این مورد با (15.5) ، می بینیم که اکنون t 1 + t 2 \u003d 2t 3. بنابراین ، اگر دستگاه همانطور که تصور می کنیم واقعاً منقبض شود ، مشخص خواهد شد که چرا آزمایش میکلسون-مورلی هیچ تأثیری نداشته است.
اگرچه فرضیه انقباض نتیجه منفی تجربه را با موفقیت توضیح داد ، اما خود در برابر این اتهام که تنها هدف آن خلاصی از مشکلات در توضیح تجربه بود ، بی دفاع بود. او بیش از حد مصنوعی بود. با این حال ، مشکلات مشابهی در آزمایش های دیگر برای شناسایی باد اثیری ایجاد شد. در پایان ، به نظر می رسید که طبیعت علیه "انسان" وارد یک "توطئه" شده است ، که او به توطئه متوسل شده و اکنون و سپس برخی از پدیده های جدید را معرفی می کند تا هر پدیده ای را که یک شخص سعی می کند شما را اندازه گیری کند ، لغو کند.
و سرانجام ، تشخیص داده شد (که پوانکره به آن اشاره کرد) که رازداری کامل قانون طبیعت است! پوانکره اظهار داشت که در طبیعت قانونی وجود دارد که تشخیص باد اثیری به هیچ وجه غیرممکن است ، یعنی تشخیص سرعت مطلق غیرممکن است.
آزمایش میکلسون-مورلیاساساً با آشکار کردن "باد اثیری" (یا واقعیت عدم وجود آن) تأیید (یا رد) وجود جهان اتر است.
آلبرت آبراهام مایکلسون 1852-1931
یک فیزیکدان آمریکایی با اصالت آلمانی ، که به دلیل اختراع تداخل سنج میکلسون به نام وی و اندازه گیری دقیق سرعت نور معروف است. در سال 1887 ، میکلسون ، همراه با E. W. Morley ، آزمایشی را انجام دادند که به آزمایش Michelson-Morley معروف شد. برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1907 "برای ایجاد ابزار دقیق نوری و مطالعات طیف سنجی و اندازه گیری انجام شده با کمک آنها."
ادوارد ویلیامز مورلی1839 1923 ) - فیزیکدان آمریکایی.
معروف ترین کار او در زمینه تداخل سنجی بود که به طور مشترک با میکلسون انجام شد. در شیمی ، بالاترین دستاورد مورلی مقایسه دقیق توده های اتمی عناصر با جرم یک اتم هیدروژن بود که به این دانشمند جوایز چندین انجمن علمی اعطا شد.
ماهیت تجربه در نظر گرفته شده
ماهیت آزمایش میکلسون-مورلی بدست آوردن یک الگوی تداخل در یک آزمایش آزمایشی و آشکار کردن کوچکترین هماهنگ سازی دو اشعه تحت تأثیر "باد اتر" است. در این حالت وجود اتر ثابت خواهد شد. در آن زمان ، اتر به عنوان واسطه ای مشابه ماده توزیع شده حجمی شناخته می شد ، که در آن نور مانند ارتعاشات صوتی منتشر می شود.
ماهیت تجربه به شرح زیر است. یک پرتو نور تک رنگ ، با عبور از یک لنز جمع کننده ، به یک آینه نیمه شفاف B ، مایل با زاویه 45 درجه برخورد می کند ، جایی که آن را به دو پرتو تقسیم می کند ، یکی از آنها عمود بر جهت حرکت ادعایی دستگاه حرکت می کند به اتر ، دیگری موازی این حرکت است. در همان فاصله L از آینه نیمه شفاف B ، دو آینه صاف ، C و D نصب شده است. پرتوهای نور ، از این آینه ها منعکس می شوند ، دوباره روی آینه B می افتند ، تا حدی بازتاب می شوند ، تا حدی از آن نفوذ می کنند و روی صفحه می افتند (یا تلسکوپ) E.
اگر تداخل سنج نسبت به اتر در حالت استراحت باشد ، پس زمان صرف شده توسط پرتوهای نور اول و دوم در مسیر آنها یکسان است و دو پرتو منسجم در همان فاز به ردیاب برخورد می کنند. در نتیجه ، تداخل بوجود می آید و می توان یک نقطه روشن مرکزی را در الگوی تداخل مشاهده کرد ، ماهیت آن با نسبت شکلهای جبهه موج هر دو پرتو تعیین می شود. اگر تداخل سنج نسبت به اتر حرکت کند ، پس زمان صرف شده توسط اشعه ها در مسیر آنها متفاوت است. تغییر مورد انتظار الگوی تداخل باید 04/0 از فاصله بین حاشیه های تداخل باشد.
مشکلات اصلی در چرخش دستگاه بدون ایجاد تحریف وجود داشت ، در حالی که مشکل دیگر حساسیت شدید آن به ارتعاشات بود.
اولین مشکل با نصب دستگاه روی سنگ عظیم شناور در جیوه کاملاً برطرف شد. دوم با افزایش مسیر نور به دلیل بازتاب های مکرر به مقداری تقریباً ده برابر بیشتر از مقدار اصلی غلبه کرد.
این تخته سنگ دارای مساحت حدود 1.5 1.5 1.5 متر و ضخامت 0.3 متر بود و بر روی شناور چوبی حلقه ای شکل با قطر خارجی 1.5 متر ، قطر داخلی 0.7 متر و ضخامت 0.25 متر قرار داشت. شناور روی جیوه قرار داشت که در یک سینی چدنی به ضخامت 1.5 سانتی متر قرار داشت و فضای آزاد آن حدود یک سانتی متر در اطراف شناور وجود داشت. در هر گوشه سنگ چهار آینه بود. یک صفحه شیشه ای موازی هواپیما در نزدیکی مرکز سنگ قرار داشت.
مشاهدات به شرح زیر انجام شده است. در اطراف سینی چدن شانزده علامت مساوی وجود داشت. دستگاه به چرخش بسیار آهسته ای (یک دور در شش دقیقه) آورده شد و پس از چند دقیقه ، در لحظه عبور یکی از علائم ، محل تلاقی رشته های میکرومتر به درخشان ترین حاشیه تداخل هدایت شد. چرخش آن چنان کند بود که به راحتی و با دقت انجام می شد. به خواندن سر پیچ میکرومتر اشاره شده و یک فشار بسیار سبک و نرم برای حرکت دادن سنگ ایجاد شد. هنگام عبور از علامت بعدی ، رویه تکرار شد و همه اینها ادامه یافت تا اینکه دستگاه شش دور را به پایان رساند.
در مشاهدات ظهر ، چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت و در عصر ، در جهت عقربه های ساعت بود. نتایج مشاهده به صورت گرافیکی در شکل ارائه شده است. 5. منحنی 1 مربوط به مشاهدات ظهر ، منحنی 2 تا شب است. خطوط نقطه ای یک هشتم جبران نظری را نشان می دهد. از شکل می توان نتیجه گرفت که اگر به دلیل حرکت نسبی زمین و اتر درخشان جابجایی وجود داشته باشد ، نمی تواند به طور قابل توجهی بیشتر از 0.01 فاصله بین راه راه ها باشد ، که با فرضیات اولیه مطابقت ندارد.
ویژگی های برجسته آزمایش
بنابراین ، با مشاهده تنظیمات آنها به مدت یک سال ، مایکلسون و مورلی هیچ تغییری در الگوی تداخل پیدا نکردند: آرامش کامل اثری! در نتیجه: باد اثیری ، و بنابراین ، اتر وجود ندارد. در غیاب باد اثیری و اتر ، یک تعارض غیرقابل حل بین مکانیک کلاسیک نیوتن (حاکی از یک چهارچوب مرجع مشخص) و معادلات ماکسول (که طبق آن سرعت نور دارای یک مقدار محدود است که بستگی ندارد در انتخاب چارچوب مرجع) آشکار شد ، که در نهایت منجر به ظهور نظریه نسبیت شد. سرانجام آزمایش میشلسون-مورلی نشان داد که هیچ "مرجع مطلق مرجعی" در طبیعت وجود ندارد. آزمایش میکلسون-مورلی به تأیید بنیادی نظریه ویژه نسبیت تبدیل شد. نتیجه گیری های میکلسون و مورلی حتی پس از تکرارهای زیادی از آزمایش انجام شده از اواخر قرن نوزدهم همچنان متزلزل باقی ماند. تا به امروز
دانشمند روسی V.A. آتسیوكفسكی به طور دقیق تمام مبانی تجربی نظریه های نسبیت اینشتین را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد و به نتیجه زیر رسید: "تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات انجام شده توسط محققان مختلف به منظور تأیید مفاد SRT و GR A. اینشتین وجود ندارد."
این نتیجه گیری به معروف ترین آزمایش ، آزمایش میشلسون-مورلی گسترش می یابد. توجه داشته باشید که تداخل سنج میکلسون-مورلی نسبت به زمین بی حرکت بود ، فقط نور در حال حرکت بود. نویسندگان معتقد بودند که قادر خواهند بود تأثیر سرعت حرکت زمین V \u003d 30 km / s نسبت به خورشید را بر انحراف حاشیه تداخل نور ثبت کنند. محاسبه مطابق فرمول انجام شده است
انتظار می رود 0.04 تغییر حاشیه ثبت نشده است. و به دلایلی نویسندگان به دنبال دلیل اختلاف بین تئوری و آزمایش نبودند. بیایید این کار را برای آنها انجام دهیم.
از آنجا که فوتون ها جرم دارند ، زمین برای آنها یک سیستم مرجع اینرسی است و رفتار آنها در میدان گرانش آن نباید با رفتار سایر اجسام با جرم در این زمینه متفاوت باشد ، بنابراین ما باید در فرمول بالا جایگزین کنیم نه سرعت زمین نسبت به خورشید (30 کیلومتر در ثانیه \u003d V) و سرعت سطح زمین (5/5 کیلومتر بر ثانیه \u003d V) ، که با چرخش آن در اطراف محور خود تشکیل شده است. سپس تغییر مورد انتظار حاشیه تداخل در آزمایش میکلسون-مورلی نه 04/0 ، بلکه بسیار کمتر
. (423)
بنابراین جای تعجب نیست که ابزار Michelson-Morley هیچگونه تغییر مکان حاشیه را نشان نداد. و اکنون دلیل این امر را می دانیم: از حساسیت (دقت) لازم برخوردار نبود.
