L'esperienza di Michelson è breve. L'esperienza di Michelson-Morley. Guarda cos'è l '"Esperimento Michelson-Morley" in altri dizionari

Abbiamo già detto che un tempo si tentò di determinare la velocità assoluta del movimento della Terra attraverso l'immaginario "etere", che, come si pensava allora, pervade tutto lo spazio. Il più famoso di questi esperimenti fu condotto nel 1887 da Michelson e Morley. Ma solo 18 anni dopo, i risultati negativi della loro esperienza furono spiegati da Einstein.
Per l'esperimento Michelson-Morley è stato utilizzato un apparato, il cui diagramma è mostrato in Fig. 15.2. Le parti principali del dispositivo: sorgente luminosa A, una lastra di vetro argentata traslucida B, due specchi C ed E. Tutto questo è fissato rigidamente su una lastra pesante. Gli specchi C ed E sono stati posti alla stessa distanza L dalla piastra B. La piastra B divide il fascio di luce incidente in due, perpendicolari l'uno all'altro; sono diretti agli specchi e riflessi sulla lastra B.

Dopo aver attraversato nuovamente la piastra B, entrambi i raggi si sovrappongono (D e F). Se il tempo di transito della luce da B a E e ritorno è uguale al tempo di transito da B a C e ritorno, allora i fasci emergenti D ed F saranno in fase e si amplificheranno reciprocamente; se questi tempi differiscono anche leggermente, si verifica uno sfasamento nei raggi e, di conseguenza, un'interferenza. Se il dispositivo è "a riposo" nell'etere, i tempi sono esattamente uguali e se si sposta a destra con velocità u, apparirà una differenza di tempo. Vediamo perché.
Per prima cosa, calcoliamo il tempo di viaggio della luce da B a E e ritorno. Lasciate che il tempo "là" sia t 1 e il tempo "indietro" sia t 2. Ma mentre la luce si sposta da B allo specchio, il dispositivo stesso andrà a una distanza ut 1, quindi la luce dovrà percorrere il percorso L + ut 1 ad una velocità di c. Questo percorso può quindi essere indicato come ct 1; quindi,

(Questo risultato diventa ovvio se si tiene conto che la velocità della luce in relazione al dispositivo è c - u; allora solo il tempo è uguale alla lunghezza L diviso c-u). Allo stesso modo, è possibile calcolare t 2. Durante questo tempo la lastra B si avvicinerà ad una distanza ut 2, in modo che la luce sulla via del ritorno dovrà passare solo L - ut. Poi

Il tempo totale è

è più conveniente scriverlo nel modulo

Ora calcoliamo per quanto tempo t 3 la luce viaggerà dalla lastra B allo specchio C.Come prima, nel tempo t 3 lo specchio C si sposterà a destra di una distanza ut 3 (in posizione C '), e la luce viaggerà lungo l'ipotenusa BC ′ distanza ct 3. Segue un triangolo rettangolo

Tornando indietro dal punto C ', la luce deve percorrere la stessa distanza; questo può essere visto dalla simmetria della figura. Ciò significa che il tempo di ritorno è lo stesso (t 3) e il tempo totale è 2t 3. Lo scriveremo come

Ora possiamo confrontare entrambe le volte. I numeratori in (15.4) e (15.5) sono gli stessi: questo è il tempo di propagazione della luce nel dispositivo a riposo. Nei denominatori, il termine u 2 / с 2 è piccolo, se solo u è molto inferiore a с. Questi denominatori mostrano quanto tempo cambia a causa del movimento del dispositivo. Nota che questi cambiamenti non sono gli stessi: il tempo di viaggio della luce verso C e ritorno è leggermente inferiore al tempo di viaggio per E e ritorno. Non corrispondono, anche se le distanze dagli specchietti a B sono le stesse. Resta solo da misurare con precisione questa differenza.
C'è una sottigliezza tecnica qui: e se le lunghezze L non fossero esattamente uguali? Dopo tutto, non raggiungerai mai l'uguaglianza esatta. In questo caso, devi solo ruotare il dispositivo di 90 °, posizionando l'aereo nella direzione del movimento e BE - attraverso. La differenza di lunghezza cessa quindi di avere un ruolo, e resta solo da osservare lo spostamento delle frange di interferenza quando lo strumento viene ruotato.
Durante l'esperimento, Michelson e Morley hanno posizionato il dispositivo in modo che il segmento BE risultasse essere parallelo al moto orbitale della Terra (un'ora indefinita del giorno e della notte). La velocità orbitale è di circa 30 km / sec e la “deriva dell'etere” in certe ore del giorno o della notte e in certi periodi dell'anno dovrebbe raggiungere questo valore. Il dispositivo era abbastanza sensibile da notare un tale fenomeno. Ma non è stata trovata alcuna differenza di tempo: la velocità del movimento della Terra attraverso l'etere era impossibile da rilevare. Il risultato del test era zero.
Era misterioso. Questo era allarmante. La prima idea fruttuosa di come uscire dall'impasse è stata avanzata da Lorenz. Ha ammesso che tutti i corpi materiali si contraggono durante il movimento, ma solo nella direzione del movimento. Quindi, se la lunghezza di un corpo a riposo è L 0, allora la lunghezza di un corpo) che si muove con una velocità u (chiamiamola L ║ dove il segno || indica che il movimento avviene lungo la lunghezza del corpo) è data da la formula

Se questa formula viene applicata all'interferometro di Michelson-Morley, la distanza da B a C rimarrà la stessa e la distanza da B a E sarà ridotta a L √1 - u 2 / s 2. Pertanto, l'equazione (15.5) non cambierà, ma L nell'equazione (15.4) cambierà in conformità con (15.6). Di conseguenza, otteniamo

Confrontando questo con (15.5), vediamo che ora t 1 + t 2 \u003d 2t 3. Pertanto, se il dispositivo si contrae davvero come ipotizzato, diventa chiaro perché l'esperimento di Michelson-Morley non ha dato alcun effetto.
Sebbene l'ipotesi della contrazione spiegasse con successo l'esito negativo dell'esperienza, era essa stessa indifesa contro l'accusa che il suo unico scopo fosse quello di sbarazzarsi delle difficoltà nello spiegare l'esperienza. Era troppo artificiale. Tuttavia, difficoltà simili sono sorte in altri esperimenti per rilevare il vento eterico. Alla fine, ha cominciato a sembrare che la natura sia entrata in una "cospirazione" contro l'uomo, che sia ricorsa alla cospirazione e che di tanto in tanto introduce dei nuovi fenomeni per annullare ogni fenomeno con cui una persona cerca di misurarsi.
E infine, è stato riconosciuto (sottolineato da Poincaré) che la completa segretezza è la legge di natura! Poincaré ha suggerito che in natura esiste una legge secondo la quale è impossibile rilevare il vento eterico in alcun modo, cioè è impossibile rilevare la velocità assoluta.

Esperimento di Michelson-Morleyè fondamentalmente finalizzato a confermare (o confutare) l'esistenza dell'etere mondiale rivelando il "vento eterico" (o il fatto della sua assenza).

Albert Abraham MICHAELSON 1852-1931

Un fisico americano di origine tedesca, noto per l'invenzione dell'interferometro di Michelson a lui intitolato e per le misurazioni di precisione della velocità della luce. Nel 1887 Michelson, insieme a E. W. Morley, condusse un esperimento noto come esperimento di Michelson-Morley. Premio Nobel per la Fisica nel 1907 "per la creazione di precisi strumenti ottici e studi spettroscopici e metrologici realizzati con il loro aiuto".

Edward Williams Morley1839 1923 ) - Fisico americano.

Il più famoso è stato il suo lavoro nel campo dell'interferometria, svolto in collaborazione con Michelson. In chimica, il risultato più alto di Morley è stato un accurato confronto delle masse atomiche degli elementi con la massa di un atomo di idrogeno, per il quale lo scienziato ha ricevuto riconoscimenti da diverse società scientifiche.

ESSENZA DI ESPERIENZA CONSIDERATA

L'essenza dell'esperimento di Michelson-Morley è ottenere un pattern di interferenza su un setup sperimentale e rivelare la minima desincronizzazione di due raggi sotto l'influenza del "vento dell'etere". In questo caso, l'esistenza dell'etere sarebbe dimostrata. A quel tempo, l'etere era inteso come un mezzo simile alla materia volumetrica distribuita, in cui la luce si propaga come vibrazioni sonore.

L'essenza dell'esperienza è la seguente. Un fascio di luce monocromatico, passando attraverso una lente collettrice, colpisce uno specchio semitrasparente B, inclinato di un angolo di 45 gradi, dove è diviso in due fasci, uno dei quali si muove perpendicolarmente alla direzione del presunto movimento del dispositivo relativo all'etere, l'altro parallelo a questo movimento. Alla stessa distanza L dallo specchio semitrasparente B, sono installati due specchi piani, C e D. I raggi di luce, riflettendosi da questi specchi, ricadono sullo specchio B, parzialmente riflessi, parzialmente penetrano attraverso di esso e cadono sul schermo (o telescopio) E.

