Michelsonovo iskustvo je kratko. Michelson-Morleyjevo iskustvo. Pogledajte što je "Michelson-Morleyev eksperiment" u drugim rječnicima
Već smo rekli da se svojedobno pokušavalo utvrditi apsolutnu brzinu kretanja Zemlje kroz zamišljeni "eter", koji, kako su tada mislili, prožima sav prostor. Najpoznatiji od ovih pokusa izveli su 1887. godine Michelson i Morley. Ali samo 18 godina kasnije, negativne rezultate njihova iskustva objasnio je Einstein.
Za eksperiment Michelson-Morley korišten je aparat čiji je dijagram prikazan na sl. 15.2. Glavni dijelovi uređaja: izvor svjetlosti A, posrebrena prozirna staklena ploča B, dva ogledala C i E. Sve je to čvrsto učvršćeno na teškoj ploči. Ogledala C i E postavljena su na istoj udaljenosti L od ploče B. Ploča B dijeli upadnu zraku svjetlosti na dva dijela, okomita jedno na drugo; usmjereni su prema zrcalima i odbijeni natrag na ploču B.
Nakon što su ponovno prošli kroz ploču B, obje su grede međusobno postavljene (D i F). Ako je vrijeme tranzita svjetlosti od B do E i natrag jednako vremenu tranzita od B do C i natrag, tada će izlazeće zrake D i F biti u fazi i međusobno će se pojačavati; ako se ta vremena i malo razlikuju, tada se u snopovima događa fazni pomak i, kao posljedica toga, smetnje. Ako uređaj "miruje" u eteru, tada su vremena točno jednaka, a ako se pomakne udesno brzinom u, tada će se pojaviti razlika u vremenu. Da vidimo zašto.
Prvo izračunajmo vrijeme putovanja svjetlosti od B do E i natrag. Neka vrijeme "tamo" bude jednako t 1, a vrijeme "natrag" jednako t 2. Ali dok se svjetlost kreće od B do zrcala, sam uređaj ići će na udaljenost ut 1, pa će svjetlost morati putovati stazom L + ut 1 brzinom c. Taj se put stoga može označiti kao ct 1; Slijedom toga,
(Ovaj rezultat postaje očit ako uzmemo u obzir da je brzina svjetlosti u odnosu na uređaj c - u; tada je samo vrijeme jednako dužini L podijeljenoj s c-u). Slično tome, t 2 se može izračunati. Za to vrijeme, ploča B će se približiti udaljenosti ut 2, tako da će svjetlost na povratku morati prolaziti samo L - ut. Zatim
Ukupno vrijeme je
prikladnije je ovo napisati u obrazac
Sada izračunajmo koliko dugo će t 3 svjetlost putovati od ploče B do zrcala C. Kao i prije, tijekom vremena t 3 zrcalo C će se pomaknuti udesno za udaljenost ut 3 (u položaj C '), a svjetlost će putovati duž hipotenuza BC ′ udaljenost ct 3. Iz pravokutnog trokuta slijedi
ili
Pri povratku iz točke C 'svjetlost mora putovati jednaku udaljenost; to se vidi iz simetrije lika. To znači da je vrijeme povratka isto (t 3), a ukupno vrijeme 2t 3. Zapisat ćemo to kao
Sad možemo oba puta usporediti. Brojila u (15.4) i (15.5) su ista - ovo je vrijeme širenja svjetlosti u uređaju koji miruje. U nazivnicima je pojam u 2 / c 2 mali, ako je samo u mnogo manje od c. Ti nazivnici pokazuju koliko se vremena mijenja zbog kretanja uređaja. Imajte na umu da ove promjene nisu iste - vrijeme putovanja svjetlosti do C i natrag nešto je manje od vremena putovanja do E i natrag. Ne podudaraju se, čak i ako su udaljenosti od zrcala do B jednake. Preostaje samo precizno izmjeriti tu razliku.
Ovdje postoji jedna tehnička suptilnost: što ako duljine L nisu točno jednake? Napokon, nikada nećete postići točnu jednakost. U tom slučaju trebate samo okrenuti uređaj za 90 °, postavljajući zrakoplov u smjeru kretanja i BE - preko. Razlika u duljinama tada prestaje igrati ulogu i ostaje samo promatrati pomicanje smetnji kada se instrument okreće.
Tijekom eksperimenta, Michelson i Morley postavili su uređaj tako da se ispostavilo da je segment BE paralelan Zemljinom orbitalnom kretanju (neodređeni sat dana i noći). Orbitalna brzina je oko 30 km / sek, a "zanošenje etera" u određeno doba dana ili noći i u određeno doba godine trebalo bi doseći ovu vrijednost. Uređaj je bio dovoljno osjetljiv da primijeti takav fenomen. Ali nije pronađena nikakva razlika u vremenu - brzinu kretanja Zemlje kroz eter bilo je nemoguće otkriti. Rezultat testa bio je nula.
Bilo je to tajanstveno. Ovo je bilo alarmantno. Prvu plodnu ideju kako se izvući iz slijepe ulice iznio je Lorenz. Priznao je da se sva materijalna tijela skupljaju tijekom kretanja, ali samo u smjeru kretanja. Dakle, ako je duljina tijela u mirovanju L 0, tada je duljina tijela) koje se kreće brzinom u (nazovimo ga L ║ gdje znak || označava da se gibanje događa dužinom tijela) dana sa formula
Ako se ova formula primijeni na Michelson-Morley-jev interferometar, tada će udaljenost od B do C ostati ista, a udaljenost od B do E će se skratiti na L √1 - u 2 / s 2. Dakle, jednadžba (15.5) neće se promijeniti, ali L u jednadžbi (15.4) će se promijeniti u skladu s (15.6). Kao rezultat, dobivamo
Uspoređujući ovo s (15.5), vidimo da je sada t 1 + t 2 \u003d 2t 3. Stoga, ako se uređaj stvarno ugovara onako kako smo pretpostavljali, onda postaje jasno zašto eksperiment Michelson-Morley nije dao nikakav učinak.
Iako je hipoteza o stezanju uspješno objasnila negativan ishod iskustva, i sama je bila neobranjiva pred optužbom da joj je jedina svrha riješiti se poteškoća u objašnjavanju iskustva. Bila je previše umjetna. Međutim, slične su se poteškoće pojavile u drugim eksperimentima za otkrivanje eteričnog vjetra. Na kraju se počelo činiti da je priroda ušla u "zavjeru" protiv čovjeka, da je pribjegla zavjeri i povremeno uvodi neke nove pojave kako bi poništila svaki fenomen kojim osoba pokušava mjeriti u.
I konačno, prepoznato je (na njega je ukazao Poincaré) da je potpuna tajnost zakon prirode! Poincaré je sugerirao da u prirodi postoji zakon da je nemoguće na bilo koji način otkriti eterični vjetar, odnosno nemoguće je otkriti apsolutnu brzinu.
Michelson-Morleyev eksperimentje u osnovi usmjeren na potvrđivanje (ili pobijanje) postojanja svjetskog etera otkrivanjem "eteričnog vjetra" (ili činjenice da ga nema).
Albert Abraham MICHAELSON 1852-1931
Američki fizičar njemačkog podrijetla, poznat po izumu Michelsonovog interferometra nazvanog po njemu i po preciznim mjerenjima brzine svjetlosti. 1887. Michelson je, zajedno s E. W. Morleyem, proveo eksperiment poznat kao Michelson-Morleyev eksperiment. Laureat Nobelove nagrade za fiziku 1907. "za stvaranje preciznih optičkih instrumenata i spektroskopskih i mjeriteljskih studija provedenih uz njihovu pomoć."
Edward Williams Morley1839 1923 ) - Američki fizičar.
Najpoznatiji je bio njegov rad na polju interferometrije, izveden zajedno s Michelsonom. U kemiji je Morleyjevo najveće postignuće bila precizna usporedba atomskih masa elemenata s masom vodikovog atoma, za što je znanstvenik nagrađen nagradama nekoliko znanstvenih društava.
RAZMATRANA SUŠTINA ISKUSTVA
Suština Michelson-Morleyevog eksperimenta je dobivanje interferencijskog uzorka na eksperimentalnoj postavci i otkrivanje najmanje desinhronizacije dviju zraka pod utjecajem "eterskog vjetra". U ovom slučaju bi se dokazalo postojanje etera. U to vrijeme eter se shvaćao kao medij sličan volumetrijskoj raspodijeljenoj materiji, u kojem se svjetlost širi poput zvučnih vibracija.
Suština iskustva je sljedeća. Monokromatski snop svjetlosti, prolazeći kroz sabirnu leću, pogađa poluprozirno zrcalo B, nagnuto pod kutom od 45 stupnjeva, gdje je podijeljeno u dvije zrake, od kojih se jedna pomiče okomito na smjer navodnog kretanja relativnog uređaja u eter, druga paralelna ovom kretanju. Na istoj udaljenosti L od poluprozirnog zrcala B ugrađena su dva ravna zrcala, C i D. Zrake svjetlosti, reflektirajući se od tih zrcala, ponovno padaju na zrcalo B, djelomično odbijene, djelomično prodiru kroz njega i padaju na zaslon (ili teleskop) E.