با این وجود ، کمیته نوبل در سال 1907 به A. Michelson جایزه نوبل "برای ایجاد ابزار دقیق نوری و انجام مطالعات طیفی و اندازه گیری با کمک آنها" را صادر کرد. ما اضافه می کنیم که تفسیر اشتباه از آزمایش میکلسون مبنای تجربی نظریه های اشتباه نسبیت توسط A. انیشتین بود.
اما اگر چنین آزمایشی را تنظیم کنیم که در آن یک منبع نور و دستگاهی که جابجایی حاشیه تداخل را ثبت می کند در میدان جاذبه زمین حرکت کند (چرخش کند) چه می کنیم؟ در این حالت ، قرائت ابزار در صورت عدم چرخش کل نصب و در حین چرخش آن مقایسه می شود. بلافاصله روشن می شود که در صورت عدم چرخش نصب ، اصل اندازه گیری با اصل اندازه گیری در آزمایش Michelson-Morley تفاوتی نخواهد داشت و دستگاه هیچگونه تغییر مکان حاشیه تداخل را نشان نخواهد داد. اما به محض چرخش نصب در میدان جاذبه زمین ، باید بلافاصله تغییر نوار نشان داده شده ظاهر شود. این امر با این واقعیت توضیح داده می شود که در حالی که نور از منبع به گیرنده می رود ، موقعیت دومی در میدان جاذبه زمین نسبت به منبع تغییر می کند و دستگاه باید جابجایی نوار نشان داده شده را ثبت کند.
دوباره تأکید کنیم: موقعیت منبع و گیرنده سیگنالها در آزمایش میکلسون-مورلی در میدان گرانش زمین نسبت به یکدیگر تغییر نمی کند ، اما در مثالی که توضیح دادیم تغییر می کند. این تفاوت اصلی بین این آزمایشات است. منطق ابتدایی توصیف شده توسط تجربه ساگناک به طرز قانع کننده ای تأیید می شود. نتایج آزمایش وی با قرائت تداخل سنج میشلسون-مورلی مغایرت دارد ، و این واقعیت محو و لجبازانه توسط نسبی گرایان نادیده گرفته می شود و نشان می دهد که آنها علاقه به حقیقت علمی ندارند.
ما به اندازه کافی شواهد مستدل درباره اشتباه بودن نظریه های نسبیت انیشتین ذکر کرده ایم ، بنابراین بی اختیار این س arال پیش می آید: چگونه این واقعیت را درک می کنیم که نظریه های نسبیت انیشتین ، همانطور که نسبی گرایان معتقدند ، پایه و اساس همه دستاوردهای فیزیک در XX است قرن؟ بسیار ساده! همه این دستاوردها نتیجه تلاش فیزیکدانان عمدتا تجربی است که نه با هدف آزمایش نظریه های فیزیکی ، بلکه با هدف به دست آوردن چنین نتیجه ای که می تواند برای اهداف نظامی یا رقابت در بازارهای تسخیر برای آنها مورد استفاده قرار گیرد ، آزمایش هایی انجام داده اند. محصولات
البته نظریه پردازان سعی کردند برای این دستاوردها توضیحی بیابند و به نوعی آنها را اثبات کنند ، اما این توضیحات تقریبی و سطحی به دست آمد. مانع اصلی در تبیین بنیان های عمیق ماده و جهان ، کلیشه تفکر شکل گرفته توسط نظریه های غلط انیشتین و اصرار طرفداران وی در دفاع از این نظریه ها از انتقاد بود.
12.5 چگونه سیارات منظومه شمسی متولد شده اند
بگذارید فقط فرضیه مربوط به شکل گیری سیارات منظومه شمسی را تحلیل کنیم ، بر اساس آن از ستاره ای ساخته شده اند که در نزدیکی خورشید پرواز کرده و آن را با میدان گرانشی اش گرفته است (شکل 228 ، a).
شکل: 228. الف) - نمودار حرکت سیارات به دور خورشید ؛ طرح واره
شامل ستاره A توسط نیروی جاذبه خورشید (C)
به حرکت مداری
این فرضیه به شما امکان می دهد پاسخ اکثر س toالات اصلی مربوط به تولد سیارات را پیدا کنید.
تجزیه و تحلیل روند تولد سیارات منظومه شمسی با تدوین س questionsالات اصلی آغاز می شود که پاسخ آنها باید از این تجزیه و تحلیل حاصل شود.
1. چرا مدارهای همه سیارات تقریباً مدور است؟
2. چرا مدارهای همه سیارات تقریباً در یک صفحه قرار دارند؟
3- چرا همه سیارات در یک جهت به دور خورشید می چرخند؟
4- چرا جهت چرخش سیارات (به استثنای اورانوس) به دور محورهای آنها با جهات چرخش آنها به دور خورشید منطبق است؟
5- چرا صفحات مداری اکثر ماهواره های سیاره ای نزدیک به صفحات استوایی خود هستند؟
6. چرا مدار اکثر ماهواره ها تقریباً مدور است؟
Why- چرا بیشتر ماهها و حلقه زحل در همان جهتی که سیارات اطراف خورشید دارند به دور سیارات خود می چرخند؟
8- چرا شیب چگالی سیارات وجود دارد؟
9. آیا می توانیم تصور کنیم که قاعده بودن چگالی در حال تغییر سیارات ، هنگامی که از خورشید دور می شوند ، شبیه تغییر چگالی خورشید موجود از هسته به سطح آن است؟
10. چرا با فاصله سیارات از خورشید ، ابتدا تراکم آنها کاهش می یابد و سپس کمی افزایش می یابد؟
ما قبلاً نشان داده ایم که تشکیل ذرات اصلی اولیه: فوتون ها ، الکترون ها ، پروتون ها و نوترون ها توسط قانون حفظ حرکت زاویه ای (حرکت زاویه ای) اداره می شود ، که مدل ریاضی آن ثابت پلانک است (219). ما این قانون را قانون اصلی حاکم بر شکل گیری جهان مادی نامیدیم. از این رو نتیجه می شود که قرار بود همان قانون روند تولد سیارات منظومه شمسی را کنترل کند. حال ما به احتمال زیاد ارتباط این فرضیه با واقعیت متقاعد خواهیم شد.
از آنجا که سیارات حرکت مستقیم ندارند ، بلکه نسبت به خورشید و نسبت به محورهای خود می چرخند ، بنابراین برای توصیف این چرخش ها از یک مدل ریاضی از قانون حفظ حرکت زاویه ای استفاده خواهیم کرد.
و اکنون ما یک فرضیه را تدوین می کنیم. سیارات منظومه شمسی از یک ستاره تشکیل شده اند که از کنار خورشید عبور کرده و توسط میدان گرانشی آن اسیر شده است (شکل 228 ، ب ، موقعیت ها: 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ...). هنگامی که یک ستاره از خورشید دور بود ، در حالی که در فضا حرکت می کرد ، فقط در محور خود که موازی (عمدتا) با محور چرخش خورشید بود ، چرخید. کاملاً طبیعی است که ستاره لحظه جنبشی خاص خود را داشته باشد ، اندازه آن برای ما مشخص نیست. با این حال ، ما می دانیم که نبود نیروهای خارجی این لحظه را ثابت نگه داشت. با نزدیک شدن به خورشید ، نیروی جاذبه خورشید روی ستاره شروع به کار کرد.
فرض کنید این ستاره در فاصله ای برابر با فاصله از خورشید تا اولین سیاره عطارد از کنار خورشید عبور کرده است. کاملاً طبیعی است که نیروی جاذبه خورشید (شکل 228 ، ب ، موقعیت ها: 2 ، 3 ، 4 ...) این ستاره را به یک حرکت دایره ای به دور خورشید کشانده است. فرض بعدی این است که جهت چرخش ستاره به دور محور آن همزمان با جهت چرخش ستاره به دور خورشید است. در نتیجه ، حرکت زاویه ای چرخش ستاره در اطراف محور خود به حرکت زاویه ای چرخش به دور خورشید اضافه شد.
از آنجا که این ستاره در حالت پلاسما بود ، مانند خورشید ، فقط از نظر جرم و اندازه از خورشید کوچکتر است ، تنها در صورت برابر بودن نیروی گریز از مرکز اینرسی و نیروی جاذبه خورشید ، می تواند در مدار بماند (شکل 228 ، b ، موقعیت 5). اگر این برابری وجود نداشته باشد ، فقط می توان آن قسمت از پلاسمای محکم ستاره را ثابت کرد (شکل 228 ، موقعیت 6) ، که تساوی بین نیروی گریز از مرکز اینرسی و نیروی جاذبه خورشید را تضمین می کند ، می تواند در اولین مدار را تشکیل داد. باقیمانده پلاسمای ستاره تحت تأثیر یک نیروی سانتریفیوژ بیشتر اینرسی از خورشید دور می شوند (شکل 228 ، موقعیت 7). در روند دور شدن از خورشید ، قسمت بعدی یک ساختار پایدار از قسمت عقب مانده ستاره شروع به تشکیل می کند که نیروی جاذبه خورشید دوباره از پلاسمای ستاره جدا شده و سیاره دوم - زهره را تشکیل می دهد. توالی رویدادهای توصیف شده ، سیارات اطراف خورشید را تشکیل داده است.
اکنون لازم است قابلیت اطمینان سناریوی فرضی تولد منظومه شمسی را اثبات کنیم. برای انجام این کار ، ما اطلاعاتی در مورد وضعیت فعلی سیارات منظومه شمسی جمع آوری خواهیم کرد. در این اطلاعات ، گنجاندن توده های همه سیارات و ماهواره های بزرگ آنها ، تراکم همه سیارات ، شعاع آنها و همچنین شعاع مداری ، سرعت مداری و سرعت زاویه ای چرخش سیارات نسبت به محورهای آنها ضروری است. این اطلاعات به ما امکان می دهد تا حرکت زاویه ای مداری ستاره را در لحظه شروع چرخش به دور خورشید پیدا کنیم. یک ستاره در حال دور شدن از خورشید به دلیل اینکه نیروی گریز از مرکز اینرسی بیشتر از نیروی جاذبه خورشید است ، همان مقدار جرم پلاسما را در مدار سیارات باقی می گذارد که اکنون آن را در یک حالت جامد همراه با ماهواره های آنها
کاملاً طبیعی است که جنبش کلی زاویه ای همه سیارات مدرن برابر با حرکت زاویه ای ستاره در لحظه آغاز حرکت مداری آن به دور خورشید باشد (شکل 228 ، ب ، موقعیت 5).