Se l'interferometro è a riposo rispetto all'etere, il tempo trascorso dal primo e dal secondo raggio di luce sul loro percorso è lo stesso e due raggi coerenti nella stessa fase colpiscono il rivelatore. Di conseguenza, si verifica un'interferenza e si può osservare un punto luminoso centrale nel modello di interferenza, la cui natura è determinata dal rapporto delle forme del fronte d'onda di entrambi i fasci. Se l'interferometro si muove rispetto all'etere, il tempo trascorso dai raggi sul loro percorso risulta essere diverso. Lo spostamento previsto del modello di interferenza dovrebbe essere 0,04 della distanza tra le frange di interferenza.

La principale difficoltà incontrata consisteva nel ruotare il dispositivo senza creare distorsioni, mentre l'altra era la sua estrema sensibilità alle vibrazioni.

La prima di queste difficoltà è stata completamente eliminata installando il dispositivo su una massiccia pietra fluttuante nel mercurio; il secondo è stato superato aumentando il percorso della luce dovuto ai riflessi ripetuti fino ad un valore quasi dieci volte superiore all'originale.

La lastra di pietra aveva una superficie di circa 1,5 x 1,5 me uno spessore di 0,3 m. Poggiava su un galleggiante in legno a forma di anello con un diametro esterno di 1,5 m, un diametro interno di 0,7 me uno spessore di 0,25 m Il galleggiante è stato posto sul mercurio contenuto in un vassoio di ghisa dello spessore di 1,5 cm e tale che attorno al galleggiante fosse presente uno spazio libero di circa un centimetro. C'erano quattro specchi in ogni angolo della pietra. Una lastra di vetro parallela al piano era situata vicino al centro della pietra.

Le osservazioni sono state effettuate come segue. C'erano sedici segni equidistanti intorno al vassoio di ghisa. Il dispositivo è stato portato in rotazione molto lenta (una rivoluzione in sei minuti) e dopo pochi minuti, al momento del passaggio di uno dei segni, l'intersezione dei filamenti micrometrici è stata diretta verso la frangia di interferenza più luminosa. La rotazione era così lenta che poteva essere eseguita facilmente e con precisione. È stata rilevata la lettura della testa della vite del micrometro ed è stata fatta una spinta molto leggera e regolare per mantenere in movimento la pietra. Quando si supera il segno successivo, la procedura è stata ripetuta e tutto questo è continuato fino a quando il dispositivo non ha completato sei giri.

Nelle osservazioni di mezzogiorno, la rotazione era in senso antiorario e la sera in senso orario. I risultati dell'osservazione sono presentati graficamente in Fig. 5. La curva 1 corrisponde alle osservazioni di mezzogiorno, la curva 2 a quelle serali. Le linee tratteggiate mostrano un ottavo dell'offset teorico. Dalla figura è possibile concludere che se c'è uno spostamento dovuto al moto relativo della Terra e dell'etere luminifero, non può essere significativamente maggiore di 0,01 della distanza tra le strisce, che non corrisponde alle ipotesi iniziali.

CARATTERISTICHE SIGNIFICATIVE DELL'ESPERIMENTO

Quindi, osservando la loro configurazione per un anno, Michelson e Morley non hanno riscontrato alcun cambiamento nel modello di interferenza: calma eterea completa! Di conseguenza: il vento eterico e, quindi, l'etere non esiste. In assenza del vento eterico e dell'etere, in quanto tale, un conflitto insolubile tra la meccanica classica di Newton (che implica un certo sistema di riferimento assoluto) e le equazioni di Maxwell (secondo cui la velocità della luce ha un valore limite che non dipende sulla scelta del quadro di riferimento) divenne ovvio, il che alla fine portò alla nascita della teoria della relatività. L'esperimento di Michelson-Morley ha infine dimostrato che non esiste un "quadro di riferimento assoluto" in natura. L'esperimento di Michelson-Morley divenne una conferma fondamentale della teoria della relatività speciale. Le conclusioni di Michelson e Morley rimasero irremovibili anche dopo molte ripetizioni dell'esperimento condotto dalla fine del XIX secolo. ai giorni nostri.

Lo scienziato russo V.A. Atsyukovsky analizzò scrupolosamente i fondamenti sperimentali delle teorie della relatività di Einstein e arrivò alla seguente conclusione: "Analisi dei risultati di esperimenti condotti da vari ricercatori al fine di verificare le disposizioni di SRT e GR A. Einstein non esiste".

Questa conclusione si estende all'esperimento più famoso, l'esperimento di Michelson-Morley. Si noti che l'interferometro di Michelson-Morley era immobile rispetto alla Terra, solo la luce si muoveva. Gli autori credevano che sarebbero stati in grado di registrare l'influenza della velocità di movimento della Terra V \u003d 30 km / s rispetto al Sole sulla deviazione della frangia di interferenza della luce. Il calcolo è stato effettuato secondo la formula

Lo spostamento marginale atteso di 0,04 non è stato registrato. E per qualche motivo gli autori non hanno cercato il motivo della discrepanza tra teoria ed esperimento. Facciamolo per loro.

Poiché i fotoni hanno massa, la Terra per loro è un sistema di riferimento inerziale e il loro comportamento nel campo della sua gravità non dovrebbe differire dal comportamento di altri corpi con massa in questo campo, quindi dobbiamo sostituire nella formula sopra non la velocità di la Terra rispetto al Sole (V \u003d 30 km / s) e la velocità della superficie terrestre (V \u003d 0,5 km / s), formata dalla sua rotazione attorno al proprio asse. Quindi lo spostamento atteso della frangia di interferenza nell'esperimento di Michelson-Morley non sarà 0,04, ma molto meno

. (423)

Non sorprende, quindi, che lo strumento Michelson-Morley non abbia mostrato alcuno spostamento della frangia. E ora sappiamo il motivo: mancava la necessaria sensibilità (accuratezza).

Tuttavia, il Comitato per il Nobel ha rilasciato nel 1907 ad A. Michelson il Premio Nobel "Per la creazione di strumenti ottici di precisione e l'esecuzione di studi spettroscopici e metrologici con il loro aiuto". Aggiungiamo che l'interpretazione errata dell'esperimento di Michelson è stata la base sperimentale per le teorie errate della relatività di A. Einstein.

Ma cosa succederebbe se organizzassimo un simile esperimento in modo che la sorgente di luce e il dispositivo che registra lo spostamento della frangia di interferenza si muovano (ruotino) nel campo gravitazionale della Terra? In questo caso, le letture dello strumento vengono confrontate in assenza di rotazione dell'intera installazione e durante la sua rotazione. È immediatamente evidente che in assenza di rotazione dell'installazione, il principio di misurazione non differirà dal principio di misurazione nell'esperimento Michelson-Morley e il dispositivo non mostrerà alcuno spostamento della frangia di interferenza. Ma non appena l'installazione inizia a ruotare nel campo gravitazionale della Terra, dovrebbe apparire immediatamente uno spostamento della banda indicata. Ciò è spiegato dal fatto che mentre la luce va dalla sorgente al ricevitore, la posizione di quest'ultimo cambia nel campo gravitazionale terrestre rispetto alla sorgente, e il dispositivo deve registrare lo spostamento della banda indicata.

Sottolineiamo di nuovo: la posizione della sorgente e del ricevitore di segnali nell'esperimento di Michelson-Morley non cambia l'una rispetto all'altra nel campo gravitazionale terrestre, ma nell'esempio che abbiamo descritto, sì. Questa è la principale differenza tra questi esperimenti. La logica elementare descritta è confermata in modo convincente dall'esperienza di Sagnac. I risultati del suo esperimento contraddicono le letture dell'interferometro di Michelson-Morley, e questo fatto è messo a tacere e ostinatamente ignorato dai relativisti, dimostrando chiaramente che non sono interessati alla verità scientifica.

Abbiamo citato prove abbastanza forti dell'errore delle teorie della relatività di Einstein, quindi sorge involontariamente la domanda: come percepire ora il fatto che le teorie della relatività di Einstein giacciono alla base, come credono i relativisti, di tutte le conquiste della fisica nel XX secolo? Molto semplice! Tutti questi risultati sono il risultato degli sforzi di fisici principalmente sperimentali che hanno condotto esperimenti non con l'obiettivo di testare teorie fisiche, ma con l'obiettivo di ottenere un risultato tale che potesse essere utilizzato per scopi militari o in competizione per conquistare mercati per loro prodotti.

I teorici, ovviamente, hanno cercato di trovare una spiegazione per questi risultati, per sostenerli in qualche modo, ma queste spiegazioni si sono rivelate approssimative e superficiali. Il principale ostacolo nello spiegare le fondamenta profonde della materia e dell'universo era lo stereotipo del pensiero formato dalle teorie errate di Einstein e dall'insistenza dei suoi sostenitori nel difendere queste teorie dalla critica.

12.5. Come sono nati i pianeti del sistema solare

Analizziamo solo l'ipotesi sulla formazione dei pianeti del Sistema Solare, secondo la quale si sarebbero formati da una stella che volava vicino al Sole, che lo ha catturato con il suo campo gravitazionale (Fig. 228, a).

Figura: 228. a) - diagramma del movimento dei pianeti attorno al Sole; schema

coinvolgendo la stella A dalla forza gravitazionale del Sole (C)

in movimento orbitale

Questa ipotesi permette di trovare risposte alla maggior parte delle principali domande relative alla nascita dei pianeti.

