Во второй половине 19 в. было принято искать механические модели для всех физических явлений. Так, световые колебания рассматривались как колебания некоторой физической среды – «светоносного эфира». Предполагалось, что эфир неподвижен в абсолютном пространстве ньютоновской механики. Поэтому в принципе представлялось возможным в опытах со светом выявить движение Земли относительно эфира, т.е. ее абсолютное движение. При этом, если Земля движется в эфире со скоростью v, а свет – со скоростью с, то свет, движущийся в том же направлении, что и Земля, должен, согласно механике Ньютона, перемещаться относительно Земли со скоростью (с - v), а свет, движущийся в противоположном направлении, должен иметь относительно Земли скорость (с + v).

Стало быть, если с помощью закрепленного на Земле прибора удастся измерить скорость света в двух противоположных направлениях, то можно найти как (с - v), так и (с + v), а следовательно, и вычислить v, т.е. скорость Земли относительно эфира или, что то же самое, относительно абсолютного пространства. Такие измерения невозможно выполнить посредством чисто механических экспериментов, поскольку для них справедлив принцип относительности Галилея, но распространение света в светоносном эфире с этим принципом не связано.

Первая попытка измерения скорости движения Земли относительно светоносного эфира была сделана А.Майкельсоном в 1881. Этот «эфирный» эксперимент он впоследствии с большей точностью повторил вместе с Э.Морли, а потому теперь эти эксперименты называются опытами Майкельсона – Морли. Опыт основан на сравнении скорости света в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Подробности опыта мы рассматривать не будем, но его результат имеет огромнейшее значение. Он показал, что скорость Земли относительно эфира в любой момент не превышает 1 км/с. Однако, как известно, скорость Земли на орбите составляет около 30 км/с, а поскольку направление ее движения изменяется на противоположное каждые 6 мес, то ее скорость в любом заданном направлении должна изменяться на протяжении полугода примерно на 60 км/с (рис. 3). Поэтому был сделан вывод, что скорость света относительно прибора практически не зависит от движения прибора относительно эфира – результат, который совершенно не согласуется с механикой Ньютона. Затем была выполнена серия еще более точных опытов, и результат неизменно оставался отрицательным. См. также СВЕТ.

(9.39 Кб)

Это неожиданное открытие объяснялось по-разному. Предполагалось, что Земля должна каким-то образом увлекать за собой окружающий эфир. Однако гипотеза «увлекаемого эфира» противоречила некоторым астрономическим наблюдениям (таким, как звездная аберрация). Дж.Фитцджеральд (1851–1901) и независимо от него Г.Лоренц высказали предположение, что движение прибора (или любого другого предмета) в эфире должно вызывать сокращение его размеров на величину, необходимую для того, чтобы скомпенсировать ожидаемый эффект. Однако эта гипотеза о сокращении размеров, изначально базировавшаяся на ньютоновских представлениях, оказалась в противоречии с модифицированным опытом Майкельсона – Морли, выполненным в 1932 Р.Кеннеди и Э.Торндайком. В.Ритц выступил с утверждением, что скорость света в вакууме всегда должна быть равна с не относительно эфира, а относительно источника света, но это противоречило опытам Р.Томашека (выполненным с использованием солнечного света и света звезд в 1924 в духе опытов Майкельсона – Морли), а также астрономическим наблюдениям орбит двойных звезд.

Все разнообразие этих наблюдений можно свести к одному положению, с которым не согласуется ни одна из упомянутых гипотез: наблюдаемая скорость света, испускаемого движущимся в вакууме источником, не зависит от движения наблюдателя. Это положение явно противоречит ньютоновской механике.

назад   дальше