Ako interferometar miruje u odnosu na eter, tada je vrijeme provedeno na putu prvog i drugog svjetlosnog snopa isto, a dva koherentna snopa u istoj fazi pogađaju detektor. Posljedično, dolazi do smetnji i u uzorku smetnji može se uočiti središnja svijetla točka čija je priroda određena omjerom oblika valovitih fronta obje zrake. Ako se interferometar pomiče u odnosu na eter, ispada da je vrijeme provedeno zrakama na njihovom putu različito. Očekivani pomak uzorka smetnji trebao bi biti 0,04 udaljenosti između ruba smetnji.
Glavne poteškoće s kojima se susretale sastojale su se u rotiranju uređaja bez stvaranja izobličenja, dok je druga bila njegova ekstremna osjetljivost na vibracije.
Prva od ovih poteškoća u potpunosti je eliminirana postavljanjem uređaja na masivni kamen koji pluta u živi; druga je prevladana povećanjem svjetlosnog puta uslijed opetovanih refleksija na vrijednost gotovo deset puta veću od izvorne.
Kamena ploča imala je površinu od oko 1,5 x 1,5 m i debljinu 0,3 m. Naslonila se na drveni plovak u obliku prstena vanjskog promjera 1,5 m, unutarnjeg promjera 0,7 m i debljine 0,25 m. Plovak je bio smješten na živi u ležištu od lijevanog željeza debljine 1,5 cm i tako da je oko plovka bilo slobodnog prostora od oko centimetar. U svakom kutu kamena nalazila su se četiri zrcala. Ravno paralelna staklena ploča nalazila se blizu središta kamena.
Promatranja su provedena kako slijedi. Oko pladnja od lijevanog željeza bilo je šesnaest jednako udaljenih tragova. Uređaj je doveden u vrlo sporo okretanje (jedan obrtaj u šest minuta), a nakon nekoliko minuta, u trenutku prolaska jedne od oznaka, presjek mikrometrskih niti usmjeren je na najsjajniju interferencijsku ivicu. Rotacija je bila toliko spora da se to moglo učiniti lako i precizno. Zabilježeno je očitavanje glave vijka mikrometra i napravljeno je vrlo lagano i glatko guranje kako bi se kamen pokrenuo. Prilikom dodavanja sljedeće oznake postupak se ponovio i sve se to nastavilo sve dok uređaj nije dovršio šest okretaja.
U podnevnim promatranjima rotacija je bila u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a navečer u smjeru kazaljke na satu. Rezultati promatranja grafički su prikazani na sl. 5. Krivulja 1 odgovara podnevnim promatranjima, krivulja 2 večernjim. Točkaste crte pokazuju osminu teorijskog pomaka. Iz slike je moguće zaključiti da ako postoji bilo kakvo pomicanje zbog relativnog kretanja Zemlje i svjetlosnog etera, ono ne može biti značajno veće od 0,01 udaljenosti između pruga, što ne odgovara početnim pretpostavkama.
ZNAČAJNE ZNAČAJKE EKSPERIMENTA
Dakle, promatrajući njihovu postavku godinu dana, Michelson i Morley nisu pronašli nikakve pomake u obrascu smetnji: potpuna eterična smirenost! Kao rezultat: eterični vjetar i, prema tome, eter ne postoji. U nedostatku eteričnog vjetra i etera, kao takvog, nerješivi sukob između klasične Newtonove mehanike (podrazumijevajući određeni apsolutni referentni okvir) i Maxwellovih jednadžbi (prema kojima brzina svjetlosti ima graničnu vrijednost koja ne ovisi o izboru referentnog okvira) postalo očito, što je u konačnici dovelo do pojave teorije relativnosti. Michelson-Morleyev eksperiment konačno je pokazao da u prirodi ne postoji "apsolutni referentni okvir". Michelson-Morleyev eksperiment postao je temeljna potvrda posebne teorije relativnosti. Zaključci Michelsona i Morleyja ostali su nepokolebljivi čak i nakon mnogih ponavljanja eksperimenta provedenog od kraja 19. stoljeća. do danas.
Ruski znanstvenik V.A. Atsukovsky je skrupulozno analizirao eksperimentalne temelje Einsteinove teorije relativnosti i došao do sljedećeg zaključka: "Analiza rezultata pokusa koje su provodili razni istraživači kako bi provjerili odredbe SRT-a i GRT-a pokazala je da su eksperimenti u kojima su pozitivni i jednoznačno protumačeni rezultati dobiven, potvrđujući izjave i zaključke teorija relativnosti A. Einstein ne postoji. "
Ovaj se zaključak proteže na najpoznatiji eksperiment, Michelson-Morleyev eksperiment. Imajte na umu da je Michelson-Morley-jev interferometar bio nepomičan u odnosu na Zemlju, kretala se samo svjetlost. Autori su vjerovali da će moći zabilježiti utjecaj brzine kretanja Zemlje V \u003d 30 km / s u odnosu na Sunce na odstupanje interferencijskog ruba svjetlosti. Izračun je izvršen prema formuli
Očekivani 0,04 rubni pomak nije zabilježen. I iz nekog razloga autori nisu tražili razlog neslaganja između teorije i eksperimenta. Učinimo to za njih.
Budući da fotoni imaju masu, Zemlja je za njih inercijski referentni sustav i njihovo ponašanje u polju njegove gravitacije ne bi se trebalo razlikovati od ponašanja drugih tijela s masom u ovom polju, stoga u gornjoj formuli moramo zamijeniti brzinu Zemlje u odnosu na Sunce (V \u003d 30 km / s) i brzine Zemljine površine (V \u003d 0,5 km / s), nastale njegovom rotacijom oko osi. Tada očekivani pomak interferencijske ivice u eksperimentu Michelson-Morley neće biti 0,04, već puno manji
. (423)
Stoga nije iznenađujuće što instrument Michelson-Morley nije pokazao pomake ruba. I sada znamo razlog tome: nedostajala mu je potrebna osjetljivost (točnost).
Ipak, Nobelov odbor je 1907. A. Michelsonu izdao Nobelovu nagradu "Za stvaranje preciznih optičkih instrumenata i izvođenje spektroskopskih i mjeriteljskih studija uz njihovu pomoć." Dodamo da je pogrešna interpretacija Michelsonovog eksperimenta bila eksperimentalna osnova za pogrešne teorije relativnosti A. Einsteina.
Ali što ako postavimo takav pokus tako da se u njemu izvor svjetlosti i uređaj koji bilježi pomicanje interferencijske ivice pomiču (rotiraju) u gravitacijskom polju Zemlje? U tom se slučaju očitanja instrumenta uspoređuju u odsustvu rotacije cijele instalacije i tijekom njenog okretanja. Odmah je jasno da se u nedostatku rotacije instalacije, princip mjerenja neće razlikovati od načela mjerenja u eksperimentu Michelson-Morley, a uređaj neće pokazivati \u200b\u200bpomake interferencijske ivice. Ali čim se instalacija počne okretati u gravitacijskom polju Zemlje, odmah bi se trebao pojaviti pomak naznačenog pojasa. To se objašnjava činjenicom da dok svjetlost ide od izvora do prijemnika, položaj potonjeg se mijenja u gravitacijskom polju Zemlje u odnosu na izvor, a uređaj mora zabilježiti pomicanje naznačenog pojasa.
Ponovno naglasimo: položaj izvora i prijamnika signala u eksperimentu Michelson-Morley ne mijenja se međusobno u gravitacijskom polju Zemlje, ali u primjeru koji smo opisali jest. To je glavna razlika između ovih eksperimenata. Opisana elementarna logika uvjerljivo potvrđuje iskustvo Sagnaca. Rezultati njegovog eksperimenta proturječe očitanju Michelson-Morley-jevog interferometra, a relativisti tu činjenicu prešućuju i tvrdoglavo ignoriraju, jasno pokazujući da ih ne zanima znanstvena istina.
Naveli smo prilično jake dokaze o zabludi Einsteinovih teorija relativnosti, pa se nehotično postavlja pitanje: kako sada shvatiti činjenicu da Einsteinove teorije relativnosti leže u temelju svih dostignuća fizike u 20. stoljeću stoljeća? Jako jednostavno! Sva ta postignuća rezultat su napora uglavnom eksperimentalnih fizičara koji eksperimente nisu provodili s ciljem testiranja fizikalnih teorija, već s ciljem postizanja takvog rezultata koji bi se mogao koristiti u vojne svrhe ili u konkurenciji za osvajanje tržišta za svoje proizvoda.
Teoretičari su, naravno, pokušali pronaći objašnjenje za ta postignuća, kako bi ih nekako potkrijepili, ali ispostavilo se da su ta objašnjenja približna i površna. Glavna prepreka u objašnjavanju dubokih temelja materije i svemira bio je stereotip razmišljanja nastao pogrešnim Einsteinovim teorijama i inzistiranje njegovih pristaša u obrani tih teorija od kritike.
12.5. Kako su rođeni planeti Sunčevog sustava
Analizirajmo samo hipotezu o nastanku planeta Sunčevog sustava prema kojoj su nastali od zvijezde koja je letjela u blizini Sunca i koja ga je zarobila svojim gravitacijskim poljem (slika 228, a).
Lik: 228. a) - dijagram kretanja planeta oko Sunca; shema
uključuje zvijezdu A gravitacijskom silom Sunca (C)
u orbitalno gibanje
Ova hipoteza omogućuje vam pronalazak odgovora na većinu glavnih pitanja vezanih uz rođenje planeta.
Analiza procesa rođenja planeta Sunčevog sustava započet će formuliranjem glavnih pitanja čiji bi odgovori trebali uslijediti iz ove analize.
