Классический принцип относительности утверждал равноправие всех инерциальных систем. Признание же гипотезы эфира требовало следующей поправки. При изучении распространения света в пустоте мы можем всегда выделить из числа инерциальных систем такую, которая связана с эфиром, т. е. систему, где скорость света не зависит от направления и равняется с. Назовем эту систему абсолютной системой отсчета. Абсолютное пространство, от рассмотрения которого мы раньше отказались как от бессодержательного понятия, вновь приобретает конкретное значение. Это такое пространство, где скорость мирового эфира равна нулю.
В абсолютном пространстве скорость света независимо от направления распространения будет с. Предположим, что Земля движется относительно абсолютного пространства со скоростью ѵ. В этом случае, если свет распространяется в направлении движения Земли, его скорость относительно Земли должна быть с—v, если же свет распространяется в противоположном направлении, то его скорость должна быть с + ѵ. Свет, распространяющийся в различных направлениях, будет иметь относительно Земли различную скорость. Именно на это и возлагали надежды Майкельсон и Морли в своем опыте в 1887 г. При этом они использовали особый метод, который был основан на явлении интерференции света.
В абсолютном пространстве скорость света независимо от направления распространения будет с. Предположим, что Земля движется относительно абсолютного пространства со скоростью ѵ. В этом случае, если свет распространяется в направлении движения Земли, его скорость относительно Земли должна быть с—v, если же свет распространяется в противоположном направлении, то его скорость должна быть с + ѵ. Свет, распространяющийся в различных направлениях, будет иметь относительно Земли различную скорость. Именно на это и возлагали надежды Майкельсон и Морли в своем опыте в 1887 г. При этом они использовали особый метод, который был основан на явлении интерференции света.
Классический принцип относительности утверждал равноправие всех инерциальных систем. Признание же гипотезы эфира требовало следующей поправки. При изучении распространения света в пустоте мы можем всегда выделить из числа инерциальных систем такую, которая связана с эфиром, т. е. систему, где скорость света не зависит от направления и равняется с. Назовем эту систему абсолютной системой отсчета. Абсолютное пространство, от рассмотрения которого мы раньше отказались как от бессодержательного понятия, вновь приобретает конкретное значение. Это такое пространство, где скорость мирового эфира равна нулю.
В абсолютном пространстве скорость света независимо от направления распространения будет с. Предположим, что Земля движется относительно абсолютного пространства со скоростью ѵ. В этом случае, если свет распространяется в направлении движения Земли, его скорость относительно Земли должна быть с—v, если же свет распространяется в противоположном направлении, то его скорость должна быть с + ѵ. Свет, распространяющийся в различных направлениях, будет иметь относительно Земли различную скорость. Именно на это и возлагали надежды Майкельсон и Морли в своем опыте в 1887 г. При этом они использовали особый метод, который был основан на явлении интерференции света.
Свет — электромагнитные волны. Если световой луч разделить на два луча, идущих в различных направлениях, и после прохождения ими некоторого расстояния свести их с помощью зеркала опять вместе, может случиться, что колебания лучей не совпадут: волны одного луча станут «заглушать» волны другого. При совмещении оба световых луча могут погасить друг друга и вместо светлого пятна будет наблюдаться темное пятно. Однако может случиться и так, что согласованные колебания лучей будут усиливать друг друга и тогда будем наблюдать более яркое пятно (рис. 21).
В абсолютном пространстве скорость света независимо от направления распространения будет с. Предположим, что Земля движется относительно абсолютного пространства со скоростью ѵ. В этом случае, если свет распространяется в направлении движения Земли, его скорость относительно Земли должна быть с—v, если же свет распространяется в противоположном направлении, то его скорость должна быть с + ѵ. Свет, распространяющийся в различных направлениях, будет иметь относительно Земли различную скорость. Именно на это и возлагали надежды Майкельсон и Морли в своем опыте в 1887 г. При этом они использовали особый метод, который был основан на явлении интерференции света.
Свет — электромагнитные волны. Если световой луч разделить на два луча, идущих в различных направлениях, и после прохождения ими некоторого расстояния свести их с помощью зеркала опять вместе, может случиться, что колебания лучей не совпадут: волны одного луча станут «заглушать» волны другого. При совмещении оба световых луча могут погасить друг друга и вместо светлого пятна будет наблюдаться темное пятно. Однако может случиться и так, что согласованные колебания лучей будут усиливать друг друга и тогда будем наблюдать более яркое пятно (рис. 21).
Рис. 21. Интерференционные линии света
Рис. 22. Схема опыта Майкельсона — Морли
Интерференционная картина очень чувствительна даже к самым незначительным изменениям условий распространения световых лучей. Стоит одному из лучей лишь чуть-чуть замедлить свое движение, как интерференционная картина сразу же весьма заметно изменится. По изменению картины можно вычислить, насколько уменьшилась скорость светового луча. На этом и основывался опыт Майкельсона — Морли (рис. 22).