بنابراین ، بیایید اطلاعات اساسی در مورد خورشید و سیارات آن ارائه دهیم. خورشید جرم دارد 
... شعاع آن برابر و چگالی آن است 
... سرعت زاویه ای چرخش خورشید در مورد محور آن است 
... مشخص است که مجموع جرم همه سیارات و ماهواره های آنها تقریبا 1000 برابر کمتر از جرم خورشید است. در زیر ، در جدول 61 توده های سیارات منظومه شمسی و تراکم آنها را نشان می دهد.
جدول 61. جرم سیارات و ماهواره های آنها و تراکم سیارات
| سیارات | وزن ، کیلوگرم | تراکم ، |
| 1. عطارد | ||
| 2 زهره | ||
| 3. زمین |  | |
| 4. مریخ | ||
| 5. مشتری |  | |
| 6. زحل |  | |
| 7. اورانوس | ||
| 8. نپتون |  | |
| 9. پلوتو | ||
| جمع |
ما اطلاعات اولیه در مورد پارامترهای سیارات را در اینترنت گرفتیم: نجوم + نجوم برای آماتورها + منظومه شمسی + نام سیارات + سیاره به تعداد. معلوم شد که کامپایلرهای این اطلاعات مرجع تعدادی اشتباه کرده اند. به عنوان مثال ، طبق داده های آنها ، شعاع مداری مشتری و زحل یکسان است ، در حالی که شعاع مداری نپتون ، که در واحد های نجومی بیان می شود ، با اندازه آن متفاوت است و به کیلومتر بیان می شود. به نظر ما می رسد که فرضیه منتشر شده مورد توجه ستاره شناسان قرار خواهد گرفت - متخصصان و آنها با داشتن اطلاعات دقیق تر ، نتایج محاسبات ما را اصلاح می کنند.
بیایید به توالی تغییرات در چگالی سیارات توجه کنیم. کسانی که به خورشید نزدیکتر هستند چگالی بالاتری دارند. با دور شدن سیارات از خورشید ، ابتدا چگالی آنها کاهش می یابد و سپس دوباره افزایش می یابد. کمترین تراکم در زحل و بیشترین آن در زمین است. جای تعجب است که خورشید ، در حالت پلاسما ، دارای چگالی است ( ) بزرگتر از مشتری ، زحل و اورانوس است که در یک حالت جامد هستند.
اعتقاد بر این است که زحل در درجه اول از هیدروژن جامد و هلیوم تشکیل شده است. علاوه بر هیدروژن و هلیوم ، نپتون و پلوتو حاوی عناصر شیمیایی دیگری نیز هستند.
اگر فرض کنیم که همه سیارات از یک ستاره تشکیل شده اند ، پس باید دارای یک شیب چگالی تقریباً یکسان با سیارات تشکیل شده به طور متوالی باشد. هسته اصلی یک ستاره از عناصر شیمیایی سنگین تری تشکیل شده بود که در طول زندگی و تکامل آن متولد شدند و توسط نیروهای گرانشی آن به مرکز نازل شدند. این واقعیت که زحل ، با کمترین چگالی ، عمدتا از هیدروژن تشکیل شده است ، این فرض را ایجاد می کند که هیدروژن ، به عنوان منبع اصلی واکنش های هسته ای ، منطقه میانی ستاره را که در آن انفجارهای هسته ای رخ می دهد ، اشغال کرده است. بیشتر عناصر شیمیایی سنگین که در این حالت متولد می شوند ، توسط نیروی جاذبه ستاره به هسته آن منتقل می شوند و قسمت کوچکتری نیز در اثر انفجارها به سمت سطح ستاره بیرون می ریزد.
موارد فوق الذکر ما را تحریک می کند که فرض کنیم خورشید مدرن نیز دارای یک گرادیان چگالی با توالی ای است که گرادیان چگالی دنباله سیارات دارد (جدول 40). از این نتیجه می شود که واکنش های هسته ای تقریباً در ناحیه کروی میانی خورشید رخ می دهد و برجستگی های سطح آن از پیامدهای این انفجارها است.
اگر فرضیه توصیف شده در مورد تغییر در چگالی یک ستاره در حالت پلاسما نزدیک به واقعیت باشد ، باید تفاوت بین نیروی گریز از مرکز و نیروی گرانش خورشید ، که بر روی یک ستاره در حال عبور است ، به تأخیر بیفتد ، ، بخشی از پلاسمای آن است که بیشترین تراکم را دارد ، و به معنی قوی ترین پیوند بین مولکول های عناصر شیمیایی است. قسمت سبک تر پلاسما ، با پیوند کمتر بین مولکول های عناصر شیمیایی ، باید توسط نیروی گریز از مرکز اینرسی ، که از نیروی جاذبه خورشید بیشتر است ، از خورشید خارج شود. احتمال چنین سناریویی با فرارفتن جریان و جریان در اقیانوس های کره زمین ، که توسط نیروی گرانشی ماه تشکیل شده است ، تأیید می شود که در حقیقت با نیروی اینرسی معادل است.
البته ، آب یک پلاسما نیست ، اما به نظر می رسد سیالیت آن برای پاسخ دادن به تغییر مقدار نیروی گرانشی ماه کافی است که فاصله سطح اقیانوس و ماه فقط 3.3٪ تغییر کند.
شعاع سیارات و شعاع مدار آنها و همچنین سرعت زاویه ای چرخش سیارات نسبت به محورهای آنها و نسبت به خورشید و سرعت مداری سیارات. آنها در جداول 62 ، 63 ارائه شده اند.
جدول 62. شعاع سیارات و شعاع مدار آنها
| سیارات | شعاع سیارات ، متر | شعاع مداری ، متر |
| 1. عطارد | ||
| 2. زهره | ||
| 3. زمین | ||
| 4. مریخ | ||
| 5. مشتری | ||
| 6. زحل | ||
| 7. اورانوس | ||
| 8. نپتون | ||
| 9. پلوتو |
نیروهای سانتریفیوژ مداری اینرسی و نیروهای گرانشی خورشید که در سیارات مدرن عمل می کنند در جدول ارائه شده است. 64. برابری آنها دلیلی بر ثبات مدارها است (جدول 64).
جدول 64. سرعت سیارات
| سیارات | سرعتهای زاویه ای خود را ، rad / s | سرعت های زاویه ای مداری ، rad / s | سرعت مداری ، m / s |
| 1. جیوه | |||
| 2. زهره | |||
| 3. زمین | |||
| 4. مریخ | |||
| 5. مشتری | |||
| 6. زحل | |||
| 7. اورانوس | |||
| 8. نپتون | |||
| 9. پلوتو |
کاملاً طبیعی است که در مدار اول ، که ستاره ای که از فضا به خورشید آمده است ، تشکیل می شود ، فقط آن قسمت از پلاسمای آن باقی مانده است که تساوی بین نیروی جاذبه خورشید و نیروی سانتریفیوژ اینرسی را تضمین می کند (جدول 65) همچنین بدیهی است که چنین تفکیکی از پلاسمای ستاره از همان ابتدای چرخش نسبت به خورشید آغاز شده است ، بنابراین سرعت مداری پلاسما باقی مانده در مدار اول می تواند کاهش یابد.
جدول 65. نیروهای گریز از مرکز اینرسی و نیروهای گرانشی
سیارات مدرن
| سیارات |  |  |
| 1. عطارد | ||
| 2. زهره | ||
| 3. زمین | ||
| 4. مریخ | ||
| 5. مشتری | ||
| 6. زحل | ||
| 7. اورانوس | ||
| 8. نپتون | ||
| 9. پلوتو |
همچنین طبیعی است که نیروهای گرانشی آن قسمت از پلاسما که در مدار اول باقی مانده اند ، شکل کروی مانند آن را به شکل سیاره عطارد مدرن (شکل 228 ، ب ، موقعیت 6) از آن تشکیل داده اند.
بنابراین ، یک شکل کروی با تراکم کافی کافی در مدار اول باقی ماند و بقیه پلاسمای ستاره توسط نیروی گریز از مرکز اینرسی از خورشید دور شد. در نتیجه ، از جاذبه پلاسما ، نیروهای جاذبه قسمت دوم پلاسما را با جرمی تشکیل می دهند که برابری بین نیروی جاذبه خورشید و نیروی اینرسی را تضمین می کند. سیاره دوم ، ناهید از این قسمت تشکیل شد و باقیمانده پلاسمای ستاره سابق فاصله خود را با خورشید ادامه داد. سپس سیاره ما از آن شکل گرفت و جسم دیگری که اکنون آن را ماه می نامیم از قسمت عقب مانده باقی مانده ستاره جدا شد. بنابراین ، بخشهایی با تراکم بالاتر به تدریج از پلاسمای ستاره سابق آزاد شدند.
لحظه ای فرا رسید که بخشی از کره با حداکثر مقدار هیدروژن ، که واکنش های هسته ای هسته ای را فراهم می کند ، از هم جدا شده و ابتدا مشتری و سپس زحل تشکیل شد.
پلاسمای باقیمانده دارای هیدروژن کمتر و عناصر شیمیایی سنگین تری بود که در اثر فعالیت طبیعی آن توسط انفجارهای هسته ای به سطح ستاره پرتاب شد. در نتیجه ، تراکم دورترین سیارات افزایش یافته است.