1. Zašto su putanje svih planeta gotovo kružne?
2. Zašto putanje svih planeta leže gotovo u istoj ravnini?
3. Zašto se svi planeti okreću oko Sunca u istom smjeru?
4. Zašto se smjerovi rotacije planeta (s izuzetkom Urana) oko njihovih osi podudaraju sa smjerovima rotacije oko Sunca?
5. Zašto su orbitalne ravnine većine planetarnih satelita blizu svojih ekvatorijalnih ravnina?
6. Zašto su putanje većine satelita gotovo kružne?
7. Zašto se većina mjeseci i Saturnov prsten okreću oko svojih planeta u istom smjeru kao i planeti oko Sunca?
8. Zašto postoji gradijent gustoće planeta?
9. Možemo li pretpostaviti da je pravilnost promjene gustoće planeta, kako se odmiču od Sunca, slična promjeni gustoće postojećeg Sunca, od njegove jezgre do njegove površine?
10. Zašto se, s udaljenošću planeta od Sunca, njihove gustoće prvo smanjuju, a zatim malo povećavaju?
Već smo pokazali da nastajanje glavnih elementarnih čestica: fotona, elektrona, protona i neutrona regulira zakon očuvanja kutnog gibanja (kutni moment), čiji je matematički model Planckova konstanta (219). Ovaj smo zakon nazvali glavnim zakonom koji uređuje stvaranje materijalnog svijeta. Iz ovoga proizlazi da je isti zakon trebao upravljati procesom rađanja planeta Sunčevog sustava. Sad ćemo se uvjeriti u veliku vjerojatnost povezanosti ove hipoteze sa stvarnošću.
Budući da planeti nemaju pravocrtno gibanje, već se okreću u odnosu na Sunce i u odnosu na svoje osi, tada ćemo za opisivanje tih rotacija upotrijebiti matematički model zakona očuvanja kutnog gibanja.
A sada formuliramo hipotezu. Planeti Sunčevog sustava nastali su od zvijezde koja je proletjela pokraj Sunca i zarobila je njegovo gravitacijsko polje (slika 228, b, položaji: 1, 2, 3, 4, 5 ...). Kad je zvijezda bila daleko od Sunca, tada se, krećući se u svemiru, okretala samo oko svoje osi, koja je bila paralelna (uglavnom) osi rotacije Sunca. Sasvim je prirodno da je zvijezda imala svoj kinetički trenutak čija nam veličina nije poznata. Međutim, znamo da je odsutnost vanjskih sila ovaj trenutak ostavilo konstantnim. Kako se približavao suncu, na zvijezdu je počela djelovati sunčeva gravitacijska sila.
Pretpostavimo da je ova zvijezda proletjela pored Sunca na udaljenosti jednakoj udaljenosti od Sunca do prvog planeta Merkura. Sasvim je prirodno da je gravitacijska sila Sunca (slika 228, b, položaji: 2, 3, 4 ...) povukla ovu zvijezdu u kružno kretanje oko Sunca. Sljedeća je pretpostavka da se smjer rotacije zvijezde oko svoje osi podudarao sa smjerom rotacije zvijezde oko Sunca. Kao rezultat, kutni moment vrtnje zvijezde oko svoje osi dodan je kutnom momentu vrtnje oko Sunca.
Budući da je zvijezda bila u plazemskom stanju, poput Sunca, samo manja od Sunca po masi i veličini, mogla bi ostati u orbiti samo ako su centrifugalna sila tromosti i sila gravitacije Sunca jednake (slika 228, b, položaj 5). Da ova jednakost nije, tada bi se mogao zadržati samo onaj dio čvrsto vezane plazme zvijezde (slika 228, položaj 6), koji je osiguravao jednakost između centrifugalne sile tromosti i sile gravitacije Sunca. formirana prva orbita. Ostatak plazme zvijezde počeo se udaljavati od Sunca pod utjecajem veće centrifugalne sile tromosti (slika 228, položaj 7). U procesu udaljavanja od Sunca, sljedeći dio stabilne strukture počeo se stvarati iz dijela zvijezde koji se povlačio, a koji se gravitacijska sila Sunca ponovno odvojila od plazme zvijezde i formirala drugi planet - Veneru. Slijed opisanih događaja formirao je planete oko Sunca.
Sada je potrebno dokazati pouzdanost opisanog hipotetskog scenarija rođenja Sunčevog sustava. Da bismo to učinili, prikupit ćemo informacije o trenutnom stanju planeta Sunčevog sustava. U ove podatke potrebno je uključiti mase svih planeta i njihovih velikih satelita, gustoće svih planeta, njihove radijuse, kao i orbitalne radijuse, orbitalne brzine i kutne brzine rotacije planeta u odnosu na njihove osi. Te će nam informacije omogućiti da pronađemo orbitalni kutni moment zvijezde u trenutku kad se počne okretati oko Sunca. Zvijezda koja se udaljava od Sunca zbog činjenice da je centrifugalna sila tromosti veća od sile gravitacije Sunca ostavit će u orbitama postojećih planeta toliko mase plazme koliko je sada imaju u čvrstom stanju zajedno s njihovi sateliti.
Sasvim je prirodno da će ukupni kutni impuls svih modernih planeta biti jednak kutnom momentu zvijezde u trenutku početka njezinog orbitalnog gibanja oko Sunca (slika 228, b, položaj 5).
Dakle, dajmo osnovne informacije o Suncu i njegovim planetima. Sunce ima masu 
... Njegov polumjer je jednak, a gustoća 
... Kutna brzina rotacije Sunca oko svoje osi je 
... Poznato je da je zbroj masa svih planeta i njihovih satelita gotovo 1000 puta manji od mase Sunca. Ispod, u tablici. 61 prikazuje mase planeta Sunčevog sustava i njihove gustoće.
Tablica 61. Mase planeta i njihovih satelita te planetarne gustoće
| Planete | Težine, kg | Gustoća, |
| 1. Živa | ||
| 2 venera | ||
| 3. Zemljište |  | |
| 4. Mars | ||
| 5. Jupiter |  | |
| 6. Saturn |  | |
| 7. Uran | ||
| 8. Neptun |  | |
| 9. Pluton | ||
| Ukupno |
Na internetu smo uzeli osnovne informacije o parametrima planeta: Astronomija + Astronomija za amatere + Sunčev sustav + nazivi planeta + planet u brojevima. Ispostavilo se da su sastavljači ovih referentnih podataka počinili brojne pogreške. Primjerice, prema njihovim podacima, radijusi orbite Jupitera i Saturna jednaki su, dok se Neptunov radijus orbite, izražen u astronomskim jedinicama, razlikuje od njegove veličine, izražene u kilometrima. Čini nam se da će objavljena hipoteza biti zanimljiva astronomima - profesionalcima i oni će, posjedujući preciznije informacije, usavršiti rezultate naših izračuna.
Obratimo pažnju na slijed promjena u gustoći planeta. Oni od njih koji su bliži Suncu imaju veću gustoću. Kako se planeti odmiču od Sunca, njihova gustoća se prvo smanjuje, a zatim ponovno povećava. Najmanja gustoća je na Saturnu, a najveća na Zemlji. Iznenađujuće je da Sunce, budući da je u stanju plazme, ima gustoću ( ) veći je od Jupitera, Saturna i Urana koji su u čvrstom stanju.
Vjeruje se da se Saturn sastoji prvenstveno od krutog vodika i helija. Osim vodika i helija, Neptun i Pluton sadrže i druge kemijske elemente.
Ako pretpostavimo da su svi planeti nastali od zvijezde, tada bi trebao imati gradijent gustoće približno jednak onome koji je nastao u sukcesivno formiranim planetima. Jezgra zvijezde sastojala se od težih kemijskih elemenata koji su se rodili tijekom njezinog života i evolucije te su se gravitacijskim silama spustili u središte. Činjenica da se Saturn s najnižom gustoćom sastoji uglavnom od vodika izaziva pretpostavku da je vodik kao glavni izvor termonuklearnih reakcija zauzimao srednje područje zvijezde u kojem se događaju termonuklearne eksplozije. Većina teških kemijskih elemenata koji se rode u ovom slučaju juri silom gravitacije zvijezde do njezine jezgre, a manji dio izbacuje se eksplozijama prema površini zvijezde.
Gore opisano provocira nas također da pretpostavimo da suvremeno Sunce također ima gradijent gustoće sa slijedom koji ima gradijent gustoće slijeda planeta (Tablica 40). Iz toga proizlazi da se termonuklearne reakcije događaju približno u srednjem sfernom području Sunca, a izbočine na njegovoj površini posljedice su tih eksplozija.
Ako je opisana hipoteza o promjeni gustoće zvijezde u stanju plazme bliska stvarnosti, tada bi razlika između centrifugalne sile i gravitacijske sile Sunca, koja djeluje na zvijezdu u prolazu, trebala odgoditi, prije svega , onaj dio njegove plazme koji ima najveću gustoću, a znači najjaču vezu između molekula kemijskih elemenata. Laganiji dio plazme, s manje veze između molekula kemijskih elemenata, mora se ukloniti sa Sunca centrifugalnom silom tromosti, koja je veća od gravitacijske sile Sunca. Vjerojatnost takvog scenarija potvrđuje se otjecanjem i protokom u zemaljskim oceanima, formiranim gravitacijskom silom Mjeseca, koja je po učinku ekvivalentna sili tromosti.