L'analisi del processo di nascita dei pianeti del Sistema Solare inizierà con la formulazione delle domande principali, le cui risposte dovrebbero seguire da questa analisi.

1. Perché le orbite di tutti i pianeti sono quasi circolari?

2. Perché le orbite di tutti i pianeti si trovano quasi sullo stesso piano?

3. Perché tutti i pianeti ruotano attorno al Sole nella stessa direzione?

4. Perché le direzioni di rotazione dei pianeti (ad eccezione di Urano) attorno ai loro assi coincidono con le direzioni della loro rotazione attorno al Sole?

5. Perché i piani orbitali della maggior parte dei satelliti planetari sono vicini ai loro piani equatoriali?

6. Perché le orbite della maggior parte dei satelliti sono quasi circolari?

7. Perché la maggior parte delle lune e l'anello di Saturno ruotano attorno ai loro pianeti nella stessa direzione dei pianeti attorno al Sole?

8. Perché c'è un gradiente di densità dei pianeti?

9. Possiamo supporre che la regolarità del cambiamento di densità dei pianeti, mentre si allontanano dal Sole, sia simile al cambiamento di densità del Sole esistente, dal suo nucleo alla sua superficie?

10. Perché, con la distanza dei pianeti dal Sole, le loro densità prima diminuiscono e poi aumentano leggermente?

Abbiamo già dimostrato che la formazione delle principali particelle elementari: fotoni, elettroni, protoni e neutroni è governata dalla legge di conservazione del momento angolare (momento angolare), il cui modello matematico è la costante di Planck (219). Abbiamo chiamato questa legge la legge principale che governa la formazione del mondo materiale. Da ciò ne consegue che la stessa legge avrebbe dovuto governare il processo di nascita dei pianeti del sistema solare. Ora saremo convinti dell'elevata probabilità di connessione di questa ipotesi con la realtà.

Poiché i pianeti non hanno moti rettilinei, ma ruotano rispetto al Sole e rispetto ai loro assi, per descrivere queste rotazioni utilizzeremo un modello matematico della legge di conservazione del momento angolare.

E ora formuliamo un'ipotesi. I pianeti del Sistema Solare sono stati formati da una stella che ha sorvolato il Sole ed è stata catturata dal suo campo gravitazionale (Fig. 228, b, posizioni: 1, 2, 3, 4, 5 ...). Quando la stella era lontana dal Sole, quindi, muovendosi nello spazio, ruotava solo attorno al suo asse, che era parallelo (principalmente) all'asse di rotazione del Sole. È del tutto naturale che la stella possedesse un proprio momento angolare, la cui magnitudine non ci è nota. Tuttavia, sappiamo che l'assenza di forze esterne ha lasciato questo momento costante. Mentre si avvicinava al sole, la forza gravitazionale del sole iniziò ad agire sulla stella.

Supponiamo che questa stella abbia sorvolato il Sole a una distanza uguale alla distanza dal Sole al primissimo pianeta Mercurio. È abbastanza naturale che la forza gravitazionale del Sole (Fig. 228, b, posizioni: 2, 3, 4 ...) abbia portato questa stella in un movimento circolare attorno al Sole. Il presupposto successivo è che la direzione di rotazione della stella attorno al suo asse coincide con la direzione di rotazione della stella attorno al Sole. Di conseguenza, il momento angolare di rotazione della stella attorno al suo asse è stato aggiunto al momento angolare di rotazione attorno al Sole.

Poiché la stella era in uno stato di plasma, come il Sole, solo più piccolo del Sole in massa e dimensioni, sarebbe in grado di rimanere in orbita solo se la forza centrifuga di inerzia e la forza di gravità del Sole fossero uguali (Fig. . 228, b, posizione 5). Se questa uguaglianza non fosse, allora solo quella parte del plasma saldamente legato della stella (Fig.228, posizione 6), che garantiva l'uguaglianza tra la forza centrifuga di inerzia e la forza di gravità del Sole, poteva essere trattenuta nel formò la prima orbita. Il resto del plasma della stella iniziò ad allontanarsi dal Sole sotto l'influenza di una maggiore forza centrifuga di inerzia (Fig. 228, posizione 7). Nel processo di allontanamento dal Sole, la parte successiva di una struttura stabile iniziò a formarsi dalla parte sfuggente della stella, che la forza gravitazionale del Sole separò nuovamente dal plasma della stella e formò il secondo pianeta: Venere. La sequenza degli eventi descritti ha formato i pianeti attorno al Sole.

Ora è necessario dimostrare l'attendibilità dello scenario ipotetico descritto della nascita del sistema solare. Per fare ciò, raccoglieremo informazioni sullo stato attuale dei pianeti del sistema solare. In queste informazioni, è necessario includere le masse di tutti i pianeti e dei loro grandi satelliti, le densità di tutti i pianeti, i loro raggi, nonché i raggi orbitali, le velocità orbitali e le velocità angolari di rotazione dei pianeti rispetto ai loro assi. Questa informazione ci consentirà di trovare il momento angolare orbitale della stella nel momento in cui inizia a ruotare attorno al Sole. Una stella che si allontana dal Sole a causa del fatto che la forza centrifuga di inerzia è maggiore della forza di gravità del Sole lascerà tanta massa di plasma nelle orbite dei pianeti esistenti quanta ne hanno ora allo stato solido insieme a i loro satelliti.

È del tutto naturale che il momento angolare totale di tutti i pianeti moderni sia uguale al momento angolare della stella nel momento in cui inizia il suo movimento orbitale attorno al Sole (Fig. 228, b, posizione 5).

Quindi, diamo informazioni di base sul Sole e sui suoi pianeti. Il sole ha massa ... Il suo raggio è uguale e la sua densità ... La velocità angolare di rotazione del Sole attorno al suo asse è ... È noto che la somma delle masse di tutti i pianeti e dei loro satelliti è quasi 1000 volte inferiore alla massa del Sole. Sotto, in tabella. 61 mostra le masse dei pianeti del sistema solare e le loro densità.

Tabella 61. Masse dei pianeti e dei loro satelliti e densità planetarie

Pianeti	Pesi, kg	Densità,
1. Mercurio
2 venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno
9. Plutone
Totale

Abbiamo preso le informazioni di base sui parametri dei pianeti su Internet: Astronomia + Astronomia per dilettanti + Sistema solare + nomi dei pianeti + pianeta in numeri. Si è scoperto che i compilatori di queste informazioni di riferimento hanno commesso una serie di errori. Ad esempio, secondo i loro dati, i raggi orbitali di Giove e Saturno sono gli stessi, mentre il raggio orbitale di Nettuno, espresso in unità astronomiche, differisce dalla sua magnitudine, espressa in chilometri. Ci sembra che l'ipotesi pubblicata interesserà gli astronomi - professionisti e loro, in possesso di informazioni più accurate, raffineranno i risultati dei nostri calcoli.

Prestiamo attenzione alla sequenza dei cambiamenti nella densità dei pianeti. Quelli di loro che sono più vicini al Sole hanno una densità maggiore. Quando i pianeti si allontanano dal Sole, la loro densità prima diminuisce e poi aumenta di nuovo. La densità più piccola è su Saturno e la più grande è sulla Terra. È sorprendente che il Sole, essendo in uno stato di plasma, abbia una densità ( ) è più grande di quella di Giove, Saturno e Urano, che sono allo stato solido.

Si ritiene che Saturno sia composto principalmente da idrogeno solido ed elio. Oltre all'idrogeno e all'elio, Nettuno e Plutone contengono altri elementi chimici.

Se assumiamo che tutti i pianeti siano stati formati da una stella, allora dovrebbe avere un gradiente di densità approssimativamente uguale a quello formato nei pianeti formati successivamente. Il nucleo di una stella era costituito da elementi chimici più pesanti, nati nel corso della sua vita ed evoluzione e discesi al centro dalle sue forze gravitazionali. Il fatto che Saturno, con la sua densità più bassa, sia costituito principalmente da idrogeno, fa supporre che l'idrogeno, come principale fonte di reazioni termonucleari, occupasse la regione centrale della stella, in cui avvengono esplosioni termonucleari. La maggior parte degli elementi chimici pesanti che nascono in questo caso vengono spinti dalla forza di gravità della stella al suo nucleo e una parte più piccola viene espulsa dalle esplosioni verso la superficie della stella.

Quanto sopra ci induce anche a supporre che il Sole moderno abbia anche un gradiente di densità con la sequenza che ha il gradiente di densità della sequenza di pianeti (Tabella 40). Ne consegue che le reazioni termonucleari si verificano approssimativamente nella regione sferica centrale del Sole e le protuberanze sulla sua superficie sono le conseguenze di queste esplosioni.

Se l'ipotesi descritta di un cambiamento nella densità di una stella in uno stato di plasma è vicina alla realtà, allora la differenza tra la forza centrifuga e la forza gravitazionale del Sole che agisce su una stella che passa avrebbe dovuto ritardare, prima di tutto, che parte del suo plasma che ha la densità più alta e significa il legame più forte tra le molecole degli elementi chimici. La parte più leggera del plasma, con meno legame tra le molecole degli elementi chimici, deve essere rimossa dal Sole dalla forza centrifuga di inerzia, che è maggiore della forza gravitazionale del Sole. La probabilità di un tale scenario è confermata dal flusso e riflusso negli oceani della Terra, formato dalla forza gravitazionale della Luna, che è equivalente alla forza di inerzia.

