Применение лазера в опыте Майкельсона – Морли
В своей работе «К электродинамике движущихся сред» А.Эйнштейн указал, что распространению принципа относительности на оптику и электродинамику содействовали и «неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно «светоносной среды». Эйнштейн никогда не указывал, какие именно опыты он имел в виду. Появление специальной теории относительности (СТО) многими физиками было расценено как попытка объяснения отрицательного результата именно опыта Майкельсона – Морли, в котором, как полагают, вопрос о движении Земли относительно эфира был поставлен в наиболее прямой форме. Эта версия укоренилась в литературе, в частности, в учебной: очень удобно методически выводить СТО из опыта Майкельсона – Морли.
Известно, что при постановке своего опыта в 1881г. Майкельсон полагал время T┴ движения луча света от источника света (полупрозрачного зеркала) до отражателя и обратно в направлении, перпендикулярном движению прибора, равным 2L/c. Однако при постановке этого же опыта в 1887г. он принял T┴=2L/c/√(1–v²/c²), оказав тем самым большую услугу теории, которую сам впоследствии назвал чудовищем.
Как описывает У.И.Франкфурт в [1], «Новые возможности повышения точности опытов типа Майкельсона появились с созданием квантовых генераторов. Шамир и Р.Фокс повторили опыт Майкельсона с одним лазером. В оба плеча интерферометра были введены стеклянные стержни одинаковой длины. Опыт показал отсутствие эфирного ветра со скоростью, превышающей 6,6км/с». Так как ожидаемая скорость эфирного ветра в этом опыте, как и в опыте Майкельсона – Морли должна была быть не меньше 30км/с, результаты опыта Шамира и Фокса следует признать нулевыми.
В этом опыте, очевидно, свет движется внутри стеклянных стержней. В системе координат, связанной с эфиром, стеклянные стержни движутся в направлении движения интерферометра. Соответственно, и свет, движущийся внутри этих стержней, также смещается в направлении движения интерферометра. В этом случае скорость света, движущегося внутри стержня в перпендикулярном направлении, оказывается равной √(c²–v²), а путь, который проходит каждый импульс света, равным √(L²–(vt)²) (рис.1). Тогда время t движения луча света от полупрозрачного зеркала к отражателю в перпендикулярном направлении оказывается равным L/c, а время T┴=2t=2L/c.
Рис.1. Система координат, связанная с эфиром а) треугольник скоростей; б) треугольник расстояний
В этом случае, если сокращение длины одного из плеч прибора действительно имеет место, коэффициент сокращения длины должен быть принят равным 1–v²/c², а не √(1–v²/c²) как это следует из преобразований Лоренца-Эйнштейна. Таким образом, применительно к данному опыту преобразования Лоренца-Эйнштейна не имеют никакого физического смысла.
Предположим теперь, что, как это следует из СТО, не существует никакой среды, заполняющей все мировое пространство, относительно которой интерферометр движется с некоторой скоростью, равной, по крайней мере, орбитальной скорости Земли. В этом случае T|| будет равно T┴=2L/c. Однако если сокращение длины одного из плеч действительно имеет место, тогда T|| уже не будет равно T┴ именно вследствие сокращения длины, так как с учетом сокращения длины плеча, параллельного движению интерферометра, время T|| оказывается равным 2L/c/√(1–v²/c²), тогда как время T┴ по-прежнему равно 2L/c.
Немного больше о технологиях >>>
Исторический анализ технических систем в прогнозном проекте
Приступая к прогнозному проекту обычно
изучаешь опыт предшественников, обращаешься к корифеям. На наш взгляд, наиболее
ценные советы можно получить в работе С. С. Литвина и В. М. Герасимова,
посвященной дальнему прогнозированию [1]. Но, когда переходишь к практическим
действиям ...
Основные концепции классической физики XIX века
Становление классического естествознания
Социально-экономические
и политические условия развития науки в XIX веке в разных странах не были
одинаковыми. И хотя эти условия не всегда благоприятствовали развитию науки,
для XIX века в целом характерен бурный рост научных ...