البته روند جدا سازی هر قسمت از پلاسمای ستاره ای بسیار پیچیده است. در اینجا نیروهای اتصال بین مولکول های عناصر شیمیایی و خوشه های آنها ، نیروهای داخلی گرانش ستاره ، نیروهای گریز از مرکز اینرسی چرخش ستاره در مورد محور آن ، نیروهای گریز از مرکز مداری اینرسی و نیروهای گرانش خورشید عمل می کند با این حال ، وضعیت پلاسمای ماده ستاره منجر به این واقعیت می شود که نیروی جاذبه خورشید در مدار تأخیر می کند ، اول از همه ، آن قسمت از آن که دارای بیشترین تراکم است ، از آنجا که نیروهای متحد کننده این قسمت بیشتر از نیروهایی هستند که در لایه های کم تراکم ستاره عمل کنید. در قسمت عقب مانده ستاره ، نیروهای گرانش دوباره از آن عناصر شیمیایی که به مرکز آن نزدیکتر هستند ، هسته تشکیل می دهند.
از طرح توصیف شده شکل گیری سیارات ، بلافاصله به س aboutالی در مورد دلایل حرکت آنها در یک صفحه و همزمانی چرخش های آنها (به استثنای اورانوس) نسبت به محورهای آنها و نسبت به خورشید با جهت چرخش خورشید نسبت به محور آن.
كاملاً طبیعی است كه تشكیل ماهواره های سیارات در نتیجه وضعیت پلاسما در قسمت های دور شدن ستاره از خورشید باشد. بعضی از این قسمتها از آن قسمت از پلاسمای ستاره جدا شده اند ، که با خارج شدن بخشی از خود و تشکیل یک سیاره ، از خورشید دور می شود و مقداری از پلاسمای خود را از دست می دهد. واقعیت این که چگالی ماه کمتر از زمین است این فرض را تأیید می کند.
در مورد چرخش معکوس اورانوس در مورد محور آن ، این ممکن است دلایل مختلفی داشته باشد و آنها باید تجزیه و تحلیل شوند.
بنابراین ، فرآیند توصیف شده شکل گیری سیارات در صورت رسیدن بخشی از پلاسمای ستاره به هر مدار که نیروی گریز از مرکز آن از نیروی جاذبه خورشید بیشتر باشد ، امکان پذیر است. چگونه می توانم این را بررسی کنم؟
ما قبلاً به نقش قانون حفظ لحظه جنبشی اشاره کرده ایم. اول از همه ، جرم کل همه سیارات و ماهواره های آنها باید برابر با جرم ستاره ای باشد که از آنجا شکل گرفته اند. علاوه بر این ، مقدار کل گشتاور زاویه ای تمام سیارات موجود و ماهواره های آنها باید برابر با حرکت زاویه ای ستاره در لحظه آغاز چرخش آن نسبت به خورشید باشد (شکل 228 ، ب ، موقعیت 5). محاسبه هر دو این مقادیر آسان است. نتایج این محاسبات در جداول 65-66 ارائه شده است. فقط برای ما باقی مانده است که توضیحی در مورد روش این محاسبات ارائه دهیم.
جدول 65. لحظات جنبشی سیارات مدرن
| سیارات | خود را پرتاب خواهد کرد. لحظات، | اوربیتال پرتاب خواهد کرد. لحظات،  |
| 1. عطارد | ||
| 2. زهره | ||
| 3. زمین | ||
| 4. مریخ | ||
| 5. مشتری | ||
| 6. زحل | ||
| 7. اورانوس | ||
| 8. نپتون | ||
| 9. پلوتو |
اطلاعات ارائه شده در جدول 40 ، به دست آمده از داده های مرجع برای سیارات منظومه شمسی. مقادیر سرعت زاویه ای چرخش سیارات در اطراف محورهای خود و اطراف خورشید (جدول 63) ، لازم برای محاسبه لحظه زاویه ای چرخش سیارات در اطراف محورهای آنها و اطراف خورشید ، از اینترنت گرفته شده است .
جدول 66. لحظات جنبشی سیارات مدرن
| سیارات | اوربیتال پرتاب خواهد کرد. لحظات،  | عمومی خواهد انداخت. لحظات، |
| 1. عطارد | ||
| 2. زهره | ||
| 3. زمین | ||
| 4. مریخ | ||
| 5. مشتری | ||
| 6. زحل | ||
| 7. اورانوس | ||
| 8. نپتون | ||
| 9. پلوتو | ||
| جمع |
بگذارید به این واقعیت توجه کنیم که سیارات دارای اشکالی نزدیک به کروی هستند ، بنابراین لحظه های سکون آنها نسبت به محورهای چرخش آنها با فرمول تعیین می شود 
... اطلاعات مهم بعدی (جدول 65): گشتاور زاویه ای مداری در تمام سیارات چندین مرتبه بزرگتر از گشتاور زاویه ای آنها در مورد محورهایشان است. در نتیجه ، برای محاسبات تقریبی ، کافی است که لحظه های جنبشی کل همه سیارات ، برابر با مقادیر مداری آنها ، گرفته شود.
قبلاً گفتیم که در یک زمان تلاش شد تا سرعت مطلق حرکت زمین از طریق "اتر" خیالی تعیین شود ، که همانطور که در آن زمان فکر می کردند ، همه فضا را فرا گرفته است. مشهورترین این آزمایشات در سال 1887 توسط میکلسون و مورلی انجام شد. اما تنها 18 سال بعد ، نتایج منفی تجربه آنها توسط انیشتین توضیح داده شد.
برای آزمایش میکلسون-مورلی ، از دستگاهی استفاده شد که نمودار آن در شکل نشان داده شده است. 15.2 قسمتهای اصلی دستگاه: منبع نور A ، صفحه شیشه ای شفاف نقره ای B ، دو آینه C و E. همه اینها به طور محکم بر روی یک صفحه سنگین ثابت شده است. آینه های C و E در همان فاصله L از صفحه B قرار گرفتند. صفحه B پرتو نور را به دو ، عمود بر یکدیگر تقسیم می کند. آنها به آینه ها هدایت می شوند و دوباره به صفحه B. منعکس می شوند. پس از عبور دوباره از صفحه B ، هر دو تیر بر روی یکدیگر قرار می گیرند (D و F). اگر زمان عبور نور از B به E و عقب برابر با زمان انتقال از B به C و عقب باشد ، پرتوهای در حال ظهور D و F در مرحله قرار می گیرند و به طور متقابل تقویت می شوند. اگر این زمانها حتی کمی متفاوت باشند ، یک تغییر فاز در تیرها ایجاد می شود و در نتیجه تداخل ایجاد می شود. اگر دستگاه در اتر "در حالت استراحت" باشد ، زمان دقیقاً برابر است و اگر با سرعت به سمت راست حرکت کند ، اختلاف زمانی پدیدار می شود. بیایید ببینیم چرا
ابتدا بیایید زمان عبور نور از B به E و عقب را محاسبه کنیم. بگذارید زمان "آنجا" برابر با t 1 و زمان "برگشت" برابر با t 2 باشد. اما در حالی که نور از B به آینه منتقل می شود ، دستگاه خود به فاصله ut 1 می رود ، بنابراین نور باید مسیر L + ut 1 را با سرعت c طی کند. بنابراین این مسیر همچنین می تواند به عنوان ct 1 مشخص شود ، بنابراین ،
ct 1 \u003d L + ut 1 یا t 1 \u003d l / (c - u)
(این نتیجه واضح می شود اگر در نظر بگیریم که سرعت نور نسبت به دستگاه c - u است ؛ پس فقط زمان برابر است با طول L تقسیم بر c - u). به طور مشابه ، t2 را می توان محاسبه کرد. در طول این زمان ، صفحه B به فاصله ut 2 نزدیک می شود ، بنابراین نور در بازگشت باید فقط L - ut 2 را عبور دهد. سپس
ct 2 \u003d L -ut 2 یا t 2 \u003d l / (c + u)
کل زمان است
t 1 + t 2 \u003d 2Lc / (c 2 - u 2) ؛
راحت تر است که این را در فرم بنویسید
و حالا بیایید محاسبه کنیم که چرا t 3 چراغ از صفحه B به آینه C می رود. مانند قبل ، با گذشت زمان t 3 آینه C با فاصله 3 به سمت راست حرکت می کند (به موقعیت C) ، و نور از فاصله ct 3 در امتداد هیپوتنوز قبل از میلاد. از یک مثلث قائم الزاویه دنبال می شود
(ct 3) 2 \u003d L 2 + (ut 3) 2 ،
یا
L 2 \u003d c 2 t 2 3 - u 2 t 2 3 \u003d (c 2 - u 2) t 2 3 ،
از جایی که
t 3 \u003d l / √ (c 2 - u 2)
هنگام بازگشت از نقطه C '، نور باید همان مسافت را طی کند. این را می توان از تقارن شکل دید. این بدان معنی است که زمان بازگشت یکسان است (t 3) و کل زمان 2t 3 است. ما آن را به عنوان نوشتن
حالا می توانیم هر دو زمان را مقایسه کنیم. عددهای (15.4) و (15.5) یکسان هستند - این زمان انتشار نور در دستگاه در حالت استراحت است. در مخرج ، اصطلاح u 2 / с 2 کوچک است ، اگر فقط باشد و بسیار کمتر از с باشد. این مخرج نشان می دهد که در اثر حرکت دستگاه چه مقدار زمان تغییر می کند. توجه داشته باشید که این تغییرات یکسان نیستند - زمان حرکت نور به C و برگشت کمی کمتر از زمان سفر به E و عقب است. با هم مطابقت ندارند ، حتی اگر فاصله آینه ها تا B یکسان باشد. فقط برای اندازه گیری دقیق این تفاوت باقی مانده است.
در اینجا یک ظرافت فنی وجود دارد: اگر طول L دقیقاً برابر نباشد چه می کنید؟ از این گذشته ، شما هرگز به برابری دقیق نخواهید رسید. در این حالت ، فقط باید دستگاه را 90 درجه بچرخانید ، هواپیما را در جهت حرکت قرار دهید ، و BE - در عرض آن قرار گیرد. تفاوت در طول ها دیگر نقشی ندارد و فقط مشاهده تغییر حاشیه های تداخل هنگام چرخاندن ابزار باقی می ماند.