Certo, l'acqua non è un plasma, ma la sua fluidità risulta essere sufficiente a rispondere a un cambiamento nell'intensità della forza gravitazionale della Luna quando la distanza tra la superficie dell'oceano e la Luna cambia solo del 3,3%.

I raggi dei pianeti e i raggi delle loro orbite, nonché le velocità angolari di rotazione dei pianeti rispetto ai loro assi e rispetto al Sole e le velocità orbitali dei pianeti. Sono presentati nelle tabelle 62, 63.

Tabella 62. Raggi dei pianeti e raggi delle loro orbite

Pianeti	Raggi dei pianeti, m	Raggi di orbita, m
1. Mercurio
2. Venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno
9. Plutone

Nella tabella sono presentate le forze centrifughe orbitali di inerzia e le forze gravitazionali del Sole che agiscono sui pianeti moderni. 64. La loro uguaglianza è una prova della stabilità delle orbite (Tabella 64).

Tabella 64. Velocità dei pianeti

Pianeti	Velocità angolari proprie, rad / s	Velocità angolari orbitali, rad / s	Velocità orbitale, m / s
1. Mercurio
2. Venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno
9. Plutone

È del tutto naturale che nella prima orbita, che ha iniziato a formare la stella che veniva dallo spazio al Sole, fosse rimasta solo quella parte del suo plasma, che garantiva l'uguaglianza tra la forza di gravità del Sole e la forza centrifuga di inerzia (Tabella 65). È anche ovvio che una tale separazione del plasma della stella è iniziata proprio all'inizio della sua rotazione rispetto al Sole, quindi la velocità orbitale del plasma che rimane nella prima orbita potrebbe diminuire.

Tabella 65. Forze centrifughe di inerzia e gravitazionali

pianeti moderni

Pianeti
1. Mercurio
2. Venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno
9. Plutone

È anche naturale che le forze gravitazionali di quella parte del plasma che è rimasta nella prima orbita formino da essa una formazione sferica, simile alla forma del moderno pianeta Mercurio (Fig. 228, b, posizione 6).

Pertanto, una formazione sferica con una densità sufficientemente alta è rimasta nella prima orbita e il resto del plasma della stella si è allontanato dal Sole per la forza centrifuga dell'inerzia. Di conseguenza, dal plasma sfuggente, le forze di gravità hanno formato una seconda porzione di plasma con una massa che garantisce l'uguaglianza tra la forza di gravità del Sole e la forza di inerzia. Il secondo pianeta, Venere, si è formato da questa porzione e il plasma rimanente dell'ex stella ha continuato la sua distanza dal Sole. Il nostro pianeta è stato quindi formato da esso e un altro oggetto, che ora chiamiamo Luna, separato dalla parte sfuggente del resto della stella. Pertanto, le porzioni con una densità maggiore sono state gradualmente rilasciate dal plasma dell'ex stella.

Arrivò il momento in cui una parte della sfera con la massima quantità di idrogeno, che forniva le reazioni termonucleari della stella, si separò e si formarono prima Giove e poi Saturno.

Il plasma rimanente aveva meno idrogeno e elementi chimici più pesanti che erano stati lanciati dalle esplosioni nucleari sulla superficie della stella durante la sua normale attività. Di conseguenza, la densità dei pianeti più distanti è aumentata.

Ovviamente, il processo di separazione di ciascuna porzione del plasma stellare è molto complicato. Qui le forze di connessione tra le molecole di elementi chimici e i loro ammassi, le forze interne di gravità della stella, le forze centrifughe di inerzia della rotazione della stella attorno al suo asse, le forze centrifughe orbitali di inerzia e le forze di gravità di l'atto del sole. Tuttavia, lo stato plasmatico della materia della stella porta al fatto che la forza gravitazionale del Sole ritarda in orbita, prima di tutto, quella parte di essa che ha la densità più alta, poiché le forze che uniscono questa parte sono maggiori delle forze che agire negli strati meno densi della stella. Nella parte sfuggente della stella, le forze di gravità formeranno nuovamente un nucleo da quegli elementi chimici che sono più vicini al suo centro.

Dallo schema descritto della formazione dei pianeti, otteniamo immediatamente una risposta alla domanda sulle ragioni del loro movimento su un piano e sulla coincidenza delle loro rotazioni (escluso Urano) rispetto ai loro assi e rispetto al Sole con la direzione di rotazione del Sole rispetto al suo asse.

È del tutto naturale che la formazione dei satelliti planetari sia una conseguenza dello stato plasmatico delle parti della stella che si allontanano dal Sole. Alcune di queste parti sono state separate da quella parte del plasma della stella, che, dopo aver rilasciato una parte da se stessa per formare un pianeta, allontanandosi dal Sole, ha perso un po 'del suo plasma. Il fatto che la Luna sia meno densa della Terra supporta questa ipotesi.

Per quanto riguarda la rotazione inversa di Urano attorno al suo asse, le ragioni possono essere diverse e devono essere analizzate.

Quindi, il processo descritto di formazione dei pianeti è possibile se una porzione del plasma della stella arriva a ciascuna orbita, la cui forza centrifuga è maggiore della forza gravitazionale del Sole. Come posso verificarlo?

Abbiamo già notato il ruolo della legge di conservazione del momento cinetico. Prima di tutto, la massa totale di tutti i pianeti e dei loro satelliti deve essere uguale alla massa della stella da cui sono stati formati. Inoltre, il valore totale del momento angolare di tutti i pianeti esistenti e dei loro satelliti dovrebbe essere uguale al momento angolare della stella al momento dell'inizio della sua rotazione rispetto al Sole (Fig.228, b, posizione 5). Entrambe queste quantità sono facili da calcolare. I risultati di questi calcoli sono presentati nelle tabelle 65-66. Non ci resta che dare spiegazioni sulla metodologia di questi calcoli.

Tabella 65. Momenti cinetici dei pianeti moderni

Pianeti	Proprio tirerà. momenti,	L'orbitale lancerà. momenti,
1. Mercurio
2. Venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno
9. Plutone

Le informazioni presentate in tabella. 40, ottenuto dai dati di riferimento per i pianeti del sistema solare. I valori delle velocità angolari di rotazione dei pianeti attorno ai propri assi e attorno al Sole (Tabella 63), necessari per calcolare i momenti angolari di rotazione dei pianeti attorno ai loro assi e attorno al Sole, sono stati presi da Internet .

Tabella 66. Momenti cinetici dei pianeti moderni

Pianeti	Orbital lancerà. momenti,	Il generale lancerà. momenti,
1. Mercurio
2. Venere
3. Terra
4. Marte
5. Giove
6. Saturno
7. Urano
8. Nettuno
9. Plutone
Totale

Prestiamo attenzione al fatto che i pianeti hanno forme prossime a sferiche, quindi i loro momenti di inerzia rispetto ai loro assi di rotazione sono determinati dalla formula ... La prossima informazione importante (Tabella 65): i momenti angolari orbitali di tutti i pianeti sono diversi ordini di grandezza maggiori del loro momento angolare attorno ai loro assi. Di conseguenza, per calcoli approssimativi, è sufficiente prendere i momenti cinetici totali di tutti i pianeti, pari ai loro valori orbitali.

Per l'esperimento Michelson-Morley è stato utilizzato un apparato, il cui diagramma è mostrato in Fig. 15.2. Le parti principali del dispositivo: sorgente luminosa A, una lastra di vetro traslucida argentata B, due specchi C ed E. Tutto questo è fissato rigidamente su una lastra pesante. Gli specchi C ed E sono stati posti alla stessa distanza L dalla piastra B. La piastra B divide il fascio di luce incidente in due, perpendicolari l'uno all'altro; sono diretti agli specchi e riflessi di nuovo sulla piastra B. Dopo essere passati di nuovo attraverso la piastra B, entrambi i raggi sono sovrapposti l'uno sull'altro (D e F). Se il tempo di transito della luce da B a E e ritorno è uguale al tempo di transito da B a C e ritorno, allora i fasci emergenti D ed F saranno in fase e si amplificheranno reciprocamente; se questi tempi differiscono anche leggermente, si verifica uno sfasamento nei raggi e, di conseguenza, un'interferenza. Se il dispositivo è "a riposo" nell'etere, i tempi sono esattamente uguali e se si muove a destra con velocità e, allora apparirà una differenza di tempo. Vediamo perché.