Naravno, voda nije plazma, ali ispada da je njezina fluidnost dovoljna da odgovori na promjenu veličine gravitacijske sile Mjeseca kada se udaljenost između površine oceana i Mjeseca promijeni za samo 3,3%.
Radijusi planeta i radijusi njihovih orbita, kao i kutne brzine rotacije planeta u odnosu na njihove osi i u odnosu na Sunce i orbitalne brzine planeta. Oni su predstavljeni u tablicama 62, 63.
Tablica 62. Polumjeri planeta i polumjeri njihovih orbita
| Planete | Polumjer planeta, m | Kružni radijusi, m |
| 1. Živa | ||
| 2. Venera | ||
| 3. Zemljište | ||
| 4. Mars | ||
| 5. Jupiter | ||
| 6. Saturn | ||
| 7. Uran | ||
| 8. Neptun | ||
| 9. Pluton |
Orbitalne centrifugalne sile tromosti i gravitacijske sile Sunca koje djeluju na suvremene planete prikazane su u tablici. 64. Njihova jednakost dokaz je stabilnosti orbita (tablica 64).
Tablica 64. Brzine planeta
| Planete | Vlastite kutne brzine ,, rad / s | Orbitalne kutne brzine, rad / s | Orbitalne brzine, m / s |
| 1. Živa | |||
| 2. Venera | |||
| 3. Zemljište | |||
| 4. Mars | |||
| 5. Jupiter | |||
| 6. Saturn | |||
| 7. Uran | |||
| 8. Neptun | |||
| 9. Pluton |
Sasvim je prirodno da je u prvoj orbiti, koju je počela stvarati zvijezda koja je iz svemira došla na Sunce, ostao samo onaj dio njene plazme, koji je osiguravao jednakost između sile gravitacije Sunca i centrifugalne sile tromosti (tablica 65). Također je očito da je takvo odvajanje plazme zvijezde započelo na samom početku rotacije u odnosu na Sunce, stoga bi se orbitalna brzina plazme koja je ostala u prvoj orbiti mogla smanjiti.
Tablica 65. Centrifugalne sile tromosti i gravitacijske sile
suvremeni planeti
| Planete |  |  |
| 1. Živa | ||
| 2. Venera | ||
| 3. Zemljište | ||
| 4. Mars | ||
| 5. Jupiter | ||
| 6. Saturn | ||
| 7. Uran | ||
| 8. Neptun | ||
| 9. Pluton |
Također je prirodno da su gravitacijske sile onog dijela plazme koji je ostao u prvoj orbiti od nje stvorile sfernu formaciju, sličnu obliku modernog planeta Merkura (slika 228, b, položaj 6).
Dakle, sferna formacija s dovoljno velikom gustoćom ostala je u prvoj orbiti, a ostatak plazme zvijezde centrifugalnom silom inercije odmaknuo se od Sunca. Kao rezultat toga, sile su gravitacije odstupajuće plazme tvorile drugi dio plazme mase koja osigurava jednakost sile gravitacije Sunca i sile tromosti. Drugi planet, Venera, nastao je iz ovog dijela, a preostala plazma nekadašnje zvijezde nastavila je udaljenost od Sunca. Tada je od nje nastao naš planet, a drugi se objekt, koji danas nazivamo Mjesec, odvojio od udaljenog dijela ostatka zvijezde. Dakle, dijelovi veće gustoće postupno su se oslobađali iz plazme bivše zvijezde.
Došao je trenutak kada se dio kugle s maksimalnom količinom vodika, koji je osiguravao termonuklearne reakcije zvijezde, odvojio i prvo su nastali Jupiter, a zatim Saturn.
Preostala plazma imala je manje vodika i teže kemijske elemente koji su izbačeni nuklearnim eksplozijama na površinu zvijezde tijekom njezine normalne aktivnosti. Kao rezultat, povećala se gustoća najudaljenijih planeta.
Naravno, postupak odvajanja svakog dijela zvjezdane plazme vrlo je složen. Ovdje su sile veze između molekula kemijskih elemenata i njihovih nakupina, unutarnje sile gravitacije zvijezde, centrifugalne sile tromosti rotacije zvijezde oko svoje osi, orbitalne centrifugalne sile tromosti i sile gravitacije Sunce djeluje. Međutim, plazemsko stanje materije zvijezde dovodi do činjenice da gravitacijska sila Sunca odgađa u orbiti, prije svega, onaj njezin dio koji ima najveću gustoću, budući da su sile koje spajaju ovaj dio veće od sila koje djeluju u manje gustim slojevima zvijezde. U udaljenom dijelu zvijezde sile gravitacije ponovno će činiti jezgru od onih kemijskih elemenata koji su bliže njenom središtu.
Iz opisane sheme formiranja planeta odmah dobivamo odgovor na pitanje o razlozima njihovog kretanja u jednoj ravnini i podudarnosti njihovih rotacija (bez Urana) u odnosu na njihove osi i u odnosu na Sunce sa smjerom rotacija Sunca u odnosu na svoju os.
Sasvim je prirodno da je stvaranje satelita planeta posljedica stanja plazme dijelova zvijezde koji se odmiču od Sunca. Neki od tih dijelova bili su odvojeni od onog dijela plazme zvijezde, koja je, otpustivši dio od sebe kako bi stvorila planet, udaljavajući se od Sunca, izgubila još dio svoje plazme. Činjenica da je Mjesec manje gust od Zemlje ide u prilog ovoj pretpostavci.
Što se tiče obrnute rotacije Urana oko svoje osi, za to može postojati nekoliko razloga i oni se moraju analizirati.
Dakle, opisani proces stvaranja planeta moguć je ako na svaku orbitu stigne dio plazme zvijezde čija je centrifugalna sila veća od gravitacijske sile Sunca. Kako to mogu provjeriti?
Već smo primijetili ulogu zakona očuvanja kinetičkog trenutka. Prije svega, ukupna masa svih planeta i njihovih satelita mora biti jednaka masi zvijezde od koje su nastali. Dalje, ukupna vrijednost kutnih momenata svih postojećih planeta i njihovih satelita trebala bi biti jednaka kutnom momentu zvijezde u trenutku početka rotacije u odnosu na Sunce (slika 228, b, položaj 5). Obje ove količine lako je izračunati. Rezultati ovih izračuna prikazani su u tablicama 65-66. Preostaje nam samo dati objašnjenje metodologije za ove izračune.
Tablica 65. Kinetički momenti modernih planeta
| Planete | Vlastiti će baciti. trenuci, | Orbital će baciti. trenuci,  |
| 1. Živa | ||
| 2. Venera | ||
| 3. Zemljište | ||
| 4. Mars | ||
| 5. Jupiter | ||
| 6. Saturn | ||
| 7. Uran | ||
| 8. Neptun | ||
| 9. Pluton |
Podaci prikazani u tablici. 40, dobiveni iz referentnih podataka za planete Sunčevog sustava. Vrijednosti kutnih brzina rotacije planeta oko vlastitih osi i oko Sunca (tablica 63), potrebne za izračunavanje kutnih momenata rotacije planeta oko njihovih osi i oko Sunca, preuzete su s Interneta .
Tablica 66. Kinetički momenti modernih planeta
| Planete | Orbital će baciti. trenuci,  | General će baciti. trenuci, |
| 1. Živa | ||
| 2. Venera | ||
| 3. Zemljište | ||
| 4. Mars | ||
| 5. Jupiter | ||
| 6. Saturn | ||
| 7. Uran | ||
| 8. Neptun | ||
| 9. Pluton | ||
| Ukupno |
Obratimo pozornost na činjenicu da planeti imaju oblike bliske sferičnom, pa se njihovi momenti tromosti u odnosu na njihove osi rotacije određuju formulom 
... Sljedeće važne informacije (tablica 65): orbitalni kutni momenti svih planeta nekoliko su redova veličine veći od njihovih kutnih impulsa oko njihovih osi. Kao rezultat, za približne izračune dovoljno je uzeti ukupne kinetičke momente svih planeta, jednake njihovim orbitalnim vrijednostima.
Već smo rekli da se svojedobno pokušavalo utvrditi apsolutnu brzinu kretanja Zemlje kroz zamišljeni "eter", koji, kako su tada mislili, prožima sav prostor. Najpoznatiji od ovih pokusa izveli su 1887. godine Michelson i Morley. Ali samo 18 godina kasnije, negativne rezultate njihova iskustva objasnio je Einstein.
Za eksperiment Michelson-Morley korišten je aparat čiji je dijagram prikazan na sl. 15.2. Glavni dijelovi uređaja: izvor svjetlosti A, posrebrena prozirna staklena ploča B, dva ogledala C i E. Sve je to čvrsto učvršćeno na teškoj ploči. Ogledala C i E postavljena su na istoj udaljenosti L od ploče B. Ploča B dijeli upadnu zraku svjetlosti na dva dijela, okomita jedno na drugo; usmjereni su prema zrcalima i odbijeni natrag na ploču B. Nakon što su ponovno prošli kroz ploču B, obje su grede međusobno postavljene (D i F). Ako je vrijeme tranzita svjetlosti od B do E i natrag jednako vremenu tranzita od B do C i natrag, tada će izlazeće zrake D i F biti u fazi i međusobno će se pojačavati; ako se ta vremena i malo razlikuju, tada se u snopovima događa fazni pomak i, kao posljedica toga, smetnje. Ako uređaj "miruje" u eteru, tada su vremena točno jednaka, a ako se pomakne udesno brzinom i, tada će se pojaviti razlika u vremenu. Da vidimo zašto.