در طول آزمایش ، میکلسون و مورلی دستگاه را به گونه ای قرار دادند که معلوم شود قطعه BE موازی حرکت زمین در مدار (در یک ساعت مشخص از شبانه روز) است. سرعت مداری حدود 30 کیلومتر در ثانیه است و "رانش اتر" در ساعات مشخصی از شبانه روز و در بعضی از زمان های سال باید به این مقدار برسد. دستگاه به اندازه کافی حساس بود تا متوجه چنین پدیده ای شود. اما هیچ تفاوتی در زمان یافت نشد - تشخیص سرعت حرکت زمین از طریق اتر غیرممکن بود. نتیجه آزمایش صفر بود.
مرموز بود این نگران کننده بود. اولین ایده مثمر ثمر در مورد چگونگی خروج از بن بست توسط لورنز ارائه شد. وی اعتراف کرد که تمام اجسام مادی در حین حرکت منقبض می شوند ، اما فقط در جهت حرکت. بنابراین ، اگر طول بدن در حالت استراحت Lo باشد ، طول بدن در حال حرکت با سرعت u (بگذارید آن را L || بنامیم ، جایی که علامت || نشان می دهد حرکت در امتداد طول بدن اتفاق می افتد) توسط فرمول
اگر این فرمول بر روی تداخل سنج مانکلسون-مورلی اعمال شود ، پس فاصله B تا C ثابت خواهد ماند و فاصله B تا E به L√ کوتاه می شود (1 - u 2 / c 2). بنابراین ، معادله (15.5) تغییر نخواهد کرد ، اما L در معادله (15.4) مطابق با (15.6) تغییر خواهد کرد. در نتیجه ، ما به دست می آوریم
با مقایسه این مورد با (15.5) ، می بینیم که اکنون t 1 + t 2 \u003d 2t 3. بنابراین ، اگر دستگاه همانطور که ما پیشنهاد دادیم منقبض شود ، مشخص خواهد شد که چرا آزمایش میکلسون-مورلی هیچ تاثیری نداشته است.
اگرچه فرضیه انقباض نتیجه منفی تجربه را با موفقیت توضیح داد ، اما در مقابل این اتهام که تنها هدف آن خلاصی از مشکلات در توضیح تجربه بود ، بی دفاع بود. او بیش از حد مصنوعی بود. با این حال ، مشکلات مشابهی در آزمایش های دیگر برای شناسایی باد اثیری ایجاد شد. در پایان ، به نظر می رسید که طبیعت علیه "انسان" وارد یک "توطئه" شده است ، که او به توطئه متوسل شده و اکنون و سپس برخی از پدیده های جدید را معرفی می کند تا هر پدیده ای را که یک شخص سعی در اندازه گیری شما دارد ، لغو کند.
و سرانجام ، تشخیص داده شد (که پوانکره به آن اشاره کرد) که رازداری کامل قانون طبیعت است! پوانکره اظهار داشت که در طبیعت قانونی وجود دارد که تشخیص باد اثیری به هیچ وجه غیرممکن است ، یعنی تشخیص سرعت مطلق غیرممکن است.
قبل از پرداختن به جزئیات تداخل سنج میکلسون ، بیایید از بالا به آن نگاه کنیم و سعی کنیم بفهمیم که دست کم گرفتن نتیجه انحراف نور منجر به چه چیزی می شود.
در سمت چپ در شکل 1 مسیر کامل پرتوهای نور را نشان می دهد ، در سمت راست در همان شکل یک نمودار ساده ترسیم شده است که توسط علم مدرن تصویب شده است. در شکل سمت راست پایه مربع ساز را مشاهده می کنیم که منبع نور بر روی آن ثابت است ، یک سیستم آینه ای که بطور مکرر پرتو نور را منعکس می کند و یک ابزار نوری (میشلسون آن را "تلسکوپ" نامید) برای مشاهده تصویر تداخل. برای افزایش مسیر نوری تیرهای مزاحم ، که مستقیماً به اختلاف فاز مربوط می شود ، به یک سیستم آینه نیاز است. با این حال ، آینه ها از اهمیت اساسی برخوردار نیستند: ممکن است تعداد آنها بیشتر یا کمتر باشد.
 |
شکل: یکی مسیر پرتوهای نور در تداخل سنج میکلسون... در شکل سمت راست ، پرتوی 1 از منبع نور 0 در جهت حرکت زمین پخش می شود. ray 2 اشعه 1 است که از آینه C منعکس می شود. Ray 3 ، که از آینه A منعکس می شود ، به اشعه 4 تبدیل می شود. همانطور که میکلسون خاطر نشان کرد ، مسیر نوری که توسط پرتوهای 1-2 طی می شود برابر با مسیر نوری که توسط پرتوهای 3-4 طی می شود ، نیست. بنابراین ، با ملاقات در نقطه B ، آنها حاشیه هایی را تداخل می دهند که فاصله آنها متناسب با اختلاف مسیر تیرهای 1-2 و تیرهای 3-4 است. در این سنتی طرح ، که در تمام کتابهای درسی در مورد آزمایش میکلسون-مورلی بازتولید می شود ، زاویه انحراف در واقع زاویه α است. اثر انحراف با اثر "رانش" یک پرتو نور در یک جهت یا جهت دیگر مقایسه می شود ، بسته به حرکت منبع یا گیرنده. متأسفانه ، هنگام انتخاب علامت انحراف پرتو 3 ، اشتباهی رخ داد: در نمودار ، پرتوی 3 به سمت راست منحرف می شود ، در واقع باید به سمت چپ منحرف شود (اشعه 3 ").
در کتاب های درسی مدرسه ، انحراف از طریق جت های مورب آبی که باران بر روی شیشه های کناری اتومبیل در حال حرکت می گذارد ، توضیح داده شده است. این جت ها با جهت بردار حرکت وسیله نقلیه یک زاویه حاد تشکیل می دهند. در واقع ، تصور کنید که در داخل اتومبیل نشسته اید و در حال حرکت در جاده است. قطره های باران در شیشه های جانبی داخلی اتومبیل خطوط مورب را می کشد ، زیرا یک مثلث سرعت تشکیل می شود: یک پایه افقی v 1 - سرعت خودرو ؛ پای عمودی v 2 - سرعت افت از بالا به پایین. سپس hypotenuse این مثلث حاصل جمع این دو سرعت است. به این ترتیب اثر انحراف ظاهر می شود.
طبق این پدیده ، ستاره شناسان هنگام مشاهده ستارگان ، تلسکوپ های خود را کمی در جهت حرکت زمین می چرخانند. در غیر این صورت ، بخشی از جبهه موج که وارد عدسی تلسکوپ شده است به چشمی آن نخواهد رسید. علاوه بر این ، میزان انحراف به موقعیت ستاره در آسمان شب بستگی دارد. ستارگانی که مستقیماً بالای سر ما قرار دارند ، در طول سال یک دایره منظم را با شعاع زاویه انحراف انحراف α \u003d 20.45 "توصیف می کنند. ستاره هایی که در فاصله زاویه ای مشخصی از اوج قرار دارند ، بیضی را توصیف می کنند. ستارگان در افق ، یعنی واقع در صفحه دایره البروج (مدار زمین) ، در یک خط مستقیم با همان انحراف زاویه ای os α نوسان می کند.
شکل: 2 جوهر اثر انحراف نور... یک ستاره ، جهتی که در زاویه راست صفحه زمین قرار دارد ، معلوم می شود که در جهت حرکت زمین با زاویه α \u003d 20.45 "جابجا می شود. بنابراین ، لوله تلسکوپ باید در یک زاویه مایل باشد α به جهت عمودی است. اثر انحراف با این واقعیت توضیح می یابد که نور پرتو وارد لنز تلسکوپ در نقطه و، باید به نقطه چشمی در نقطه برسد که دربه طوری که توسط یک ناظر زمینی قابل مشاهده است. زاویه تمایل α تعیین می شود جمع بردار دو سرعت - سرعت نور ج و سرعت زمین در مدار است v، به طوری که سرعت نور درون لوله تلسکوپ ( ج ") در بخش AC با فرمول فیثاغورث تعیین می شود ، یعنی توسط فرمول کلاسیک جمع آوری سرعت - (ج² – vclarif) ½ (این توضیحات از مقاله ای که قبلاً نوشتم گرفته شده است بحث اصلی در برابر نظریه نسبیت).
در قسمت اول این کار ، بارها تأکید شد که درک صحیح آزمایش میکلسون-مورلی با توجه به ماهیت موج بودن نور حاصل می شود - و این واقعاً چنین است. با این حال ، باید به یاد داشته باشید که پدیده انحراف را می توان در مثال اشیا point نقطه ای نیز مشاهده کرد. ما نباید فراموش کنیم که جی بردلی ، کاشف انحراف ، طبق نظریه نوری نیوتن ، نور را به شکل جسد نشان می داد.
بنابراین ، در مثال های دارای تلسکوپ یا اتومبیل ، حرکت یکی است گیرنده... ما تکرار می کنیم ، اگر پرتوهای یک ستاره یا قطرات باران به طور عمودی به سمت پایین سقوط کنند ، پس به دلیل حرکت گیرنده ، یک زاویه حاد α تشکیل می شود ، که از حالت عادی به طرف دیگر رسوب می کند در جهت حرکت گیرنده... خوب ، اگر حرکت کند چه اتفاقی می افتد منبع؟ تصور کنید که یک فواره در بدنه اتومبیل نصب شده باشد ، جت آن به صورت عمودی به سمت بالا هدایت می شود. وقتی ماشین در حال حرکت است ، این جت به طور طبیعی عقب می رود. بنابراین ، هنگام حرکت منبع نور ، زاویه انحراف α باید از حالت عادی کنار گذاشته شود طرف مقابل بردار سرعت منبع.
بنابراین ، در شکل 1 پرتوی 3 از منبع نور 0 به سمت نقطه A نخواهد رفت ، اما به سمت نقطه D. مایکلسون اشتباه کرده است. در سر او تصویری از رودخانه ای دیده می شد که دو قایق در امتداد و آن سوی جریان جریان دارند. برای این تصویر بود که وی زمان حرکت پرتوهای موجود در دستگاه را محاسبه کرد و اختلاف فاز را بدست آورد. اما این کاستی های نقاشی و در نتیجه محاسبات او را خسته نمی کند.
