Висновки з досліду Майкельсона



ФІЗИКА

Частина 4

ОПТИКА. СПЕЦІАЛЬНА ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ

Розділ 14 ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ СВІТЛА. ОСНОВИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

14.4. Висновки з досліду Майкельсона

Негативний результат досліду Майкельсона поставив фізиків у дуже скрутне становище. Цей результат суперечив теорії нерухомого ефіру.

В. Рітц спробував пояснити негативний результат досліду Майкельсона. Він висунув так звану балістичну гіпотезу, згідно з якою до швидкості світлового променя, випущеного рухомим джерелом, додається швидкість самого джерела,

так само, як і до швидкості снаряда, випущеного крейсером, додається швидкість самого крейсера. Ця гіпотеза справді пояснювала добутий нульовий результат. Проте гіпотеза Рітца була відкинута як така, що суперечить хвильовій теорії світла, бо швидкість поширення будь-якої хвилі не залежить від швидкості її джерела. У хвилі, як і в будь-якому неперервному процесі, все визначається нескінченно близькими точками, а не джерелом. У 1913 р. астроному де Сіттеру вдалося прямими спостереженнями за подвійними зірками довести хибність гіпотези Рітца.

Уявімо собі (рис. 14.4), що зірка В обертається навколо зірки А за ходом

стрілки годинника. В положенні 1 швидкість напрямленого на Землю світла має бути меншою на швидкість зірки, а в положенні 2 швидкість зірки додаватиметься до швидкості світла. І хоча зірки рухаються порівняно зі світлом надзвичайно повільно, все ж цієї різниці швидкостей досить, щоб протягом своєї довгої мандрівки “швидке” світло догнало й перегнало “повільне” раніше, ніж вони попадуть на Землю в об’єктив телескопа. Неважко собі уявити, що тоді повинен бачити в телескоп астроном. Якщо обидва промені дійдуть до нього одночасно, він замість подвійної зірки побачить потрійну, оскільки крім центрального світила свій сигнал пошле йому й супутник, причому відразу з двох різних місць.

Висновки з досліду Майкельсона

Рис. 14.4

Тобто “швидке” світло догнало б “повільне” до досягнення Землі, і спостерігач побачив би зірку-супутника в положенні 2 раніше, ніж в положенні 1. Проте ніяких зіркових “привидів” на небі ніхто ніколи не бачив, хоча за точними розрахунками, якщо виходити з балістичної гіпотези Рітца, вони обов’язково мали б спостерігатись. Отже, треба визнати, що гіпотеза “крейсера і снаряда” для світла суперечить досліду і є неприйнятною.

Перший крок на шляху до правильного розв’язання суперечностей у зв’язку з негативним результатом досліду Майкельсона зробив X. Лоренц, який розробив теорію оптичних явищ рухомих тіл. Він припустив, що рухомі тіла стискаються у напрямі руху, причому саме так, що дослід Майкельсона повинен дати негативний результат. Із порівняння формул (14.2) і (14.4) виходить, що плече КL2 потрібно скоротити в Висновки з досліду Майкельсона разів, тоді t1 дорівнюватиме t2, а різниця їх t1 – t2 = 0, що й відповідає результату досліду Майкельсона. Незалежно від X. Лоренца таку саму гіпотезу висловив Дж. Фітцджеральд, тому цей ефект називають лоренц-фітцджеральдовим скороченням.

Якщо лінійні розміри тіла в стані спокою l0, а розміри рухомого тіла l, то, за Лоренцом – Фітцджеральдом,

Висновки з досліду Майкельсона

Де β = υ/с. Така гіпотеза “рятувала” ефір і пояснювала нульовий результат експерименту Майкельсона. Проте оскільки лоренц-фітцджеральдовому скороченню мають підлягати однаковою мірою всі тіла в рухомій системі, то це скорочення неможливо виявити звичайними вимірюваннями довжини. Звичайне вимірювання довжини полягає в порівнянні твердого стрижня одиничної довжини з вимірюваною відстанню. Оскільки під час руху і одиниця довжини, і вимірювана відстань скоротяться в однакову кількість разів, відношення між ними збережеться.

Остаточну відповідь на питання про скорочення тіл у напрямі руху при великих швидкостях дав А. Ейнштейн, створивши спеціальну теорію відносності. Негативний результат досліду Майкельсона став основою для створення цієї теорії. А. Ейнштейн говорив А. Майкельсону так: “Ви відкрили фізикам нові шляхи і своїми чудовими експериментами проклали дорогу для теорії відносності. Ви виявили помилки ефірної теорії світла і стимулювали ідеї Лоренца і Фітцджеральда, з яких розвинулась спеціальна теорія відносності. Без вашої роботи ця теорія була б і нині лише цікавим допущенням; вона дістала перше реальне підтвердження у ваших дослідах*.

___________________________________________________________________

*Джефф Б. Майкельсон и скорость света. – М.: Изд-во иностр. лит., 1963. – С. 144-145.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Самооцінка і здоров'я.
Ви зараз читаєте: Висновки з досліду Майкельсона