Prvo izračunajmo vrijeme prolaska svjetlosti od B do E i natrag. Neka vrijeme "tamo" bude jednako t 1, a vrijeme "natrag" jednako t 2. Ali dok se svjetlost kreće od B do zrcala, sam uređaj ići će na udaljenost ut 1, pa će svjetlost morati putovati stazom L + ut 1 brzinom c. Taj se put stoga također može označiti kao ct 1, dakle,
ct 1 \u003d L + ut 1, ili t 1 \u003d l / (c - u)
(Ovaj rezultat postaje očit ako uzmemo u obzir da je brzina svjetlosti u odnosu na uređaj c - u; tada je samo vrijeme jednako duljini L podijeljenoj s c - u). Slično tome, t2 se može izračunati. Za to će se vrijeme ploča B približavati udaljenosti ut 2, tako da će svjetlost na povratku morati prolaziti samo L - ut 2. Zatim
ct 2 \u003d L -ut 2, ili t 2 \u003d l / (c + u)
Ukupno vrijeme je
t 1 + t 2 \u003d 2Lc / (c 2 - u 2);
prikladnije je ovo napisati u obrazac
A sada izračunajmo koliko dugo će t 3 svjetlost ići s ploče B na zrcalo C. Kao i prije, u vremenu t 3 zrcalo C će se pomaknuti udesno za udaljenost ut 3 (u položaj C), a svjetlost će proći kroz udaljenost ct 3 uz hipotenuzu BC. Iz pravokutnog trokuta slijedi
(ct 3) 2 \u003d L 2 + (ut 3) 2,
ili
L 2 \u003d c 2 t 2 3 - u 2 t 2 3 \u003d (c 2 - u 2) t 2 3,
odakle
t 3 \u003d l / √ (c 2 - u 2)
Pri povratku iz točke C 'svjetlost mora putovati jednaku udaljenost; to se vidi iz simetrije lika. To znači da je vrijeme povratka isto (t 3), a ukupno vrijeme 2t 3. Zapisat ćemo to kao
Sad možemo oba puta usporediti. Brojila u (15.4) i (15.5) su ista - ovo je vrijeme širenja svjetlosti u uređaju koji miruje. U nazivnicima je pojam u 2 / s 2 malen, makar i mnogo manji od s. Ti nazivnici pokazuju koliko se vremena mijenja zbog kretanja uređaja. Imajte na umu da ove promjene nisu iste - vrijeme putovanja svjetlosti do C i natrag nešto je manje od vremena putovanja do E i natrag. Ne podudaraju se, čak i ako su udaljenosti od zrcala do B jednake. Preostaje samo precizno izmjeriti tu razliku.
Ovdje postoji jedna tehnička suptilnost: što ako duljine L nisu točno jednake? Napokon, nikada nećete postići točnu jednakost. U tom slučaju, samo trebate rotirati uređaj za 90 °, postavljajući zrakoplov u smjeru kretanja, a BE - preko. Razlika u duljinama tada prestaje igrati ulogu i ostaje samo promatrati pomicanje smetnji kada se instrument okreće.
Tijekom eksperimenta, Michelson i Morley postavili su uređaj tako da se ispostavilo da je segment BE paralelan kretanju Zemlje u orbiti (u određeni sat dana i noći). Orbitalna brzina je oko 30 km / sek, a "zanošenje etera" u određeno doba dana ili noći i u određeno doba godine trebalo bi doseći ovu vrijednost. Uređaj je bio dovoljno osjetljiv da primijeti takav fenomen. Ali nije pronađena nikakva razlika u vremenu - brzinu kretanja Zemlje kroz eter bilo je nemoguće otkriti. Rezultat testa bio je nula.
Bilo je to tajanstveno. Ovo je bilo alarmantno. Prvu plodnu ideju kako se izvući iz slijepe ulice iznio je Lorenz. Priznao je da se sva materijalna tijela skupljaju tijekom kretanja, ali samo u smjeru kretanja. Dakle, ako je duljina tijela u mirovanju Lo, tada je duljina tijela koje se kreće brzinom u (nazovimo ga L ||, gdje znak || označava da se kretanje događa duž duljine tijela) dana s formula
Ako se ova formula primijeni na Mankelson-Morley-jev interferometar, tada će udaljenost od B do C ostati ista, a udaljenost od B do E će se skratiti na L√ (1 - u 2 / c 2). Dakle, jednadžba (15.5) neće se promijeniti, ali L u jednadžbi (15.4) će se promijeniti u skladu s (15.6). Kao rezultat, dobivamo
Uspoređujući ovo s (15.5), vidimo da je sada t 1 + t 2 \u003d 2t 3. Stoga, ako se uređaj stvarno ugovara kako smo predložili, onda postaje jasno zašto eksperiment Michelson-Morley nije dao nikakav učinak.
Iako je hipoteza o stezanju uspješno objasnila negativan ishod iskustva, i sama je bila neobranjiva pred optužbom da joj je jedina svrha riješiti se poteškoća u objašnjavanju iskustva. Bila je previše umjetna. Međutim, slične su se poteškoće pojavile u drugim eksperimentima za otkrivanje eteričnog vjetra. Na kraju se počelo činiti da je priroda ušla u "zavjeru" protiv čovjeka, da je pribjegla zavjeri i povremeno uvodi neke nove pojave kako bi poništila svaki fenomen kojim osoba pokušava mjeriti u.
I konačno, prepoznato je (na njega je ukazao Poincaré) da je potpuna tajnost zakon prirode! Poincaré je sugerirao da u prirodi postoji zakon da je nemoguće na bilo koji način otkriti eterični vjetar, odnosno nemoguće je otkriti apsolutnu brzinu.
Prije ulaska u detalje Michelsonovog interferometra, pogledajmo ga odozgo i pokušajmo shvatiti čemu dovodi do podcjenjivanja učinka svjetlosne aberacije.
S lijeve strane na sl. 1 prikazuje puni put svjetlosnih zraka, s desne strane na istoj slici nacrtan je pojednostavljeni dijagram koji je usvojila moderna znanost. Na desnoj slici vidimo kvadratnu osnovu instrumenta, na kojem je fiksiran izvor svjetlosti, sustav zrcala koji u više navrata odražavaju zraku svjetlosti i optički instrument (Michelson ga je nazvao "teleskop") za promatranje slike interferencije. Sustav zrcala potreban je za povećanje optičke putanje snopova koji ometaju, što je izravno povezano s faznom razlikom. Međutim, ogledala nisu od temeljne važnosti: može ih biti više ili manje.
 |
Lik: jedan. Put svjetlosnih zraka u Michelsonovom interferometru... Na desnoj slici, zraka 1 iz izvora svjetlosti 0 širi se u smjeru kretanja Zemlje; zraka 2 je zraka 1 koja se odbija od zrcala C. Zraka 3, koja se odbija od zrcala A, postaje zraka 4. Kao što je primijetio Michelson, optički put koji prolaze zrake 1-2 nije jednak optičkom putu koji prolaze zrake 3-4. Stoga će se, susrećući se u točki B, dati smetnje, udaljenost između kojih je proporcionalna razlici u putu greda 1-2 i greda 3-4. U ovome tradicionalni Shema, koja je reproducirana u svim udžbenicima koji govore o Michelson-Morleyevom eksperimentu, kut aberacije zapravo je kut α. Učinak aberacije uspoređuje se s učinkom "zanošenja" svjetlosne zrake u jednom ili drugom smjeru, ovisno o kretanju izvora ili prijamnika. Nažalost, pri odabiru znaka otklona zraka 3 došlo je do pogreške: na dijagramu je zraka 3 skrenuta udesno, u stvarnosti bi se trebala skrenuti ulijevo (zraka 3 ").
U školskim udžbenicima aberacija se objašnjava kosim mlazovima vode koje kiša ostavlja na bočnim staklima automobila u pokretu. Ti mlazovi tvore oštri kut sa smjerom vektora kretanja vozila. Zapravo, zamislite da sjedite u automobilu koji se kreće cestom. Kapi kiše na bočnim staklima unutrašnjosti automobila povlače kose crte dok se formira trokut brzine: vodoravna noga v 1 - brzina vozila; okomita noga v 2 - brzina pada od vrha do dna. Tada je hipotenuza ovog trokuta vektorski zbroj ove dvije brzine. Tako se pojavljuje efekt aberacije.
Prema ovom fenomenu, astronomi, promatrajući zvijezde, lagano okreću teleskope u smjeru Zemljine kretnje. Inače, dio valne fronte koji je ušao u leću teleskopa neće doseći okular. Štoviše, veličina aberacije ovisi o položaju zvijezde na noćnom nebu. Zvijezde koje su neposredno iznad naše glave, tijekom godine opisuju pravilni krug s kutnim radijusom odstupanja aberacije α \u003d 20,45 ". Zvijezde smještene na određenoj kutnoj udaljenosti od zenita opisuju elipsu. Zvijezde na horizontu, tj. Smještene u ravnina ekliptike (Zemljina orbita), osciliraju u pravoj liniji s istim kutnim odstupanjem ± α.