از نظر ظاهری ، الگوی Michelson از مسیر پرتوی در تداخل سنج ، که از کار گرفته شده است (شکل سمت راست را ببینید) ، شبیه نقاشی از اپتیک هندسی است ، در حالی که تمام زوایای بازتاب برابر با زاویه های بروز هستند. اما در صورت انحراف ، این قانون نقض می شود. پرتوی نوری که با زاویه 45 درجه روی آینه نیمه شفاف می افتد دیگر با همان زاویه منعکس نمی شود بلکه با یک زاویه متفاوت منعکس می شود: 45 درجه + α. در نتیجه ، در صورت حرکت سریع منبع ، گیرنده و سیستم آینه ها ، دیگر نمی توان از قوانین استفاده کرد اپتیک هندسیفقط برای معتبر است ثابت مورد.
در یک سیستم متحرک ، مفهوم "مسیر نوری" اصلاح می شود. در این حالت ، لازم است که اثر انحراف و اثر داپلر را در نظر بگیریم ، که در اپتیک منابع نور ساکن و سنسورهای دریافت کننده مورد توجه قرار نمی گیرند. مسیر سنتی پرتو در یک تداخل سنج برای محاسبه اختلاف فاز ، که مسئول الگوی تداخل است ، مناسب نیست. این مستقیماً از مثال میکلسون در مورد قایق های رانده شده توسط رودخانه گرفته شده است. با اشعه های نور ، اوضاع کاملاً متفاوت است. در حالی که منبع و گیرنده های ارتعاشات نور حرکت می کنند ، آنها در یک محیط ثابت ساکن پخش می شوند.
قبل از اینکه به جزئیات تداخل سنج و طرح آزمایش بپردازیم ، بیایید ببینیم که روز قبل چه اتفاقی افتاده است. برای این منظور ، ما به بخشی از مقاله مایکلسون و مورلی استناد خواهیم کرد که بر اساس آزمایش در سال 1887 نوشته شده است.
نویسندگان می نویسند: "طبق نظر فرنل ،" در نظریه موج ، ابتدا اتر در حالت استراحت فرض می شود ، به استثنای فضای داخلی رسانه های شفاف ، که در مرحله دوم ، در نظر گرفته می شود سرعت کمتر از سرعت متوسط \u200b\u200bدر رابطه با ( n² - 1) / n... کجا n ضریب شکست است. این دو فرضیه توضیحی کامل و رضایت بخش از انحراف ارائه می دهد. فرضیه دوم ، علی رغم غیرقابل قبول بودن ظاهری بودن آن ، باید کاملاً اثبات شود ، اولاً ، با آزمایش چشمگیر فیزو و ثانیاً ، با تحقیقات خود ما. تأیید آزمایشی فرضیه اول هدف این کار است.
اگر زمین جسمی شفاف بود ، با در نظر گرفتن آزمایشاتی که قبلاً ذکر شد ، احتمالاً می توان تصور کرد که اتر بین مولکولی در فضا استراحت کند ، با وجود حرکت مداری زمین. اما ما حق نداریم نتیجه گیری از این آزمایشات را به اجسام مات گسترش دهیم. با این حال ، به سختی می توان شک داشت که اتر می تواند از فلزات عبور کند و می کند. لورنز از لوله مانومتر جیوه به عنوان تصویر استفاده می کند. وقتی لوله کج می شود ، مطمئناً اتر موجود در فضای بالای جیوه از آنجا خارج می شود ، زیرا قابل فشردن نیست. اما باز هم ، ما حق نداریم تصور كنیم كه این كاملا آزادانه بیرون می آید ، و اگر مقاومتی وجود داشت ، هرچند ضعیف ، مطمئناً نمی توانستیم باور كنیم كه یك جسم مات ، مانند كل زمین ، عبور آزاد را ایجاد می كند از طریق اتر از طریق این جرم اما ، همانطور که لورنز به درستی خاطر نشان کرد ، "با این حال ، به نظر من ، در این مورد ، که همچنین مهم است ، بهتر است به خود اجازه ندهید با توجه به معقول بودن یا سادگی یک فرضیه هدایت شوید ، بلکه به تجربه تبدیل شوید به منظور یادگیری شناخت حالت استراحت یا حرکتی که اتر در سطح زمین است.
در آوریل 1881 ، روشی برای حل این مسئله پیشنهاد و آزمایش شد.
هنگام استخراج فرمول برای مقدار اندازه گیری شده ، تأثیر حرکت زمین از طریق اتر در مسیر پرتوی عمود بر این حرکت نادیده گرفته شد. بحث در مورد این حذف و کل آزمایش موضوع تحلیل بسیار عمیقی از GA Lorentz است ، که متوجه شد این اثر به هیچ وجه نباید نادیده گرفته شود. در نتیجه ، در واقعیت ، مقداری که اندازه گیری می شود تنها نیمی از مقدار تخمین زده شده است ، و از آنجا که مورد اخیر به سختی فراتر از خطای آزمایشی بود ، می توان نتیجه گیری های حاصل از آزمایش را کاملاً زیر سال برد. با این حال ، از آنجا که قسمت اصلی نظریه مورد تردید نیست ، تصمیم بر این شد که آزمایش با چنین تغییراتی تکرار شود که به شما اطمینان می دهد نتیجه نظری به اندازه کافی بزرگ است که توسط اشتباهات آزمایشی پنهان نمی ماند. "
"حتی فرنل ، در نامه ذکر شده در بالا ، که در آن مفهوم ضریب حبوبات معرفی شد ، نشان داد که پذیرش مقدار ک = (n² - 1) / n² اجازه می دهد تا عدم تأثیر حرکت زمین بر برخی پدیده های نوری را توضیح دهیم ، حتی اگر بی تحرکی اتر را تشخیص دهیم ، یعنی. به وضوح از گسترش اصل نسبیت به الکترودینامیک امتناع می ورزند. در آینده ، مسئله ضریب درگ به نقطه اصلی نظریه تبدیل می شود. با درک اینکه مقدمات اولیه فرنل (تراکم متفاوت اتر در اجسام مختلف با کشش یکسان) ناکافی است ، محققان بعدی سعی کردند تفسیری پویا از اثر کشش بر اساس مدل های دیگر ارائه دهند.
استوکس خاطرنشان کرد: اگر فرض کنیم تمام اتر در داخل بدن حرکت می کند و اتر وارد شده به زمین یا جسمی دیگر از جلو فوراً فشرده می شود و اتر باقیمانده از بدن تخلیه می شود ، ضریب فرنل بدست می آید.
از این جا روشن می شود که میکلسون و مورلی در واقع دقیقاً این ایده استوکس را آزمایش کردند ، لورنز نیز آن را ترجیح داد. مطابق مدل فرنل ، اتر هیچ گونه بادی ایجاد نمی کند: اجسام فیزیکی ناهمگنی در چگالی اتر ایجاد می کنند که با سرعت مداری زمین به دور خورشید حرکت می کنند ، اما اتر در حالت استراحت است. فرانکفورت و فرانک به درستی خاطر نشان کردند که اگر این را بپذیرید ، این به معنای "امتناع صریح از گسترش اصل نسبیت به الکترودینامیک است". در همین حال ، تا زمانی که این مشکل حاد مورد بحث قرار گرفت ، اصل کلی نسبیت قبلاً توسط Mach اعلام شده بود. کسانی که با او موافق بودند به طور خودکار به موقعیت های استوکس و لورنتس روی آوردند ، کسانی که به هیچ وجه مفهوم جدیدی را دنبال نمی کردند.
طبق مفاهیم قدیمی ، زمین ، هنگام حرکت به دور خورشید ، باید توسط محیط اثیری منفجر شود ، همانطور که یک توپ پرواز توسط هوا منفجر می شود. مهم نیست که اتر در اثر اصطکاک تخلیه شود ، زمین و سایر سیارات دیر یا زود باید روی خورشید سقوط کنند. با این حال ، ستاره شناسان هیچ گونه کندی در حرکت خود مشاهده نکردند: هر سال بعد دقیقاً برابر با سال قبل است. این مسئله با این واقعیت بدتر می شود که فیزیکدانان ثابت کرده اند که نور نوسان یک میدان الکتریکی و مغناطیسی است که عمود بر پرتو انتشار است. مشخص شد که چنین است عرضی نوسانات فقط در امکان پذیر است کاملا محکم بدن آیا این بدان معنی است که سیارات و سایر اجسام به صورت جامد حرکت می کنند؟ چرند!
در زمان میکلسون ، هیچ اشیایی وجود نداشت که بتواند الگویی برای این نوع حرکت ها باشد. امروزه دانش در مورد جهان به طور قابل توجهی گسترش یافته است. هنگام مطالعه فیزیک نیمه هادی ها ، مکانیزمی کشف شد که به شما امکان می دهد وضعیت توصیف شده در بالا را شبیه سازی کند. به عنوان مثال ، در دماهای پایین در ژرمانیم ، به اصطلاح اکسیتون ها... اینها ذرات شبه بدون انتقال ماده نیمه هادی در یک نیمه هادی حرکت کنید.
بنابراین ، تحریکات انرژی در یک جامد تشکیل می شود ، که مشابه اتم های هیدروژن است و با مشخصات مربوطه توصیف می شود: شعاع بور مدار ، حرکت ، جرم و غیره. تحت شرایط خاص ، می توان بدست آورد دوبرابر - آنالوگ هلیوم ، سه گانه - آنالوگ لیتیوم. فیزیکدانان کشف کردند مایع تحریک کنندهکه رفتن به قطره؛ قطره ها قابل تبخیر هستند. به طور خلاصه صحبت ، فیزیک حالت جامد با مکانیک سرو کار دارد مواد فوق العاده، که در بالای ماده معمولی ساخته شده است.
با این حال ، حتی در زمان میکلسون ، بسیاری از فیزیکدانان سازنده فکر می کردند که اتم ها و مولکول های ماده معمولی توسط گردابه ها یا برخی تحریکات پیچیده تر از محیط اتر تشکیل می شوند. به عنوان مثال ، J.J. Thomson سعی کرد با استفاده از گردابها و لوله های فارادی یک الکترون و یک اتم مدل کند (نگاه کنید به. ماده و اتر , برق و ماده و همچنین مفید برای خواندن). فیزیکدانانی مانند او کاملاً درک کردند که هیچ "باد اثیری" قابل ثبت نیست. زمین و هر چیزی که روی آن است (تداخل سنج میکلسون را روشن کنید) دقیقاً مانند موجی که روی سطح اقیانوس سر می خورد در فضای خارج پرواز می کند.