Опыт осуществлялся следующим образом. Световой луч от источника L падает на пластинку К, покрытую очень тонким слоем серебра. Такая пластинка наполовину отражает луч, идущий в направлении к зеркалу Р1, и наполовину пропускает луч, идущий в направлении зеркала Р2. Оба луча после отражения возвращаются к стеклянной пластинке. Луч, который приходит от зеркала Р1, проходит через пластинку, луч от зеркала Р2 отражает от нее. Так лучи, шедшие некоторое время врозь, снова сходятся и образуют интерференционную картину I. Если бы скорость света относительно Земли была различной в разных направлениях, то при повороте установки скорость света, идущего между пластинкой и зеркалами, должна была бы измениться. А это должно сразу же повлиять на интерференционную картину. Вычисления, предшествовавшие опыту, показали, что при повороте установки на 90° интерференционные линии должны сместиться больше, чем на одну треть расстояния между ними. Ученые же были уверены, что смогут определить смещение даже в том случае, если оно будет равно одной сотой расстояния между линиями. Итак, успех опыта, казалось, был предрешен, но случилось нечто непонятное. Поворачивая аппаратуру во всевозможных направлениях, экспериментаторы не смогли заметить какого-либо смещения интерференционных линий. Это могло иметь только одно объяснение: скорость света относительно Земли во всех направлениях одинакова. Из опыта никак не удавалось найти скорость движения Земли в абсолютном пространстве (другими словами, скорость Земли относительно эфира).
Смелые экспериментаторы многократно проверяли себя. Может быть, в то самое время, когда они производили опыты, Земля случайно покоилась относительно эфира? В этом случае через полгода результат должен был быть иным. Земля обращается вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. Если в настоящий момент Земля покоится в абсолютном пространстве, то через полгода она должна будет двигаться со скоростью 60 км/сек.
Через полгода опыт повторили, но опять-таки никакого изменения интерференционной картины не было обнаружено: скорость света относительно Земли была одинаковой по всем направлениям. Опыт Майкельсона Морли, как и предыдущий опыт Майкельсона (1881 г.), окончился, казалось бы, полной неудачей: скорость Земли относительно абсолютного пространства не удалось измерить. Надежда найти абсолютное пространство оказалась несбыточной. Но эта «неудача» была в действительности большим успехом в науке.
Опыт осуществлялся следующим образом. Световой луч от источника L падает на пластинку К, покрытую очень тонким слоем серебра. Такая пластинка наполовину отражает луч, идущий в направлении к зеркалу Р1, и наполовину пропускает луч, идущий в направлении зеркала Р2. Оба луча после отражения возвращаются к стеклянной пластинке. Луч, который приходит от зеркала Р1, проходит через пластинку, луч от зеркала Р2 отражает от нее. Так лучи, шедшие некоторое время врозь, снова сходятся и образуют интерференционную картину I. Если бы скорость света относительно Земли была различной в разных направлениях, то при повороте установки скорость света, идущего между пластинкой и зеркалами, должна была бы измениться. А это должно сразу же повлиять на интерференционную картину. Вычисления, предшествовавшие опыту, показали, что при повороте установки на 90° интерференционные линии должны сместиться больше, чем на одну треть расстояния между ними. Ученые же были уверены, что смогут определить смещение даже в том случае, если оно будет равно одной сотой расстояния между линиями. Итак, успех опыта, казалось, был предрешен, но случилось нечто непонятное. Поворачивая аппаратуру во всевозможных направлениях, экспериментаторы не смогли заметить какого-либо смещения интерференционных линий. Это могло иметь только одно объяснение: скорость света относительно Земли во всех направлениях одинакова. Из опыта никак не удавалось найти скорость движения Земли в абсолютном пространстве (другими словами, скорость Земли относительно эфира).
Смелые экспериментаторы многократно проверяли себя. Может быть, в то самое время, когда они производили опыты, Земля случайно покоилась относительно эфира? В этом случае через полгода результат должен был быть иным. Земля обращается вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек. Если в настоящий момент Земля покоится в абсолютном пространстве, то через полгода она должна будет двигаться со скоростью 60 км/сек.
Через полгода опыт повторили, но опять-таки никакого изменения интерференционной картины не было обнаружено: скорость света относительно Земли была одинаковой по всем направлениям. Опыт Майкельсона Морли, как и предыдущий опыт Майкельсона (1881 г.), окончился, казалось бы, полной неудачей: скорость Земли относительно абсолютного пространства не удалось измерить. Надежда найти абсолютное пространство оказалась несбыточной. Но эта «неудача» была в действительности большим успехом в науке.