Per prima cosa, calcoliamo il tempo di transito della luce da B a E e ritorno. Lascia che il tempo "là" sia uguale a t 1 e il tempo "indietro" sia uguale a t 2. Ma mentre la luce si sposta da B allo specchio, il dispositivo stesso andrà a una distanza ut 1, quindi la luce dovrà percorrere il percorso L + ut 1 ad una velocità di c. Questo percorso può quindi essere indicato come ct 1, quindi,
ct 1 \u003d L + ut 1 oppure t 1 \u003d l / (c - u)
(Questo risultato diventa evidente se si tiene conto che la velocità della luce rispetto al dispositivo è c - u; allora solo il tempo è uguale alla lunghezza L diviso c - u). Allo stesso modo, è possibile calcolare t2. Durante questo tempo, la lastra B si avvicinerà alla distanza ut 2, quindi la luce sulla via del ritorno dovrà passare solo L - ut 2. Poi
ct 2 \u003d L -ut 2 oppure t 2 \u003d l / (c + u)
Il tempo totale è
t 1 + t 2 \u003d 2 Lc / (c 2 - u 2);
è più conveniente scriverlo nel modulo

E ora calcoliamo per quanto tempo t 3 la luce passerà dalla piastra B allo specchio C.Come prima, nel tempo t 3 lo specchio C si sposterà a destra di una distanza ut 3 (in posizione C), e la luce passerà distanza ct 3 lungo l'ipotenusa aC. Segue un triangolo rettangolo
(ct 3) 2 \u003d L 2 + (ut 3) 2,
o
L 2 \u003d c 2 t 2 3 - u 2 t 2 3 \u003d (c 2 - u 2) t 2 3,
da dove
t 3 \u003d l / √ (c 2 - u 2)

C'è una sottigliezza tecnica qui: e se le lunghezze L non fossero esattamente uguali? Dopo tutto, non raggiungerai mai l'uguaglianza esatta. In questo caso, devi solo ruotare il dispositivo di 90 °, posizionando l'aereo nella direzione del movimento e BE - attraverso. La differenza di lunghezza cessa quindi di avere un ruolo, e resta solo da osservare lo spostamento delle frange di interferenza quando lo strumento viene ruotato.

Durante l'esperimento, Michelson e Morley hanno posizionato il dispositivo in modo che il segmento BE risultasse essere parallelo al moto della Terra nella sua orbita (a una certa ora del giorno e della notte). La velocità orbitale è di circa 30 km / sec e la “deriva dell'etere” in certe ore del giorno o della notte e in certi periodi dell'anno dovrebbe raggiungere questo valore. Il dispositivo era abbastanza sensibile da rilevare un tale fenomeno. Ma non è stata trovata alcuna differenza di tempo: la velocità del movimento della Terra attraverso l'etere era impossibile da rilevare. Il risultato del test era zero.

Era misterioso. Questo era allarmante. La prima idea fruttuosa di come uscire dall'impasse è stata avanzata da Lorenz. Ha ammesso che tutti i corpi materiali si contraggono durante il movimento, ma solo nella direzione del movimento. Quindi, se la lunghezza di un corpo a riposo è Lo, allora la lunghezza di un corpo che si muove con velocità u (chiamiamolo L ||, dove il segno || indica che il movimento avviene lungo la lunghezza del corpo) è data dal formula

Se questa formula viene applicata all'interferometro di Mankelson-Morley, la distanza da B a C rimarrà la stessa e la distanza da B a E sarà ridotta a L√ (1 - u 2 / c 2). Pertanto, l'equazione (15.5) non cambierà, ma L nell'equazione (15.4) cambierà in conformità con (15.6). Di conseguenza, otteniamo

Confrontando questo con (15.5), vediamo che ora t 1 + t 2 \u003d 2t 3. Pertanto, se il dispositivo si contrae davvero come abbiamo suggerito, diventa chiaro perché l'esperimento di Michelson-Morley non ha dato alcun effetto.

Sebbene l'ipotesi della contrazione spiegasse con successo l'esito negativo dell'esperienza, essa stessa era indifesa contro l'accusa che il suo unico scopo fosse quello di sbarazzarsi delle difficoltà nello spiegare l'esperienza. Era troppo artificiale. Tuttavia, difficoltà simili sono sorte in altri esperimenti per rilevare il vento eterico. Alla fine, ha cominciato a sembrare che la natura sia entrata in una "cospirazione" contro l'uomo, che sia ricorsa alla cospirazione e che di tanto in tanto introduce dei nuovi fenomeni per annullare ogni fenomeno con cui una persona cerca di misurarsi.

E infine, è stato riconosciuto (come sottolineato da Poincaré) che la cospirazione completa è la legge della natura! Poincaré ha suggerito che in natura esiste una legge secondo la quale è impossibile rilevare il vento eterico in alcun modo, cioè è impossibile rilevare la velocità assoluta.

Prima di entrare nei dettagli dell'interferometro di Michelson, guardiamolo dall'alto e proviamo a capire a cosa porta la sottovalutazione dell'effetto dell'aberrazione della luce.
A sinistra in Fig. 1 mostra il percorso completo dei raggi di luce, a destra nella stessa figura c'è uno schema semplificato adottato dalla scienza moderna. Nella figura a destra si vede la base quadrata dello strumento, su cui è fissata la sorgente luminosa, un sistema di specchi che riflettono ripetutamente il fascio luminoso, e uno strumento ottico (Michelson lo chiamò "telescopio") per l'osservazione dell'immagine di interferenza. È necessario un sistema di specchi per aumentare il percorso ottico dei raggi interferenti, che è direttamente correlato alla differenza di fase. Tuttavia, gli specchi non sono di fondamentale importanza: possono essercene più o meno.

Figura: uno. Percorso dei raggi luminosi in un interferometro di Michelson... Nella figura a destra, il raggio 1 della sorgente luminosa 0 si propaga nella direzione del moto terrestre; il raggio 2 è il raggio 1 riflesso dallo specchio C. Il raggio 3, riflesso dallo specchio A, diventa il raggio 4. Come notato da Michelson, il percorso ottico dei raggi 1-2 non è uguale al percorso ottico dei raggi 3-4. Pertanto, incontrandosi nel punto B, daranno delle frange di interferenza, la cui distanza è proporzionale alla differenza di percorso dei fasci 1-2 e dei fasci 3-4. In questo tradizionale schema, che è riprodotto in tutti i libri di testo che parlano dell'esperimento di Michelson-Morley, l'angolo di aberrazione è in realtà l'angolo α. L'effetto dell'aberrazione è paragonato all'effetto di "deriva" di un raggio luminoso in una direzione o nell'altra, a seconda del movimento della sorgente o del ricevitore. Purtroppo, nella scelta del segno della deviazione del raggio 3, è stato commesso un errore: nel diagramma il raggio 3 è deviato a destra, in realtà dovrebbe deviare a sinistra (raggio 3 ").

Nei libri di testo scolastici, l'aberrazione è spiegata attraverso i getti d'acqua obliqui che la pioggia lascia sui finestrini laterali di un'auto in movimento. Questi getti formano un angolo acuto con la direzione del vettore di movimento del veicolo. Immagina infatti di essere seduto all'interno di un'auto che si muove lungo la strada. Le gocce di pioggia sui finestrini laterali dell'interno dell'auto disegnano linee oblique, mentre si forma un triangolo di velocità: una gamba orizzontale v 1 - velocità del veicolo; gamba verticale v 2 - la velocità della caduta dall'alto verso il basso. Allora l'ipotenusa di questo triangolo è la somma vettoriale di queste due velocità. Ecco come appare l'effetto di aberrazione.
Secondo questo fenomeno, gli astronomi, quando osservano le stelle, ruotano leggermente i loro telescopi nella direzione del movimento della Terra. Altrimenti, la parte del fronte d'onda che è entrata nella lente del telescopio non raggiungerà il suo oculare. Inoltre, l'entità dell'aberrazione dipende dalla posizione della stella nel cielo notturno. Le stelle che sono direttamente sopra la nostra testa, durante l'anno descrivono un cerchio regolare con un raggio angolare di deviazione di aberrazione α \u003d 20,45 ". Le stelle situate ad una certa distanza angolare dallo zenit descrivono un'ellisse. Stelle all'orizzonte, cioè situate in il piano dell'eclittica (orbita terrestre), oscilla in linea retta con la stessa deviazione angolare ± α.

Figura: 2. L'essenza dell'effetto di aberrazione della luce... Una stella, la cui direzione si trova ad angolo retto rispetto al piano dell'orbita terrestre, risulta essere spostata nella direzione del moto terrestre di un angolo α \u003d 20,45 ". Pertanto, il tubo del telescopio deve essere inclinato ad angolo α alla direzione verticale. L'effetto dell'aberrazione è spiegato dal fatto che il fascio di luce che entra nella lente del telescopio nel punto E, dovrebbe raggiungere l'oculare nel punto NELin modo che possa essere visto da un osservatore terreno. Viene determinato l'angolo di inclinazione α somma vettoriale di due velocità - velocità della luce c e la velocità della Terra in orbita v, in modo che la velocità della luce all'interno del tubo del telescopio ( c ") sul segmento AC è determinato dalla formula pitagorica, i.e. di la classica formula di addizione della velocità - (c² – v²) ½ (Queste spiegazioni sono prese in prestito da un articolo che ho scritto in precedenza L'argomento principale contro la teoria della relatività).