دشوار است بگوییم که چرا آزمایش میشلسون-مورلی چنین تأثیری شدید بر نسبی گرایان گذاشت. پس از همه ، حتی ماسکار ، پس از انجام یک سری آزمایشات در سال 1869 - 1874. نتیجه گیری: "پدیده های انعکاس نور ، پراش ، شکست دوگانه و چرخش صفحه قطب بندی به همان اندازه قادر به آشکار کردن حرکت انتقالی زمین نیستند هنگامی که ما از نور خورشید یا منبع زمین استفاده می کنیم." س isال این است که چرا لازم بود از الگوی تداخل ، که در تنظیمات Michelson بدست آمده است ، چیز خارق العاده ای انتظار داشته باشیم؟ فرانکفورت و فرانک به یاد می آورند که علاوه بر میلر فوق الذکر ، که نتیجه مثبتی به دست آورد ، آزمایشات مشابهی توسط ریلی (1902) و برس (1905) انجام شد ، آنها نتیجه منفی میکلسون را تایید کردند. روشن است که اختلاف در تفسیر آزمایش ها ، میزان سوerstand تفاهم و بی اعتمادی به نتایج تجربی تا حد زیادی به جهان بینی فیزیکدان بستگی دارد.
تفاوتهای رویکرد معرفت شناختی فرمالیستها - پدیدارگراها و خردگراها - سازه گرایان را می توان مدتها در مورد آنها صحبت کرد. اما اکنون مهم است که درک کنیم جهان بینی لورنتس به سمت اولی گرایش داشت و جی جی تامسون - به دومی. در نظریه الکترونیکی خود ، لورنتس ، بر خلاف جی جی تامسون ، الکترون را به عنوان یک نقطه ریاضی نشان می داد و مغز او را بر روی ساختار داخلی آن قرار نمی داد. وی همچنین معتقد بود که اتمهای ماده به خودی خود و محیط اثیری - به خودی خود وجود دارند. تفکر او مملو از نمادگرایی انتزاعی است ، و در آن فضای کمی به نمایش های بصری اختصاص می یابد. فیزیک این پدیده در پشت محاسبات طولانی ریاضی گم شده است.
آزمایش Hippolyte Louis Fizeau (1819 - 1896) ، که در سال 1851 انجام شد و توسط Michelson در 1886 تکرار شد ، مربوط به تعیین سرعت نور در یک محیط متحرک بود. یک تنظیم آزمایشی ساده به نظر می رسد همان چیزی است که در شکل نشان داده شده است. 16 برگرفته از کتاب.
شکل. 16 نور از منبع ل ، به دو اشعه تقسیم می شود ، از لوله ای عبور می کند که آب از طریق آن با سرعت جریان می یابد تو... به دلیل تفاوت مسیر پرتوهای در نقطه و حاشیه های تداخل ظاهر می شوند که می توانند با تغییر جهت سرعت تغییر مکان دهند تو... از نظر تئوری ، سرعت حاصل باید با استفاده از یک فرمول ابتدایی برای افزودن دو سرعت پیدا شود: V \u003d c "± توجایی که c "\u003d c / n سرعت نور در محیطی با ضریب شکست است n... با این حال ، آزمایش نشان داده است که این فرمول برای محاسبه مناسب نیست V.
ما یادآوری می کنیم که اگر سرعت نور در خلا با مشخص شود ج، سپس در یک محیط با ضریب شکست n کاهش می یابد: c "\u003d c / n... در هوا ، مانند خلاuum ، برابر است با ج "\u003d ج \u003d 300،000 کیلومتر در ثانیه ، زیرا برای هوا ضریب شکست n نزدیک به یکی ؛ برای آب n \u003d 1.33 و ج " \u003d 225،000 کیلومتر در ثانیه ، و برای یک الماس n \u003d 2.42 و ج " \u003d 124،000 کیلومتر در ثانیه به نظر می رسد که هرچه محیط متراکم تر باشد ، سرعت نور کمتر خواهد بود (چگالی الماس 3.5 برابر بیشتر از آب است). در آکوستیک ، به طور کلی ، یک رابطه معکوس مشاهده می شود. اگر صدا با سرعت 331 متر بر ثانیه در هوا پخش شود ، در آب - 1482 متر بر ثانیه و در فولاد - 6000 متر بر ثانیه. با این حال ، وابستگی سرعت موج صوتی به چگالی محیط چندان مبهم نیست و به ساختار ماده (جدول 3 را ببینید مقدمه ای بر آکوستیک).
فیزو نشان داد که وقتی یک محیط آبی شروع به حرکت می کند ، سرعت نور موجود در آن طبق فرمول "نسبی گرایی" برای افزودن دو سرعت پیدا می شود:
جایی که تو \u003d 7 متر بر ثانیه ، که در آن هیچ گرداب آشفته ای تشکیل نمی شود. در یک قسمت از لوله ، سرعت حرکت آب است تو همزمان با سرعت است ج " و سپس در فرمول ظاهر می شود ، در قسمت دیگر منطبق نیست و سپس "-" قرار داده می شود.
اما در اواسط قرن نوزدهم ، بحث هیچ گونه تفسیر «نسبی گرایانه» از فرمول آخر نمی تواند باشد. مقدار تقریبی آن به تفسیر منجر شد ، که در پشت آن وابستگی پیچیده تری از سرعت حاصل پنهان بود V در طول موج تابش نور. عبارت داخل پرانتز فراخوانی شد ضریب درگ، که توسط آگوستین ژان فرنل (1788 - 1827) در سال 1818 ، پس از آزمایش دومینیک فرانسوا ژان آراگو (1786 - 1853) استنباط و توضیح داده شد.
آراگو ضمن اندازه گیری زاویه انحراف ، منشور شیشه ای متحرکی را آزمایش کرد. وی انتظار داشت که دو بردار سرعت آشنا به روش معمول اضافه و تفریق شود: V \u003d c "± تو... پس مطابق با منطق آزمایش ، باید زاویه انحراف تغییر می کرد. با این حال ، با دقت یک قوس ثانیه ، مقدار α \u003d 20.45 "پیدا شده توسط J. بردلی تغییر نکرد.
هدف این آزمایش می تواند به صورت متفاوت تنظیم شود و مسئله معکوس حل شود: در صورت عبور نور از یک ستاره ثابت از منشور ، ضریب شکست منشور روی زمین که با سرعت 30 کیلومتر بر ثانیه حرکت می کند چگونه تغییر می کند؟ . سپس نتیجه منفی حاصل از این فرمول سازی مسئله به صورت زیر به نظر می رسد: ضریب شکست منشور تغییر نمی کند.
فرنل پذیرفت که امواج نور سایش می کنند طولی مانند امواج صوتی ( عرضی ماهیت امواج نور توسط وی در سال 1821 تاسیس شد). همانطور که قبلاً می دانیم سرعت صدا در یک ماده خاص است مقدمه ای بر آکوستیک) ، به تراکم ماده بستگی دارد. چگالی بیش از حد در نتیجه انواع مختلفی از تحریکات محیط ، به عنوان مثال ، گردابهای هوا و آب ایجاد می شود. اگر امواج صوتی از یک حرکت متحرک با سرعت عبور کنند تو گرداب ، سپس سرعت صدای آنها در داخل گرداب در برابر چگالی بیش از حد مطابق با فرمول "نسبی گرایی" واکنش نشان می دهد. به نظر می رسد تمام هوای موجود در آن در گرداب چرخانده و همراه با گرداب حمل می شود. در این صورت ، سرعت حاصل با فرمول جمع آوری سرعت "کلاسیک" تعیین می شد ، اما این اتفاق نیفتاد. در سطح نظری رسمی بالایی ، فرنل موفق شد موازی بین پدیده های نوری و صوتی را ترسیم کند. وی نشان داد که فقط بیش از چگالی اتر در اجسام ماده در مقایسه با چگالی اتر در فضای باز قابل کشیدن است.
نظریه موج فرنل ، که طیف وسیعی از مشکلات نوری ، از جمله پراش و قطبش را توضیح می دهد ، در طول زندگی او و پس از آن برای تقریباً دو دهه پس از مرگش ، آرام آرام سلطنت کرد. مکتب بینایی فرانسه که اصولاً توسط آراگو ، فرنل ، فوکو و فیزو نمایندگی می شد ، بر جهان مسلط بود. انگلیسی ها ، رقبای همیشگی فرانسوی ها ، با حسادت به موفقیت های مخالفان خود ، نه تنها در زمینه علمی ، بلکه فرهنگی ، سیاسی و نظامی نیز نگاه می کردند.
فرنل ضریب را بدست آورد جزئي حفره ، کار با دو ویژگی اتر که سرعت نور را تعیین می کند. مال خودش است قابلیت ارتجاعی، که برای رسانه های متحرک بدون تغییر باقی مانده است ، و متغیر آن تراکم... جورج گابریل استوکس انگلیسی (1891 - 1903) در اواسط دهه 1840 برای اولین بار ایده را بیان کرد کامل حباب اتر توسط اجسام متحرک مانند سیاره ما. با این کار ، او به سومین ویژگی مکانیکی اتر تکیه کرد - گرانروی... وی در سال 1849 کار اساسی "در مورد تئوری اصطکاک داخلی در مایعات متحرک و در مورد تعادل و حرکت مواد جامد الاستیک" را منتشر کرد که در آن معادله دیفرانسیل معروف برای توصیف حرکت را بدست آورد. مایعات چسبناک.
استوكس معتقد بود كه زمین اتر را نه تنها در حجم خود بلكه بسیار فراتر از سطح آن نیز كاملاً با خود می برد. اینکه چقدر لایه اتر حمل شده توسط این سیاره گسترش می یابد مشخص نیست. میلر ، در تلاش برای اندازه گیری سرعت باد اتر ، سعی کرد تا حد ممکن با تداخل سنج افزایش یابد: شاید در کوهها یا در اوج پرواز کشتی هوایی باد بلندی بوزد. آزمایش فیزو در سال 1851 دقیقاً خوب بود زیرا متقاعد کننده ناسازگاری نظریه استوکس و اعتبار نظریه فرنل را اثبات کرد.