Lik: 2. Bit učinka svjetlosne aberacije... Zvijezda čiji smjer leži pod pravim kutom u odnosu na ravninu Zemljine orbite ispada da je pomaknuta u smjeru Zemljina kretanja za kut α \u003d 20,45 ". Stoga cijev teleskopa mora biti nagnuta pod kutom α u vertikalni smjer. Učinak aberacije objašnjava se činjenicom da snop svjetlosti ulazi u leću teleskopa u točki I, trebao bi doći do okulara u točki Utako da ga može vidjeti zemaljski promatrač. Određuje se kut nagiba α vektorski zbroj dviju brzina - brzina svjetlosti c i brzina Zemlje u orbiti v, tako da brzina svjetlosti unutar cijevi teleskopa ( c ") na segmentu AC određuje se pitagorejskom formulom, t.j. po klasična formula dodavanja brzine - (c² – v²) ½ (Ova pojašnjenja posuđena su iz članka koji sam ranije napisao Glavni argument protiv teorije relativnosti).
U prvom dijelu ovog rada više je puta naglašeno da ispravno razumijevanje Michelson-Morleyevog eksperimenta dolazi iz razmatranja valne prirode svjetlosti - i to je doista tako. Međutim, također treba imati na umu da se fenomen aberacije može promatrati i na primjeru točkastih objekata. Ne smijemo zaboraviti da je J. Bradley, otkrivač aberacije, prema Newtonovoj optičkoj teoriji, predstavljao svjetlost u obliku krvnih zrnaca.
Dakle, u primjerima s teleskopom ili automobilom, pokretni je prijamnik... Ponavljamo, ako zrake zvijezde ili kišnih kapi padaju okomito prema dolje, tada se zbog kretanja prijemnika stvara oštri kut α koji će se odložiti iz normalne u bočnu stranu u smjeru kretanja prijamnika... Pa, što se dogodi ako se pomakne izvor? Zamislite da je u karoseriju automobila ugrađena fontana čiji je mlaz usmjeren vertikalno prema gore. Kad se automobil kreće, ovaj mlaz će se prirodno odbiti natrag. Zbog toga se kut aberacije α, kada se izvor svjetlosti pomiče, mora odvojiti od normalnog at suprotna strana na vektoru brzine izvora.
Dakle, na sl. 1 zraka 3 od izvora svjetlosti 0 neće ići prema točki A, već prema točki D. Michelson je pogriješio. U njegovoj glavi nalazila se slika rijeke s dva čamca koji su se kretali duž i preko struje. Za ovu je sliku izračunao vrijeme putovanja zraka u uređaju i dobio faznu razliku. Ali to ne iscrpljuje nedostatke njegova crteža i, shodno tome, izračuna.
Izvana, Michelsonov uzorak puta zrake u interferometru, preuzet iz djela (vidi sliku desno), podsjeća na crtež iz geometrijske optike, kada su svi kutovi refleksije jednaki upadnim kutovima. Ali u prisutnosti odstupanja, ovaj se zakon krši. Zraka svjetlosti koja pada na poluprozirno zrcalo pod kutom od 45 ° više se neće odbijati pod istim kutom, već pod drugim kutom: 45 ° + α. Slijedom toga, u slučaju brzog kretanja izvora, prijemnika i sustava ogledala, više nije moguće koristiti zakone geometrijska optikavrijedi samo za stacionarni slučaj.
U sustavu koji se kreće izmijenjen je koncept "optičke staze". U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir učinak aberacije i Dopplerov efekt, koji se ne uzimaju u obzir u optici fiksnih izvora svjetlosti i prijemnih senzora. Tradicionalni put snopa u interferometru nije prikladan za izračunavanje fazne razlike koja je odgovorna za uzorak smetnji. Preuzeto je izravno iz Michelsonovog primjera brodova koje je rijeka odnijela. S zrakama svjetlosti situacija je potpuno drugačija. Oni se šire u nepokretnom eteričnom mediju, dok se izvor i prijemnici svjetlosnih vibracija pomiču.
Prije nego što uđemo u detalje interferometra i shemu eksperimenta, pogledajmo što se dogodilo dan prije. U tu svrhu citirat ćemo izvadak iz članka Michelsona i Morleyja, napisan na temelju pokusa 1887. godine.
„Prema Fresnelu“, pišu autori, „u teoriji valova pretpostavlja se da eter prvo miruje, izuzev unutrašnjosti prozirnih medija, u kojoj se, drugo, smatra da se kreće u brzina manja od brzine medija u odnosu na ( n² - 1) / n², gdje n je indeks loma. Ove dvije hipoteze pružaju potpuno i zadovoljavajuće objašnjenje aberacije. Drugu hipotezu, unatoč prividnoj nevjerojatnosti, trebalo bi smatrati potpuno dokazanom, prvo, izvanrednim Fizeauovim eksperimentom, a drugo, vlastitim istraživanjima. Eksperimentalna provjera prve hipoteze je svrha ovog rada.
Da je Zemlja prozirno tijelo, tada bi, uzimajući u obzir upravo spomenute eksperimente, vjerojatno bilo moguće pretpostaviti da intermolekularni eter miruje u svemiru, usprkos Zemljinom orbitalnom kretanju; ali nemamo pravo proširiti zaključke iz tih pokusa na neprozirna tijela. Međutim, teško može biti sumnje da eter može i prolazi kroz metale. Lorenz za ilustraciju koristi cijev manometra od žive. Kada se cijev nagne, eter u prostoru iznad žive sigurno se istiskuje odande, jer nije stlačiv. Ali opet, nemamo pravo pretpostaviti da to izlazi potpuno slobodno, i ako bi postojao određeni otpor, iako slab, ne bismo mogli, naravno, vjerovati da neprozirno tijelo, poput Zemlje u cjelini, pruža slobodan prolaz etera kroz svu ovu masu. Ali, kako Lorenz prigodno primjećuje, „međutim, po mom mišljenju, u ovom pitanju, što je također važno, bolje je ne dopustiti da se vodite razmatranjima koja se temelje na vjerojatnosti ili jednostavnosti hipoteze, već da se okrenete iskustvu kako bi naučili prepoznati stanje mirovanja ili kretanja u kojem se eter nalazi na površini Zemlje.
U travnju 1881. godine predložena je i testirana metoda za rješavanje ovog problema.
Kada se izvodi formula za izmjerenu veličinu, tada se previdio utjecaj kretanja Zemlje kroz eter na put zrake okomite na to gibanje. Rasprava o ovom propustu i cijelom eksperimentu predmet je vrlo duboke analize GA Lorentza, koji je otkrio da se taj učinak ni u kojem slučaju ne može zanemariti. Kao posljedica toga, u stvarnosti je vrijednost koju treba izmjeriti samo polovica procijenjene vrijednosti, a budući da je potonja već bila jedva iznad eksperimentalne pogreške, zaključci izvedeni iz rezultata eksperimenta mogli bi biti prilično temeljito upitni. Međutim, budući da je glavni dio teorije nesumnjiv, odlučeno je ponoviti eksperiment s takvim promjenama koje bi dale povjerenje da je teorijski rezultat dovoljno velik da ga eksperimentalne pogreške ne mogu sakriti. "
„Čak je i Fresnel u gore citiranom pismu, u kojem je uveden koncept koeficijenta privlačenja, pokazao da je usvajanje vrijednosti k = (n² - 1) / n² omogućuje objašnjenje odsutnosti utjecaja kretanja Zemlje na neke optičke pojave, čak i ako prepoznamo nepomičnost etera, tj. jasno odbijaju proširiti princip relativnosti na elektrodinamiku. Nakon toga pitanje koeficijenta otpora postaje središnja točka teorije. Prepoznavši da su početne Fresnelove premise (različita gustoća etera u različitim tijelima s istom elastičnošću) bile nedovoljno potkrijepljene, sljedeći su istraživači pokušali dati dinamičnu interpretaciju efekta otpora na temelju drugih modela.
Stokes je primijetio da se Fresnelov koeficijent može dobiti ako pretpostavimo da se sav eter kreće unutar tijela, a eter koji ulazi u Zemlju ili neko drugo tijelo s prednje strane odmah se komprimira, a eter koji iza sebe ostavlja tijelo isprazni.
Iz ovoga postaje jasno da su Michelson i Morley zapravo testirali upravo ovu Stokesovu ideju, koju je Lorenz također preferirao. Prema Fresnelovom modelu, eter ne uzrokuje nikakav vjetar: fizička tijela stvaraju nehomogenost u gustoći etera koji se kreću oko Sunca Zemljinom orbitalnom brzinom, ali sam eter miruje. Frankfurt i Frank točno su primijetili da ako to prihvatite, to znači "izričito odbijanje proširenja principa relativnosti na elektrodinamiku." U međuvremenu, dok se raspravljalo o ovom akutnom problemu, Mach je već proglasio totalni princip relativnosti. Oni koji su se složili s njim automatski su prešli na pozicije Stokesa i Lorentza, koji su se držali nimalo novog koncepta.
Prema starim konceptima, Zemlju, kad se kreće oko Sunca, treba puhati eterični medij, baš kao što leteću kuglu puše zrak. Bez obzira koliko je eter ispražnjen kao posljedica trenja, Zemlja i drugi planeti će prije ili kasnije morati pasti na Sunce. Međutim, astronomi nisu primijetili nikakvo usporavanje kretanja: svaka sljedeća godina točno je jednaka prethodnoj. Stvar je pogoršala činjenica da su fizičari utvrdili da je svjetlost oscilacija električnog i magnetskog polja usmjerena okomito na snop širenja. Utvrđeno je da takav poprečni fluktuacije su moguće samo u apsolutno solidno tijelo. Znači li to da se planeti i sva druga tijela kreću u krutini? Apsurdno!