Nella prima parte di questo lavoro, è stato ripetutamente sottolineato che la corretta comprensione dell'esperimento Michelson-Morley deriva dalla considerazione della natura ondulatoria della luce - e in effetti è così. Tuttavia, va anche ricordato che il fenomeno dell'aberrazione può essere osservato anche sull'esempio di oggetti puntiformi. Non dobbiamo dimenticare che J. Bradley, lo scopritore dell'aberrazione, secondo la teoria ottica di Newton, rappresentava la luce sotto forma di corpuscoli.
Quindi, negli esempi con un telescopio o un'auto, quello in movimento è ricevitore... Ripetiamo, se i raggi di una stella o le gocce di pioggia cadono verticalmente verso il basso, quindi a causa del movimento del ricevitore, si forma un angolo acuto α, che verrà depositato dalla normale al lato nella direzione di movimento del ricevitore... Ebbene, cosa succede se si muove fonte? Immagina che una fontana sia installata nel corpo di un'auto, il cui getto è diretto verticalmente verso l'alto. Quando l'auto è in movimento, questo getto devia naturalmente all'indietro. Pertanto, l'angolo di aberrazione α, quando la sorgente luminosa si sposta, deve essere messo da parte dalla normale a lato opposto sul vettore velocità della sorgente.
Così, in Fig. 1 raggio 3 dalla sorgente di luce 0 non andrà verso il punto A, ma verso il punto D. Michelson si è sbagliato. Nella sua testa c'era l'immagine di un fiume con due barche che si muovevano lungo e attraverso la corrente. È stato per questa immagine che ha calcolato il tempo di percorrenza dei raggi nel dispositivo e ha ottenuto la differenza di fase. Ma questo non esaurisce i difetti del suo disegno e, di conseguenza, i calcoli.
Esternamente, il modello di Michelson del percorso del raggio nell'interferometro, preso dal lavoro (vedere la figura a destra), assomiglia a un disegno dell'ottica geometrica, quando tutti gli angoli di riflessione sono uguali agli angoli di incidenza. Ma in presenza di aberrazione, questa legge viene violata. Un raggio di luce che cade su uno specchio semitrasparente con un angolo di 45 ° non verrà più riflesso con lo stesso angolo, ma con un angolo diverso: 45 ° + α. Di conseguenza, in caso di movimento rapido della sorgente, del ricevitore e del sistema di specchi, non è più possibile utilizzare le leggi ottica geometricavalido solo per stazionario Astuccio.
In un sistema in movimento, il concetto di "percorso ottico" viene modificato. In questo caso, è necessario tenere conto dell'effetto dell'aberrazione e dell'effetto Doppler, che non vengono presi in considerazione nell'ottica delle sorgenti luminose fisse e dei sensori di ricezione. Il percorso del raggio tradizionale in un interferometro non è adatto per il calcolo della differenza di fase, che è responsabile del modello di interferenza. È stato preso direttamente dall'esempio di Michelson di barche spazzate via da un fiume. Con i raggi di luce, la situazione è completamente diversa. Si diffondono in un mezzo etereo stazionario, mentre la sorgente ei ricevitori di vibrazioni luminose si muovono.
Prima di addentrarci nei dettagli dell'interferometro e nello schema dell'esperimento, vediamo cosa è successo il giorno prima. A tal fine, citeremo un estratto da un articolo di Michelson e Morley, scritto sulla base dell'esperimento nel 1887.
"Secondo Fresnel", scrivono gli autori, "nella teoria ondulatoria, in primo luogo si presume che l'etere sia a riposo, con l'eccezione dell'interno di mezzi trasparenti, in cui, in secondo luogo, si considera che si muova a una velocità inferiore alla velocità del mezzo in relazione a ( n² - 1) / n², dove n è l'indice di rifrazione. Queste due ipotesi forniscono una spiegazione completa e soddisfacente per l'aberrazione. La seconda ipotesi, nonostante la sua apparente non plausibilità, dovrebbe essere considerata pienamente dimostrata, in primo luogo, dal notevole esperimento di Fizeau e, in secondo luogo, dalla nostra stessa ricerca. La verifica sperimentale della prima ipotesi è lo scopo di questo lavoro.
Se la Terra fosse un corpo trasparente, quindi, tenendo conto degli esperimenti appena citati, sarebbe probabilmente possibile supporre che l'etere intermolecolare sia a riposo nello spazio, nonostante il moto orbitale della Terra; ma non abbiamo il diritto di estendere le conclusioni di questi esperimenti a corpi opachi. Tuttavia, non ci possono essere dubbi sul fatto che l'etere possa passare attraverso i metalli. Lorenz utilizza un tubo manometro a mercurio come illustrazione. Quando il tubo è inclinato, l'etere nello spazio sopra il mercurio viene certamente spinto fuori da lì, poiché non è comprimibile. Ma ancora una volta, non abbiamo il diritto di presumere che esca completamente liberamente, e se ci fosse una certa resistenza, anche se debole, non potremmo, ovviamente, credere che un corpo opaco, come la Terra nel suo insieme, fornisca il libero passaggio di etere attraverso tutta questa massa. Ma, come giustamente rileva Lorenz, “tuttavia, a mio avviso, in questa materia, che è anche importante, è meglio non lasciarsi guidare da considerazioni basate sulla plausibilità o semplicità di un'ipotesi, ma rivolgersi all'esperienza per imparare a riconoscere lo stato di quiete o movimento in cui si trova l'etere sulla superficie della Terra.
Nell'aprile 1881 fu proposto e testato un metodo per risolvere questo problema.
Quando si ricava la formula per la quantità misurata, è stata trascurata l'influenza del moto della Terra attraverso l'etere sul percorso del raggio perpendicolare a questo movimento. La discussione di questa omissione e dell'intero esperimento è oggetto di un'analisi molto approfondita di GA Lorentz, che ha scoperto che questo effetto in nessun caso può essere trascurato. Di conseguenza, in realtà, il valore da misurare è solo la metà del valore stimato, e poiché quest'ultimo era già appena al di là dell'errore sperimentale, le conclusioni tratte dai risultati dell'esperimento potevano essere messe in discussione abbastanza a fondo. Tuttavia, poiché la parte principale della teoria è fuori dubbio, si è deciso di ripetere l'esperimento con tali modifiche che darebbero fiducia che il risultato teorico è abbastanza grande da non essere nascosto da errori sperimentali ".

“Anche Fresnel, nella lettera sopra citata, in cui è stato introdotto il concetto di coefficiente di trascinamento, ha dimostrato che l'adozione del valore k = (n² - 1) / n² permette di spiegare l'assenza dell'influenza del moto terrestre su alcuni fenomeni ottici, anche se si riconosce l'immobilità dell'etere, ie. rifiuta esplicitamente l'estensione del principio di relatività all'elettrodinamica. In futuro, la questione del coefficiente di resistenza diventa il punto centrale della teoria. Riconoscendo che le premesse iniziali di Fresnel (diversa densità di etere in corpi diversi con la stessa elasticità) non sono sufficientemente comprovate, i ricercatori successivi hanno cercato di fornire un'interpretazione dinamica dell'effetto di trascinamento sulla base di altri modelli.
Stokes ha notato che il coefficiente di Fresnel può essere ottenuto se assumiamo che tutto l'etere si muova all'interno del corpo, e l'etere che entra nella Terra o in un altro corpo dalla parte anteriore viene immediatamente compresso, e l'etere che lascia dietro il corpo viene scaricato.

