Експерименти на Маунт Вілсон: що дійсно дали пошуки «ефірного вітру»?
Кандидат технічних наук В. А. Ацюковскій
В кінці минулого століття вченим здавалося, що досить покласти лише кілька мазків на існуючу фізичну картину світу, і все в природі стане остаточно ясним і зрозумілим. Як відомо, ці добросерді настрої були розвіяні дослідами, що призвели до створення квантової механіки і теорії відносності.
У співпраці з Е. Морлі Д. Міллер сконструював інтерферометр, в чотири рази більше чутливий, ніж прилад, використаний в перших експериментах. Довжина оптичного шляху цього інтерферометра становила 65,3 м; швидкості 30 км / с відповідало зміщення на 1,4 інтерференційні смуги. В результаті в 1904 році було дійсно надійно встановлено, що спостерігається швидкість ефірного вітру дорівнює нулю.
У 1905 р Морлі і Міллер дійсно перенесли интерферометр на гору біля озера Ері, на висоту близько 250 м над рівнем моря. На цей раз вимірювання дали позитивний результат: було виявлено зсув інтерференційних смуг, відповідне швидкості «ефірного вітру» щодо поверхні Землі, що дорівнює 3 км / с. У 1919 році прилад був розміщений в обсерваторії Маунт Вілсон, на висоті 1860 м над рівнем моря; вимірювання, виконані в 1920, 1924 і 1925 роках, дали для швидкості «ефірного вітру» значення, що лежать в межах 8-10 км / с. При цьому було також відмічено, що швидкість «ефірного вітру» залежить як від положення приладу в просторі, так і від часу доби і пори року (див. Рис. На стор. 86).
Слід зазначити, що Міллер приділив велику увагу доведенню приладу, з'ясування впливу різних чинників на його свідчення. Міллером була пророблена гігантська вимірювальна робота: тільки в 1925 році загальна кількість оборотів інтерферометра становило 4400, а число окремих відліків перевищила 100 000.
Підводячи підсумки цих експериментів, можна відзначити наступні факти. По-перше, швидкість «ефірного вітру» стає не дорівнює нулю зі збільшенням висоти. По-друге, швидкість «ефірного вітру» залежить від напрямку в просторі і змінюється з часом. По-третє, швидкість «ефірного вітру» становить на висоті 250 м всього лише близько 1/3 орбітальної швидкості Землі, причому її максимум спостерігається при орієнтації приладу не в площині земної орбіти, а в напрямку зірки «дзета» сузір'я Дракона, віддаленої на 26 ° від полюса Миру.
Результати експериментів по вимірюванню швидкості «ефірного вітру»
Висота над рівнем моря, м
Швидкість «ефірного вітру», км / с
А як слід ставитися до тій обставині, що всі позитивні результати виходили тільки на значній висоті?
Якщо припустити думку про те, що «світовий ефір» має властивості реального газу (зауважимо, що Д. І. Менделєєв поміщав його в своїй періодичної системі лівіше водню), то ці результати виглядають цілком природними. Як встановлено теорією прикордонного шару, на поверхні кулі, що рухається в в'язкої рідини або газі, відносна швидкість зсуву дорівнює нулю. Але в міру віддалення від поверхні кулі ця швидкість зростає, що і було виявлено в дослідах по вимірюванню швидкості «ефірного вітру».
Сучасна техніка дозволяє в принципі значно підвищити точність експериментів по вимірюванню швидкості світла. Однак проведений в 1958 році в Колумбійському університеті (США) досвід виявився, на жаль, некоректним. Була зроблена спроба виміряти швидкість «ефірного вітру» шляхом виявлення різниці частот мікрохвильового випромінювання двох мазерів, орієнтованих в протилежних напрямках щодо руху Землі. Точність вимірювань була дуже високою, і тому нульовий результат експерименту був витлумачений як остаточний вирок «світового ефіру».
То чи не варто згадати експерименти на Маунт Вілсон і спробувати виміряти швидкість «ефірного вітру» ще раз, використовуючи можливості, які надає дослідникам сучасна техніка? Адже зараз експерименти такого роду можна виконувати не тільки на вершинах гір, але і на літаках і навіть на штучних супутниках Землі. І що якщо такий експеримент покаже, що на великій висоті швидкість «ефірного вітру» все ж не дорівнює нулю?
1. Д.К. Міллер. Ефірний вітер. Успіхи фізичних наук, 1925, № 5
2. D.С. Miller. Significance of the Ether-Drift Experiments of +1925 at Mount Wilson. Science, 1926, v. 63, № 1635, p. 433-443.
3. Conference on the Michelson - Morley experiment. The Astrophysical Journal, 1928, v. 68, № 5, p. 341-402.
4. A. A. Michelson, F. G. Pease, F. Pirson. Repetition of the Michelson - Morley experiment. Journal of the Optical Society of America, 1929, v. 18, № 3, p. 181-182.
5. J. P. Cedarholm, С. Н. Townes. A new experimental test of special relativity. Nature, 1959, v. 184, p. 1350-1351.
6. Г. Шлихтинг Теорія прикордонного шару. М. Наука, 1974.
7. В. А. Ацюковский, Введення в ефіродінамікі. Деп. рукопис № 2760-80, ВІНІТІ, 1980.