U vrijeme Michelsona nije bilo predmeta koji bi mogli poslužiti kao uzor za ovu vrstu pokreta. Danas se znanje o svijetu značajno proširilo. Tijekom proučavanja fizike poluvodiča otkriveni su mehanizmi koji omogućuju simulaciju gore opisane situacije. Primjerice, pri niskim temperaturama u germaniju tzv ekscitoni... Ovi kvazičestice kretati se u poluvodiču bez prijenosa poluvodičke tvari.
Dakle, u krutini nastaju energetska pobuđenja koja su analogna atomima vodika i opisuju se odgovarajućim karakteristikama: Bohrov radijus orbite, impuls, masa itd. Pod određenim uvjetima može se dobiti biekscitoni - analog helija, triekscitoni - analog litija. Otkrili su fizičari eksitonska tekućinakoja će se kapi; kapi se mogu ispariti. Ukratko, fizika čvrstog stanja bavi se mehanikom super tvari, koji je izgrađen na vrhu uobičajene supstance.
Međutim, čak i u Michelsonovo vrijeme, mnogi konstruktivno misleći fizičari vjerovali su da su atomi i molekule obične tvari nastali vrtlozima ili nekim složenijim pobuđenjima eterskog medija. Na primjer, J. J. Thomson pokušao je modelirati elektron i atom pomoću vrtloga i Faradayevih cijevi (vidi. Materija i eter , Struja i materija a također korisno za čitanje). Fizičari poput njega savršeno su dobro razumjeli da se ne može registrirati nikakav "eterični vjetar". Zemlja i sve na njoj (uključite Michelsonov interferometar) leti u otvorenom prostoru baš kao što val klizi površinom oceana.
Teško je reći zašto je Michelson-Morleyev eksperiment ostavio tako snažan dojam na relativiste. Napokon, čak je i Mascar, nakon što je izveo veliku seriju pokusa 1869. - 1874. zaključio: "Fenomeni refleksije svjetlosti, difrakcije, dvostruke refrakcije i rotacije ravnine polarizacije jednako su nesposobni otkriti translacijsko gibanje Zemlje kada koristimo svjetlost Sunca ili izvor zemlje." Pitanje je zašto je trebalo očekivati \u200b\u200bnešto izvanredno od uzorka smetnji, koji je dobiven u Michelsonovoj postavci? Frankfurt i Frank podsjećaju da su osim spomenutog Milera, koji je postigao pozitivan rezultat, slične pokuse izveli i Rayleigh (1902) i Bres (1905), koji su potvrdili Michelsonov ionako negativan rezultat. Jasno je da nesklad u interpretaciji eksperimenata, stupanj nerazumijevanja i nepovjerenja u empirijske rezultate u velikoj mjeri ovisi o svjetonazoru fizičara.
O razlikama u epistemološkom pristupu formalista-fenomenalista i racionalista-konstruktivista može se govoriti dugo. Ali sada je važno shvatiti da je Lorentzov svjetonazor gravitirao prvom, a J.J. Thomson - drugom. U svojoj elektroničkoj teoriji, Lorentz je, za razliku od J. J. Thomsona, predstavljao elektron kao matematičku točku i nije razbijao mozak nad njegovom unutarnjom strukturom. Također je vjerovao da atomi tvari postoje sami po sebi, a eterični medij - sami po sebi. Njegovo je razmišljanje prožeto apstraktnom simbolikom, u njemu je malo prostora bilo dato vizualnim prikazima. Fizika pojave izgubila se iza dugih matematičkih izračuna.
Eksperiment Hipolita Louisa Fizeaua (1819. - 1896.), izveden 1851. godine, a ponovio ga je Michelson 1886. godine, odnosio se na određivanje brzine svjetlosti u pokretnom mediju. Pojednostavljena eksperimentalna postavka izgleda poput one prikazane na Sl. 16 preuzeto iz knjige.
Sl. 16. Svjetlost iz izvora L , dijeleći se na dvije zrake, prolazi kroz cijev kroz koju voda teče brzinom u... Zbog razlike u putu zraka u točki I pojavljuju se interferencijski rubovi koji se mogu pomicati promjenom smjera brzine u... U teoriji, rezultirajuću brzinu treba pronaći osnovnom formulom za dodavanje dvije brzine: V \u003d c "± ugdje c "\u003d c / n je brzina svjetlosti u mediju s indeksom loma n... Međutim, eksperiment je pokazao da ova formula nije prikladna za izračunavanje V.
Podsjećamo da ako se brzina svjetlosti u vakuumu označi sa c, zatim u mediju s indeksom loma n smanjit će se: c "\u003d c / n... U zraku je, kao i u vakuumu, jednako c "\u003d c \u003d 300 000 km / s, budući da je za zrak indeks loma n blizu jedne; za vodu n \u003d 1,33 i c " \u003d 225.000 km / s, a za dijamant n \u003d 2,42 i c " \u003d 124 000 km / s. Ispada da je gušći medij manja brzina svjetlosti (gustoća dijamanta je 3,5 puta veća od vode). Općenito se u akustiki uočava obrnuti odnos. Ako se zvuk širi u zraku brzinom od 331 m / s, tada u vodi - 1482 m / s, a u čeliku - 6000 m / s. Međutim, ovisnost brzine zvučnog vala o gustoći medija nije toliko jednoznačna i ovisi o struktura materije (vidi tablicu 3 Uvod u akustiku).
Fizeau je pokazao da se kada se vodeni medij počne kretati, brzina svjetlosti u njemu nalazi se prema "relativističkoj" formuli za dodavanje dvije brzine:
gdje u \u003d 7 m / s, pri kojem se ne stvaraju turbulentni vrtlozi. U jednom dijelu cijevi, brzina kretanja vode u poklapa se s brzinom c " i tada se pojavljuje u formuli, ne poklapa se u drugom području, a zatim se stavlja "-".
No sredinom 19. stoljeća nije moglo biti riječi o bilo kakvom "relativističkom" tumačenju posljednje formule. Njegova približna vrijednost dala je interpretaciju iza koje se skrivala složenija ovisnost rezultirajuće brzine V na valnoj duljini svjetlosnog zračenja. Pozvan je izraz u zagradi koeficijent otpora, što je zaključio i objasnio Augustin Jean Fresnel (1788. - 1827.) davne 1818. godine, nakon eksperimenta Dominique François Jean Arago (1786. - 1853.).
Arago je eksperimentirao s pokretnom staklenom prizmom dok je mjerio kut aberacije. Očekivao je da će se dva uobičajena vektora brzine dodati i oduzeti na uobičajeni način: V \u003d c "± u... Tada se, u skladu s logikom eksperimenta, kut aberacije trebao promijeniti. Međutim, s točnošću od jednog luka, vrijednost α \u003d 20,45 "koju je pronašao J. Bradley nije se promijenila.
Cilj pokusa mogao bi se drugačije formulirati i riješiti obrnuti problem: kako će se promijeniti indeks loma prizme na Zemlji koja se kreće brzinom od 30 km / s ako se kroz prizmu propušta svjetlost s nepomične zvijezde . Tada negativni zaključak iz ove formulacije problema izgleda ovako: indeks loma prizme se ne mijenja.
Fresnel je prihvatio da se svjetlosni valovi troše uzdužni karakter, poput akustičnih valova ( poprečni prirodu svjetlosnih valova utvrdio je 1821.). Brzina zvuka u određenoj tvari, kao što već znamo ( Uvod u akustiku), ovisi o gustoći tvari. Prekomjerna gustoća nastaje kao rezultat različitih vrsta pobuđenja medija, na primjer vrtloga zraka i vode. Ako se kroz pokretni akustični valovi prolaze brzinom u vrtlog, tada će njihova brzina zvuka unutar vrtloga reagirati na prekomjernu gustoću u skladu s "relativističkom" formulom. Čini se da se sav zrak sadržan u njemu kovitla u vrtlogu i nosi zajedno s vrtlogom. Da je tako, rezultirajuća brzina bila bi određena "klasičnom" formulom zbrajanja brzine, ali to se nije dogodilo. Na visokoj formalnoj teorijskoj razini Fresnel je uspio povući paralelu između optičkih i akustičnih pojava. Pokazao je da se samo višak gustoće etera u materijalnim tijelima u usporedbi s gustoćom etera na otvorenom prostoru može povući.
Fresnelova teorija valova, koja objašnjava čitav niz optičkih problema, uključujući difrakciju i polarizaciju, vladala je mirno tijekom njegova života, a zatim gotovo dva desetljeća nakon njegove smrti. Francuska škola optičara, koju su prije svega predstavljali Arago, Fresnel, Foucault i Fizeau, očito je dominirala svijetom. Britanci, vječni suparnici Francuza, sa zavišću su gledali na uspjehe svojih protivnika, ne samo na znanstvenom polju, već i na kulturnom, političkom i vojnom.
Fresnel je izveo koeficijent djelomično privlačenje, djelujući s dvije karakteristike etera koje određuju brzinu svjetlosti. To je njegovo elastičnost, koji je ostao nepromijenjen za pokretne medije i njegova varijabla gustoća... Englez George Gabriel Stokes (1891. - 1903.) sredinom 1840-ih prvi je izrazio tu ideju dovršen privlačenje etera pomicanjem objekata kao što je naš planet. Pritom se oslanjao na treću mehaničku karakteristiku etera - viskoznost... 1849. objavio je temeljno djelo "O teoriji unutarnjeg trenja u pokretnim tekućinama i o ravnoteži i gibanju elastičnih krutina", u kojem je dobio poznatu diferencijalnu jednadžbu za opisivanje gibanja viskozne tekućine.