Da ciò diventa chiaro che Michelson e Morley hanno effettivamente testato esattamente questa idea di Stokes, che anche Lorenz preferiva. Secondo il modello di Fresnel, l'etere non causa alcun vento: i corpi fisici creano una disomogeneità nella densità dell'etere, che si muove intorno al Sole alla velocità orbitale della Terra, ma l'etere stesso è a riposo. Frankfurt e Frank hanno giustamente notato che se lo si accetta, significa "rifiutarsi esplicitamente di estendere il principio di relatività all'elettrodinamica". Nel frattempo, quando si discusse di questo grave problema, il principio di relatività totale era già stato proclamato da Mach. Coloro che erano d'accordo con lui passavano automaticamente alle posizioni di Stokes e Lorentz, che aderivano a un concetto non nuovo.
Secondo i vecchi concetti, la Terra, quando si muove intorno al Sole, dovrebbe essere spinta dal mezzo etereo, proprio come una palla volante viene spinta dall'aria. Non importa quanto sia scaricato l'etere a causa dell'attrito, la Terra e altri pianeti prima o poi dovranno cadere sul Sole. Tuttavia, gli astronomi non hanno notato alcun rallentamento nel loro movimento: ogni anno successivo è esattamente uguale a quello precedente. La questione era aggravata dal fatto che i fisici avevano stabilito che la luce è un'oscillazione di un campo elettrico e magnetico diretto perpendicolare al fascio di propagazione. Si è scoperto che tale trasversale le fluttuazioni sono possibili solo in assolutamente solido corpo. Questo significa che i pianeti e tutti gli altri corpi si muovono in modo solido? Assurdo!
All'epoca di Michelson non c'erano oggetti che potessero servire da modello per questo tipo di movimento. Oggi la conoscenza del mondo si è ampliata in modo significativo. Studiando la fisica dei semiconduttori, sono stati scoperti meccanismi che consentono di simulare la situazione sopra descritta. Ad esempio, a basse temperature nel germanio, il cosiddetto eccitoni... Questi quasiparticelle muoversi in un semiconduttore senza trasferire la sostanza semiconduttrice.
Pertanto, le eccitazioni energetiche si formano in un solido, che sono analoghi agli atomi di idrogeno e sono descritte dalle caratteristiche corrispondenti: il raggio di Bohr dell'orbita, la quantità di moto, la massa, ecc. biexcitons - analogo dell'elio, trieccitoni - analogo del litio. I fisici hanno scoperto liquido eccitonicoche sta per gocce; le gocce possono essere evaporate. In breve, fisica dello stato solido si occupa di meccanica super sostanze, che si basa sulla sostanza ordinaria.
Tuttavia, anche ai tempi di Michelson, molti fisici dal pensiero costruttivo credevano che gli atomi e le molecole di materia ordinaria fossero formati da vortici o da alcune eccitazioni più complesse del mezzo etereo. Ad esempio, J.J. Thomson ha cercato di modellare l'elettrone e l'atomo usando vortici e tubi di Faraday (vedi. Materia ed etere , Elettricità e materia e utile anche da leggere). I fisici come lui capivano perfettamente che nessun "vento eterico" poteva essere registrato. La terra e tutto ciò che contiene (accendi l'interferometro di Michelson) vola nello spazio proprio come un'onda scivola sulla superficie dell'oceano.
È difficile dire perché l'esperimento di Michelson-Morley abbia fatto una così forte impressione sui relativisti. Dopotutto, anche Mascar, dopo aver condotto una vasta serie di esperimenti nel 1869-1874. ha concluso: "I fenomeni di riflessione della luce, diffrazione, doppia rifrazione e rotazione del piano di polarizzazione non sono ugualmente in grado di rivelare il movimento di traslazione della Terra quando usiamo la luce del Sole o una sorgente terrestre". La domanda è: perché era necessario aspettarsi qualcosa di straordinario dallo schema di interferenza, ottenuto nel setup di Michelson? Frankfurt e Frank ricordano che oltre al già citato Miller, che ottenne un risultato positivo, esperimenti simili furono condotti da Rayleigh (1902) e Bres (1905), che confermarono il già negativo risultato di Michelson. È chiaro che la discrepanza nell'interpretazione degli esperimenti, il grado di incomprensione e la sfiducia nei risultati empirici dipende in gran parte dalla visione del mondo del fisico.
Si può parlare a lungo delle differenze nell'approccio epistemologico dei formalisti-fenomenisti e dei razionalisti-costruttivisti. Ma ora è importante capire che la visione del mondo di Lorentz gravitava verso la prima e quella di J.J. Thomson verso la seconda. Nella sua teoria elettronica, Lorentz, a differenza di J.J. Thomson, rappresentava l'elettrone come un punto matematico e non si scervellava la sua struttura interna. Credeva anche che gli atomi di una sostanza esistessero da soli e il mezzo eterico - da solo. Il suo pensiero è permeato di simbolismo astratto, in esso è stato dato poco spazio alle rappresentazioni visive. La fisica del fenomeno si è persa dietro lunghi calcoli matematici.
L'esperimento di Hippolyte Louis Fizeau (1819 - 1896), condotto nel 1851 e ripetuto da Michelson nel 1886, riguardava la determinazione della velocità della luce in un mezzo in movimento. Una configurazione sperimentale semplificata è simile a quella mostrata in FIG. 16 tratto dal libro.

FIGURA. 16. Luce dalla sorgente L , dividendosi in due fasci, passa attraverso un tubo attraverso il quale l'acqua scorre ad una velocità u... A causa della differenza nel percorso dei raggi nel punto E appaiono frange di interferenza che possono essere spostate cambiando la direzione della velocità u... In teoria, la velocità risultante dovrebbe essere trovata dalla formula elementare per l'aggiunta di due velocità: V \u003d c "± udove c "\u003d c / n è la velocità della luce in un mezzo con un indice di rifrazione n... Tuttavia, l'esperimento ha dimostrato che questa formula non è adatta per il calcolo V.

Ricordiamo che se la velocità della luce nel vuoto è indicata con c, quindi in un mezzo con un indice di rifrazione n diminuirà: c "\u003d c / n... Nell'aria, come nel vuoto, è uguale a c "\u003d c \u003d 300.000 km / s, poiché l'indice di rifrazione dell'aria è n vicino a uno; per l'acqua n \u003d 1,33 e c " \u003d 225.000 km / s e per un diamante n \u003d 2,42 e c " \u003d 124.000 km / s. Risulta che più denso è il mezzo, minore è la velocità della luce (la densità di un diamante è 3,5 volte superiore a quella dell'acqua). In acustica, in generale, si osserva una relazione inversa. Se il suono si propaga nell'aria a una velocità di 331 m / s, poi nell'acqua - 1482 m / se nell'acciaio - 6000 m / s. Tuttavia, la dipendenza della velocità dell'onda acustica dalla densità del mezzo non è così univoca e dipende da struttura della materia (vedi tabella 3 Introduzione all'acustica).
Fizeau ha dimostrato che quando un mezzo acquatico inizia a muoversi, la velocità della luce in esso si trova secondo la formula "relativistica" per l'aggiunta di due velocità:
dove u \u003d 7 m / s, in cui non si formano vortici turbolenti. In una sezione del tubo, la velocità del movimento dell'acqua u coincide con la velocità c " e poi appare nella formula, non coincide nell'altra area, e quindi viene messo "-".
Ma a metà del XIX secolo non si poteva parlare di alcuna interpretazione "relativistica" dell'ultima formula. Il suo valore approssimativo ha prodotto un'interpretazione, dietro la quale una dipendenza più complessa della velocità risultante V sulla lunghezza d'onda della radiazione luminosa. L'espressione tra parentesi è stata chiamata coefficiente di resistenzache fu dedotto e spiegato da Augustin Jean Fresnel (1788 - 1827) nel 1818, dopo un esperimento di Dominique François Jean Arago (1786 - 1853).
Arago ha sperimentato con un prisma di vetro mobile durante la misurazione dell'angolo di aberrazione. Si aspettava che due vettori di velocità familiari sarebbero stati aggiunti e sottratti nel solito modo: V \u003d c "± u... Quindi, secondo la logica dell'esperimento, l'angolo di aberrazione dovrebbe essere cambiato. Tuttavia, con una precisione di un arco al secondo, il valore α \u003d 20,45 "trovato da J. Bradley non è cambiato.
L'obiettivo dell'esperimento potrebbe essere formulato diversamente e il problema inverso potrebbe essere risolto: come cambierà l'indice di rifrazione di un prisma sulla Terra, muovendosi a una velocità di 30 km / s, se la luce di una stella fissa viene fatta passare attraverso il prisma . Quindi la conclusione negativa di questa formulazione del problema è questa: l'indice di rifrazione del prisma non cambia.
Fresnel ha accettato che le onde luminose si usurino longitudinale carattere, come le onde acustiche ( trasversale la natura delle onde luminose fu stabilita da lui nel 1821). La velocità del suono in una particolare sostanza, come già sappiamo ( Introduzione all'acustica), dipende dalla densità della sostanza. La densità in eccesso è il risultato di vari tipi di eccitazioni del mezzo, ad esempio, vortici d'aria e d'acqua. Se le onde acustiche vengono fatte passare attraverso una in movimento con una velocità u vortice, quindi la loro velocità del suono all'interno del vortice reagirà all'eccesso di densità secondo la formula "relativistica". Sembra che tutta l'aria in esso contenuta vortichi in un vortice e venga trasportata insieme al vortice. In tal caso, la velocità risultante sarebbe stata determinata dalla formula di addizione della velocità "classica", ma ciò non è avvenuto. Ad un alto livello teorico formale, Fresnel è riuscito a tracciare un parallelo tra i fenomeni ottici e acustici. Ha mostrato che solo l'eccesso della densità dell'etere nei corpi materiali rispetto alla densità dell'etere nello spazio aperto è soggetto ad essere trascinato.
La teoria delle onde di Fresnel, che spiega tutta una serie di problemi ottici, tra cui diffrazione e polarizzazione, regnò serenamente durante la sua vita e poi per quasi due decenni dopo la sua morte. La scuola francese di ottici, rappresentata principalmente da Arago, Fresnel, Foucault e Fizeau, ha chiaramente dominato il mondo. Gli inglesi, eterni rivali dei francesi, guardavano con invidia ai successi dei loro avversari, non solo in campo scientifico, ma anche culturale, politico e militare.
Fresnel ha derivato il coefficiente parziale trascinamento, operante con due caratteristiche dell'etere che determinano la velocità della luce. È suo elasticità, che è rimasta invariata per lo spostamento dei media e la sua variabile densità... L'inglese George Gabriel Stokes (1891-1903) a metà degli anni 1840 espresse per primo l'idea completare trascinamento dell'etere spostando oggetti come, ad esempio, il nostro pianeta. In tal modo, si è basato sulla terza caratteristica meccanica dell'etere: viscosità... Nel 1849 pubblicò la sua opera fondamentale "Sulla teoria dell'attrito interno nei fluidi in movimento e sull'equilibrio e moto dei solidi elastici", in cui ottenne la famosa equazione differenziale per descrivere il moto liquidi viscosi.
Stokes credeva che la Terra portasse via completamente l'etere non solo nel suo volume, ma anche ben oltre la sua superficie. Quanto in alto si estende lo strato di etere trasportato dal pianeta è sconosciuto. Miller, provando a misurare la velocità del vento dell'etere, ha cercato di salire insieme all'interferometro il più in alto possibile: forse c'è un vento che soffia alto tra le montagne o all'altezza del volo del dirigibile. L'esperimento di Fizeau del 1851 fu buono proprio perché dimostrò in modo convincente l'incoerenza della teoria di Stokes e la validità della teoria di Fresnel.
Nel 1868, il noto inglese James Clerk Maxwell (1831-1879) eseguì egli stesso un esperimento simile a quello di Fizeau. Tuttavia, a seguito della sperimentazione, fu costretto ad ammettere la vittoria per la teoria di Fresnel. Poiché l'esperimento di Fizeau si è occupato dell'effetto di primo ordine in β, Maxwell ha suggerito che l'effetto in β² potrebbe farsi sentire in futuro, quando i fisici impareranno a misurare quantità così piccole.
Il seguente esperimento, condotto dall'inglese George Biddel Airy (1801-1892) nel 1871, misurando l'aberrazione stellare quando osservato attraverso un telescopio riempito d'acqua, confermò anche la correttezza di Fresnel. Infine, l'esperimento del 1886, condotto da Michelson e Morley, secondo uno schema vicino all'impostazione sperimentale di Fizeau nel 1851, dimostrò ancora una volta la validità della teoria del parziale trascinamento dell'etere. Ecco come ne parlò Michelson alla conferenza per l'anniversario del 1927:
“Nel 1880 pensai alla possibilità di misurare la velocità ottica di v movimento della Terra nel sistema solare. I primi tentativi di rilevare gli effetti di primo ordine erano basati sull'idea di un sistema che si muoveva attraverso un etere stazionario. Gli effetti del primo ordine sono proporzionali v / cdove c è la velocità della luce. Sulla base delle nozioni di un amato vecchio etere (che ora è abbandonato, sebbene io personalmente vi aderisca ancora), ci si aspettava una possibilità, vale a dire che l'aberrazione della luce dovesse essere diversa per i telescopi pieni di aria o acqua. Tuttavia, gli esperimenti hanno dimostrato, contrariamente alla teoria esistente, che tale differenza non esiste.
La teoria di Fresnel è stata la prima a spiegare questo risultato. Fresnel ha suggerito che la materia cattura l'etere, parzialmente (trascinamento dell'etere), dandogli velocità v, così che v "\u003d kv... Ha identificato k - Coefficiente di Fresnel tramite indice di rifrazione n: k = (n² - 1) / n². Questo coefficiente è facilmente ottenibile dal risultato negativo del seguente esperimento.