در سال 1868 ، مشهور انگلیسی ، جیمز کلرک مکسول (1831-1879) ، خود آزمایشی مشابه آزمایش فیزو را انجام داد. با این حال ، در نتیجه آزمایش ، او مجبور شد اعتراف کند که برای نظریه فرنل پیروزی دارد. از آنجا که آزمایش فیزو با اثر مرتبه اول در β سروکار داشت ، ماکسول اظهار داشت که ممکن است در آینده ، هنگامی که فیزیکدانان اندازه گیری مقادیر کم را یاد بگیرند ، اثر آن در β² احساس شود.
آزمایش زیر که توسط جورج بیدل آیری انگلیسی (1892-1801) در سال 1871 توسط انگلیسی انجام شد ، و اندازه گیری انحراف ستاره ای هنگام مشاهده از طریق تلسکوپ پر از آب ، صحت فرنل را نیز تأیید کرد. سرانجام ، آزمایش سال 1886 ، که توسط میکلسون و مورلی انجام شد ، مطابق با طرحی نزدیک به نصب آزمایشی فیزو در سال 1851 ، بار دیگر اعتبار نظریه حبوبات اتر جزئی را اثبات کرد. در اینجا نحوه صحبت مایکلسون در مورد آن در کنفرانس سالگرد 1927 آمده است:
"در سال 1880 ، من در مورد امکان اندازه گیری سرعت نوری فکر کردم v حرکت زمین در منظومه شمسی. تلاش های اولیه برای شناسایی تأثیرات مرتبه اول بر اساس ایده سیستمی بود که از طریق یک اتر ثابت حرکت می کند. جلوه های مرتبه اول متناسب هستند v / cجایی که ج سرعت نور است. بر اساس تصورات یک اتر قدیمی دوست داشتنی (که اکنون رها شده است ، اگرچه من شخصاً هنوز به آن پایبند هستم) ، یک احتمال پیش بینی می شد ، یعنی انحراف نور باید برای تلسکوپ های پر از هوا یا آب متفاوت باشد. با این حال ، آزمایشات ، برخلاف تئوری موجود ، نشان داده اند که چنین تفاوتی وجود ندارد.
نظریه فرنل اولین کسی بود که این نتیجه را توضیح داد. فرنل پیشنهاد کرد که این ماده اتر را به طور جزئی (حبوبات اتر) گرفته و به آن سرعت می بخشد v، به طوری که v "\u003d kv... او شناسایی کرد ک - ضریب فرنل از طریق ضریب شکست n: ک = (n² - 1) / n². این ضریب به راحتی از نتیجه منفی آزمایش زیر بدست می آید.
دو پرتوی نوری از یک مسیر (0،1،2،3،4،5) در جهت مخالف عبور کرده و یک الگوی تداخل ایجاد می کنند. من یک لوله پر از آب هستم. اگر اکنون کل سیستم با سرعت در حال حرکت است v از طریق اتر ، هنگامی که لوله از موقعیت I به موقعیت II منتقل می شود ، باید انتظار تغییر حاشیه های تداخل وجود داشته باشد. هیچ جابجایی مشاهده نشد. از این آزمایش ، با در نظر گرفتن کشش جزئی اتر ، می توان ضریب فرنل را تعیین کرد ک... همچنین می تواند بسیار ساده و مستقیم از تحولات لورنتس حاصل شود.
نتیجه به دست آمده توسط فرنل توسط همه محققان جهانی شناخته شد. ماکسول خاطرنشان کرد: اگر اثر مرتبه اول مورد انتظار یافت نشود ، ممکن است اثرات درجه دوم متناسب با وجود داشته باشد v²/ ج². سپس در v \u003d 30 کیلومتر بر ثانیه برای حرکت مداری زمین v / c \u003d 10 –4 داریم v²/ ج² \u003d 10 –8. طبق گفته ماکسول ، این مقدار برای اندازه گیری بسیار اندک است.
با این حال به نظر من رسید که با استفاده از امواج نوری می توان دستگاه مناسبی را برای اندازه گیری چنین افکت مرتبه دوم ابداع کرد. من به دستگاهی رسیدم که شامل آینه بود و با سرعت حرکت می کرد v از طریق اتر در این دستگاه دو پرتو نور منتشر می شود. اولی به موازات بردار به عقب و جلو می رود v، دوم از زاویه راست به بردار سرعت عبور می کند v... مطابق با نظریه کلاسیک تغییرات در مسیر نور ناشی از سرعت vباید برای تیرهای طولی و عرضی متفاوت باشد. این باید یک تغییر قابل توجه در حاشیه ایجاد کند. ...
وقتی دستگاه با سرعت در حال حرکت است v از طریق اتر ، همان اثر باید در نور ظاهر شود حرکت قایقشناور در پایین دست و بالادست یک رودخانه ، و در عقب و جلو در طول جریان. زمان مورد نیاز برای طی مسافت عقب و جلو برای هر دو مورد متفاوت خواهد بود. از ملاحظه زیر به راحتی می توانید درک کنید. سرعت رودخانه هرچه باشد ، قایق همیشه باید به مکانی که از آن آغاز شده است برگردد ، فقط اگر در حال حرکت باشد آن سوی جریان رودخانه ها اگر قایق در حال حرکت است در امتداد نهر، سپس ممکن است دیگر هنگام رسیدن به شنا بر خلاف جریان به مکانی که در آن شروع کرده است نرسد.
من سعی کردم آزمایشی را در آزمایشگاه هلمهولتز در برلین انجام دهم ، اما ارتعاشات بزرگراه های شهر اجازه نمی دهد موقعیت حاشیه های تداخل تثبیت شود. تجهیزات به آزمایشگاهی در پوتسدام منتقل شد. نام کارگردان را فراموش کردم (فکر می کنم ووگل بود) اما با خوشحالی به یاد می آورم که او بلافاصله به آزمایش من علاقه مند شد. و اگرچه او هرگز مرا ندیده بود ، اما كل آزمایشگاه و كارمندانش را در اختیار من قرار داد. در پوتسدام نتیجه صفر گرفتم. دقت زیاد نبود زیرا مسیر نوری حدود 1 متر بود ، با این حال جالب است بدانید که نتیجه کاملاً خوب بود.
وقتی به آمریکا برگشتم ، آنقدر خوش شانس بودم که در کلیولند حضور داشتم و می توانم با پروفسور مورلی همکاری کنم. این دستگاه از همان اصل مورد استفاده در برلین استفاده کرد. درست است که طول مسیر نور با وارد کردن تعداد معینی از بازتاب به جای عبور مجرا از پرتو افزایش یافت. در واقع ، طول مسیر 10 - 11 متر بود که باید به دلیل حرکت مداری زمین از طریق اتر ، یک تغییر در نیمی از باند ایجاد شود. با این حال ، تعصب مورد انتظار یافت نشد. تغییر باند کمتر از 1/20 یا حتی 1/40 از آنچه پیش بینی شده توسط تئوری تعیین شده است تعیین شد. این نتیجه را می توان تفسیر کرد به طوری که زمین اتر را تقریباً به طور کامل تصرف می کند ، به طوری که سرعت نسبی اتر و زمین در سطح آن صفر یا بسیار کم است.
این فرض بسیار مشکوک است زیرا با یک شرط مهم نظری دیگر مغایرت دارد. لورنتز توضیح دیگری ارائه داد ( انقباض لورنتس) ، که وی در نتیجه شناخته شده در شکل نهایی خود استنباط کرد تحولات لورنتس... آنها جوهره همه را تشکیل می دهند نظریه نسبیت» .
در این بخش ، میکلسون نقاط عطف اصلی شکل گیری را منعکس کرد نظریه نسبیت خاص... همانطور که می بینید ، نادرست بودن آزمایش برای تشخیص رانش اتر از دو محل نادرست است. اول از همه ، نویسنده آزمایش نادرست معتقد بود که مواد محیط جهان و موادی که زمین از آن ساخته شده است متفاوت است. به همین دلیل است که باد اثیری باید هنگام چرخش به دور خورشید در سطح زمین مشاهده شود. اشتباه دوم از یک تشبیه کاذب بین حرکت قایق ها در رودخانه و روند تابش اشعه در تداخل سنج ناشی می شود که در پایان بخش قبلی بحث شد.
تئوری آگوستین ژان فرنل (1788 - 1827) ، ایجاد شده پس از تفسیر موفقیت آمیز آزمایش آراگو در سال 1810 برای اندازه گیری سرعت نور در لنزهای متحرک ، با استفاده از این مفهوم حفره جزئی اتر عدم تغییر تصویر تداخل در آزمایش فیزو را توضیح داد. به همین ترتیب ، یافتن دلیل مشخصی برای تغییر ناپذیری تصویر تداخل در آزمایش میکلسون-مورلی ضروری بود. لورنتس ، که از نزدیک با میکلسون کار می کرد ، کاهش ابعاد خطی اجسام فیزیکی را در جهت بردار پیشنهاد کرد v، که همانطور که به نظر می رسید ، ناشی از تحولاتی است که پیدا کرده است. با این حال ، این تحولات ، به ویژه در تفسیر نسخه انیشتین از نظریه نسبیت ، فاقد معنای فیزیکی بودند.
دلیل واقعی نتیجه منفی در جای دیگری نهفته است و معنی آن به شرح زیر است. اگر منبع موج در همان سکوی متحرک با گیرنده قرار داشته باشد ، پس به دلیل جبران خسارت طول موج ، فرکانس و دوره نوسان همانند یک سکوی ثابت خواهد بود. می توانید این بستر را از هر زاویه ای نسبت به بردار حرکت آن بچرخانید - همانطور که است ، الگوی تداخل بدون تغییر خواهد ماند ، زیرا مکانیسم جبران در این حالت نیز کار خواهد کرد. این بحث قبلاً ذکر شد ، اما آنقدر مهم است که یادآوری بیش از حد آن ، به ویژه نسبی گرایان صدمه ای نخواهد زد.
