Michelson-Morley eksperimento istorija

Alanas Migdallas / „Wikimedia Commons“ / CC BY-SA

Michelson-Morley eksperimentas buvo bandymas išmatuoti Žemės judėjimas per šviečiantį eterį. Nors dažnai vadinama Michelson-Morley eksperimentu, ši frazė iš tikrųjų reiškia daugybę eksperimentų, kuriuos atliko Albertas Michelsonas 1881 m., o vėliau (su geresne įranga) Case Western universitete 1887 m. kartu su chemiku Edwardu Morley. Nors galutinis rezultatas buvo neigiamas, eksperimento esmė yra ta, kad jis atvėrė duris alternatyviam keisto į bangą panašaus šviesos elgesio paaiškinimui.

Kaip tai turėjo veikti

1800-ųjų pabaigoje vyraujanti teorija apie tai, kaip šviesa veikia, buvo ta, kad tai buvo elektromagnetinės energijos banga, nes buvo atlikti tokie eksperimentai kaip Youngo dvigubo plyšio eksperimentas .

Problema ta, kad banga turėjo judėti per tam tikrą terpę. Kažkas turi būti, kad būtų galima mojuoti. Buvo žinoma, kad šviesa sklinda per kosmosą (mokslininkų manymu, tai vakuumas), ir jūs netgi galite sukurti vakuuminę kamerą ir per ją skleisti šviesą, todėl visi įrodymai leido suprasti, kad šviesa gali judėti regione be jokio oro ar kitas reikalas.

Norėdami išspręsti šią problemą, fizikai iškėlė hipotezę, kad egzistuoja medžiaga, užpildanti visą visatą. Šią medžiagą jie vadino šviečiančiu eteriu (arba kartais šviečiančiu eteriu, nors atrodo, kad tai tik tam tikras pretenzingai skambančių skiemenų ir balsių įmetimas).

Michelsonas ir Morley (tikriausiai daugiausia Michelsonas) sugalvojo, kad turėtumėte sugebėti išmatuoti Žemės judėjimą per eterį. Paprastai buvo manoma, kad eteris yra nejudantis ir statiškas (išskyrus, žinoma, vibraciją), tačiau Žemė judėjo greitai.

Pagalvokite apie tai, kai važiuodami pakabinate ranką pro automobilio langą. Net jei nepučia, tai padarys jūsų pačių judesys atrodo vėjuota. Tas pats turėtų būti taikomas eteriui. Net jei jis stovėtų vietoje, kadangi Žemė juda, šviesa, kuri eina viena kryptimi, turėtų judėti greičiau kartu su eteriu nei šviesa, kuri eina priešinga kryptimi. Bet kuriuo atveju, kol tarp eterio ir Žemės buvo kažkoks judėjimas, jis turėjo sukurti veiksmingą „eterio vėją“, kuris būtų arba stumdęs, arba trukdęs šviesos bangos judėjimui, panašiai kaip plaukikas juda greičiau. arba lėčiau, priklausomai nuo to, ar jis juda kartu su srove, ar prieš ją.

Norėdami patikrinti šią hipotezę, Michelsonas ir Morley (vėlgi daugiausia Michelsonas) sukūrė prietaisą, kuris padalijo šviesos spindulį ir atmušė jį nuo veidrodžių taip, kad jis judėtų skirtingomis kryptimis ir galiausiai pataikė į tą patį taikinį. Veikimo principas buvo tas, kad jei du spinduliai nukeliautų tą patį atstumą skirtingais keliais per eterį, jie turėtų judėti skirtingu greičiu, todėl patekę į galutinį taikinį šie šviesos pluoštai būtų šiek tiek nefaziniai vienas su kitu, o tai sukurti atpažįstamą trukdžių modelis. Todėl šis prietaisas buvo žinomas kaip Michelson interferometras (parodyta šio puslapio viršuje esančiame paveikslėlyje).

Rezultatai

Rezultatas buvo nuviliantis, nes jie nerado jokių santykinio judėjimo šališkumo įrodymų, kurių ieškojo. Nesvarbu, kokiu keliu nukeliavo spindulys, atrodė, kad šviesa juda lygiai tokiu pačiu greičiu. Šie rezultatai buvo paskelbti 1887 m. Kitas būdas interpretuoti rezultatus tuo metu buvo manyti, kad eteris buvo kažkaip susijęs su Žemės judėjimu, tačiau niekas iš tikrųjų negalėjo sugalvoti modelio, kuris tai leistų ir kuris būtų prasmingas.

Tiesą sakant, britų fizikas 1900 mLordas Kelvinas garsiai nurodė, kad šis rezultatas buvo vienas iš dviejų „debesų“tai sujaukė visapusišką visatos supratimą, bendrai tikintis, kad ji bus išspręsta gana greitai.

Tai užtruktų beveik 20 metų (ir darbo Albertas Einšteinas ) iš tikrųjų įveikti konceptualias kliūtis, kurių reikia norint visiškai atsisakyti eterio modelio ir pritaikyti dabartinį modelį, kuriame eksponuojami šviesa. bangos-dalelės dvilypumas .

Šaltinis

Raskite visą jų straipsnio, paskelbto 1887 m. leidime, tekstą Amerikos mokslo žurnalas , suarchyvuotas internete adresu AIP svetainė .