Stokes je vjerovao da Zemlja eter u potpunosti odnosi ne samo unutar svog volumena, već i daleko izvan njegove površine. Koliko se visoko proteže sloj etera koji nosi planet nije poznato. Miller je, pokušavajući izmjeriti brzinu eterskog vjetra, pokušao porasti zajedno s interferometrom što je više moguće: možda puše vjetar visoko u planinama ili u visini leta zračnog broda. Fizeauov eksperiment 1851. bio je dobar upravo zato što je uvjerljivo dokazao nedosljednost Stokesove teorije i valjanost Fresnelove teorije.
1868. godine poznati Englez James Clerk Maxwell (1831.-1879.) I sam je izveo pokus sličan onome kod Fizeaua. Međutim, kao rezultat eksperimentiranja, bio je prisiljen priznati pobjedu za Fresnelovu teoriju. Budući da se Fizeauov eksperiment bavio efektom prvog reda u β, Maxwell je sugerirao da bi se učinak u β² mogao osjetiti u budućnosti, kada fizičari nauče mjeriti tako male veličine.
Sljedeći eksperiment, koji je proveo Englez George Biddel Airy (1801-1892) 1871. godine, mjereći zvjezdane aberacije promatrane teleskopom napunjenim vodom, također je potvrdio Fresnelovu ispravnost. Konačno, eksperiment iz 1886. godine, koji su izveli Michelson i Morley, prema shemi bliskoj eksperimentalnom postavljanju Fizeaua 1851. godine, još je jednom dokazao valjanost teorije djelomičnog uvođenja etera. Evo kako je Michelson o tome govorio na konferenciji o obljetnici 1927. godine:
“1880. razmišljao sam o mogućnosti mjerenja optičke brzine v kretanje Zemlje u Sunčevom sustavu. Rani pokušaji otkrivanja učinaka prvog reda temeljili su se na ideji sustava koji se kreće kroz stacionarni eter. Učinci prvog reda proporcionalni su v / cgdje c je brzina svjetlosti. Na temelju pojma voljenog starog etera (koji je sada napušten, iako se ja osobno još uvijek toga držim), očekivala se jedna mogućnost, naime da aberacija svjetlosti treba biti drugačija za teleskope ispunjene zrakom ili vodom. Međutim, eksperimenti su pokazali, suprotno postojećoj teoriji, da takva razlika ne postoji.
Fresnelova teorija prva je objasnila ovaj rezultat. Fresnel je predložio da tvar dijelom zahvati eter (uvlačenje etera), dajući mu brzinu v, tako da v "\u003d kv... Prepoznao je k - Fresnelov koeficijent kroz indeks loma n: k = (n² - 1) / n². Ovaj se koeficijent lako dobiva iz negativnog rezultata sljedećeg eksperimenta.
Dvije svjetlosne zrake prolaze se duž jedne staze (0,1,2,3,4,5) u suprotnim smjerovima i stvaraju uzorak smetnji. Ja sam cijev ispunjena vodom. Ako se sada cijeli sustav kreće brzinom v kroz eter, kada se cijev premjesti iz položaja I u položaj II, treba očekivati \u200b\u200bpomak ometajućih rubova. Nije primijećeno nikakvo pomicanje. Iz ovog eksperimenta, uzimajući u obzir djelomični otpor etera, može se odrediti Fresnelov koeficijent k... To također može biti vrlo jednostavno i izravno izvedeno iz Lorentzovih transformacija.
Svi su istraživači prepoznali rezultat dobiven Fresnelom kao univerzalni. Maxwell je istaknuo: ako se ne pronađe očekivani učinak prvog reda, tada možda postoje proporcionalni efekti drugog reda v²/ c². Zatim u v \u003d 30 km / s za Zemljino orbitalno gibanje v / c \u003d 10 –4 imamo v²/ c² \u003d 10 –8. Prema Maxwellu, ta je vrijednost premala da bi se mogla izmjeriti.
Međutim, činilo mi se da se pomoću svjetlosnih valova može smisliti odgovarajući uređaj za mjerenje takvog učinka drugog reda. Smislio sam uređaj koji je sadržavao ogledala, krećući se brzinom v kroz eter. U ovom uređaju šire se dvije zrake svjetlosti. Prva ide naprijed-natrag paralelno s vektorom v, drugi prolazi pod pravim kutom na vektor brzine v... U skladu s klasična teorija promjene putanje svjetlosti uzrokovane brzinom vmoraju se razlikovati za uzdužne i poprečne grede. To bi trebalo proizvesti značajan pomak na rubovima. ...
Kad se uređaj kreće brzinom v kroz eter bi se na svjetlu trebao pojaviti isti efekt kao i kod kretanje čamcaplutajući nizvodno i uzvodno od rijeke, i naprijed-natrag preko struje. Vrijeme potrebno za prelazak udaljenosti naprijed-natrag bit će različito za oba slučaja. To je lako vidjeti iz sljedećeg razmatranja. Bez obzira na brzinu rijeke, čamac će se uvijek morati vratiti na mjesto s kojeg je krenuo, ako se samo kreće preko potoka rijeke. Ako se čamac kreće uz potok, tada možda više neće doći do mjesta na kojem je započela kada pliva protiv struje.
Pokušao sam izvesti eksperiment u laboratoriju Helmholtz u Berlinu, ali vibracije gradskih autocesta nisu dopuštale stabiliziranje položaja ometajućih rubova. Oprema je prebačena u laboratorij u Potsdamu. Zaboravio sam ime redatelja (mislim da je to bilo Vogel), ali sa zadovoljstvom se sjećam da se odmah zainteresirao za moj eksperiment. I premda me nikada prije nije vidio, stavio mi je na raspolaganje čitav laboratorij i njegovo osoblje. U Potsdamu sam dobio nulti rezultat. Točnost nije bila vrlo visoka jer je optički put bio oko 1 m. Međutim, zanimljivo je primijetiti da je rezultat bio prilično dobar.
Kad sam se vratio u Ameriku, imao sam sreću biti u Clevelandu i surađivati \u200b\u200bs profesorom Morleyem. Uređaj je koristio isti princip kao i onaj u Berlinu. Istina, duljina svjetlosnog puta povećana je uvođenjem određenog broja refleksija umjesto jednog prolaska snopa. Zapravo je duljina puta bila 10 - 11 m, što bi zbog orbitalnog kretanja Zemlje kroz eter trebalo dati pomak u polovici pojasa. Međutim, očekivana pristranost nije pronađena. Utvrđeno je da je pomak pojasa manji od 1/20 ili čak 1/40 od \u200b\u200bonoga što je teorija predvidjela. Ovaj se rezultat može protumačiti tako da Zemlja gotovo u potpunosti zahvati eter, tako da je relativna brzina etera i Zemlje na njegovoj površini nula ili vrlo mala.
Ova je pretpostavka, međutim, vrlo sumnjiva jer je u suprotnosti s drugim važnim teorijskim uvjetom. Lorentz je predložio drugačije objašnjenje ( Lorentzova kontrakcija), koju je u konačnom obliku zaključio kao rezultat poznatog lorentzove transformacije... Oni čine bit svih teorija relativnosti» .
U ovom je ulomku Michelson odrazio glavne prekretnice formacije posebna teorija relativnosti... Kao što vidite, netočnost eksperimenta za otkrivanje zamaha etera proizlazi iz dvije lažne premise. Prije svega, autor eksperimenta pogrešno je vjerovao da se materijal svjetskog okoliša i materijal od kojeg je "napravljena" Zemlja razlikuju. Zato eterični vjetar treba promatrati na površini planeta kad se okreće oko Sunca. Druga je pogreška proizašla iz lažne analogije između kretanja čamaca rijekom i toka greda u interferometru, o čemu je bilo riječi na kraju prethodnog pododjeljka.
Teorija Augustina Jeana Fresnela (1788. - 1827.), stvorena nakon uspješne interpretacije Aragovog eksperimenta iz 1810. godine za mjerenje brzine svjetlosti u pokretnoj leći, koristeći koncept djelomično uvlačenje etera objasnio nepromjenjivost interferencijske slike u Fizeauovom eksperimentu. Na isti je način u Michelson-Morleyevom eksperimentu bilo potrebno pronaći specifični razlog za nepromjenjivost slike interferencije. Lorentz, koji je usko surađivao s Michelsonom, predložio je smanjenje linearnih dimenzija fizičkih tijela u smjeru vektora v, koja je, kako mu se činilo, slijedila iz transformacija koje je pronašao. Međutim, tim transformacijama nedostajalo je fizičko značenje, posebno u tumačenju Einsteinove verzije teorije relativnosti.
Pravi razlog negativnog rezultata leži drugdje, a njegovo značenje je sljedeće. Ako je izvor vala na istoj pokretnoj platformi s prijamnikom, onda zbog naknada valna duljina, frekvencija i period oscilacija ostat će isti kao kod stacionarne platforme. Ovu platformu možete rotirati pod bilo kojim kutom u odnosu na vektor njenog kretanja - svejedno, uzorak smetnji ostat će nepromijenjen, jer će i u ovom slučaju mehanizam kompenzacije raditi. Ovaj je argument već spomenut, ali toliko je važan da previše podsjećanja ne šteti, pogotovo, relativistima.