Due fasci di luce vengono fatti passare lungo un percorso (0,1,2,3,4,5) in direzioni opposte e creano uno schema di interferenza. Sono una pipa piena d'acqua. Se ora l'intero sistema si muove a una velocità v attraverso l'etere, quando il tubo viene spostato dalla posizione I alla posizione II, ci si dovrebbe aspettare uno spostamento delle frange di interferenza. Non è stato osservato alcuno spostamento. Da questo esperimento, tenendo conto della resistenza parziale dell'etere, è possibile determinare il coefficiente di Fresnel k... Può anche essere derivato in modo molto semplice e diretto dalle trasformazioni di Lorentz.
Il risultato ottenuto da Fresnel è stato riconosciuto da tutti i ricercatori come universale. Maxwell ha sottolineato: se l'effetto atteso del primo ordine non viene trovato, allora forse potrebbero esserci effetti del secondo ordine proporzionali v²/ c². Quindi a v \u003d 30 km / s per il moto orbitale della Terra v / c \u003d 10 –4 che abbiamo v²/ c² \u003d 10–8. Questo valore, secondo Maxwell, è troppo piccolo per essere misurato.
Mi è sembrato, tuttavia, che usando le onde luminose si potesse escogitare un dispositivo appropriato per misurare un tale effetto di secondo ordine. Ho inventato un dispositivo che includeva specchi, che si muovevano a una velocità v attraverso l'etere. In questo dispositivo si propagano due fasci di luce. Il primo va avanti e indietro parallelamente al vettore v, il secondo passa perpendicolarmente al vettore velocità v... In accordo con teoria classica cambiamenti nel percorso della luce causati dalla velocità vdeve essere diverso per le travi longitudinali e trasversali. Ciò dovrebbe produrre uno spostamento apprezzabile nei margini. ...
Quando il dispositivo si muove a una velocità v attraverso l'etere, dovrebbe apparire lo stesso effetto nella luce di movimento della barcagalleggiando a valle ea monte di un fiume, e avanti e indietro attraverso la corrente. Il tempo necessario per coprire la distanza avanti e indietro sarà diverso per entrambi i casi. Questo è facile da vedere dalla seguente considerazione. Qualunque sia la velocità del fiume, la barca dovrà sempre tornare nel luogo da cui è partita, se solo si sta muovendo attraverso il torrente fiumi. Se la barca si sta muovendo lungo il torrente, allora potrebbe non raggiungere più il punto da cui era partita quando nuota contro corrente.
Ho provato a condurre un esperimento nel laboratorio Helmholtz di Berlino, ma le vibrazioni delle autostrade cittadine non hanno permesso di stabilizzare la posizione delle frange di interferenza. L'attrezzatura è stata trasferita in un laboratorio a Potsdam. Ho dimenticato il nome del regista (credo fosse Vogel), ma ricordo con piacere che si è subito interessato al mio esperimento. E sebbene non mi avesse mai visto prima, mise a mia disposizione l'intero laboratorio e il suo staff. A Potsdam ho ottenuto un risultato zero. La precisione non era molto elevata perché il cammino ottico era di circa 1 m, tuttavia è interessante notare che il risultato è stato abbastanza buono.
Quando sono tornato in America, ho avuto la fortuna di entrare a Cleveland in collaborazione con il professor Morley. Il dispositivo utilizzava lo stesso principio di quello utilizzato a Berlino. È vero, la lunghezza del percorso della luce è stata aumentata introducendo un certo numero di riflessi invece di un singolo passaggio del raggio. In effetti, la lunghezza del percorso era di 10-11 m, il che, a causa del movimento orbitale della Terra attraverso l'etere, avrebbe dovuto dare uno spostamento della metà della banda. Tuttavia, il bias previsto non è stato trovato. È stato determinato che lo spostamento di banda era inferiore a 1/20 o addirittura 1/40 di quello previsto dalla teoria. Questo risultato può essere interpretato in modo che la Terra catturi l'etere quasi completamente, in modo che la velocità relativa dell'etere e della Terra sulla sua superficie sia zero o molto piccola.
Questa ipotesi, tuttavia, è altamente dubbia perché contraddice un'altra importante condizione teorica. Lorentz ha proposto un'altra spiegazione ( Contrazione di Lorentz), che ha dedotto in forma definitiva come risultato del noto trasformazioni di Lorentz... Costituiscono l'essenza di tutto teoria della relatività» .

In questo frammento, Michelson riflette le tappe principali della formazione teoria della relatività speciale... Come puoi vedere, l'inesattezza dell'esperimento nel rilevare la deriva dell'etere deriva da due false premesse. Prima di tutto, l'autore dell'esperimento credeva erroneamente che il materiale dell'ambiente mondiale e il materiale di cui "è fatta" la Terra fossero diversi. Ecco perché il vento eterico dovrebbe essere osservato sulla superficie del pianeta quando ruota attorno al Sole. Il secondo errore derivava da una falsa analogia tra il movimento delle barche sul fiume e l'andamento delle travi nell'interferometro, di cui si è discusso alla fine della sottosezione precedente.
La teoria di Augustin Jean Fresnel (1788-1827), creata dopo l'interpretazione riuscita dell'esperimento del 1810 di Arago per misurare la velocità della luce in una lente mobile, utilizzando il concetto parziale trascinamento di etere ha spiegato l'invariabilità del quadro di interferenza nell'esperimento di Fizeau. Allo stesso modo, è stato necessario trovare una ragione specifica per l'immutabilità dell'immagine di interferenza nell'esperimento di Michelson-Morley. Lorentz, che ha lavorato a stretto contatto con Michelson, ha proposto una riduzione delle dimensioni lineari dei corpi fisici nella direzione del vettore v, che, come gli sembrava, seguiva le trasformazioni riscontrate. Tuttavia, queste trasformazioni mancavano di significato fisico, specialmente nell'interpretazione della versione di Einstein della teoria della relatività.
La vera ragione del risultato negativo risiede altrove e il suo significato è il seguente. Se la sorgente d'onda si trova sulla stessa piattaforma mobile con il ricevitore, allora a causa di compensazione la lunghezza d'onda, la frequenza e il periodo di oscillazione rimarranno gli stessi di una piattaforma fissa. È possibile ruotare questa piattaforma con qualsiasi angolo rispetto al vettore del suo movimento - tuttavia, lo schema di interferenza rimarrà invariato, poiché il meccanismo di compensazione funzionerà anche in questo caso. Questo argomento è già stato menzionato, ma è così importante che ricordarlo troppo non farà male, soprattutto, ai relativisti.