Atsukovsky_Ether_2011

Д.К.Миллер, 1925 г.

Домик Дейтона Миллера для эфирных измерений на Маунт Вилсон,

1920-е гг. Окна, закрытые бумагой, были расположены в плоскости светового пути интерферометра. http://www.orgonelab.org/miller.htm

Этот же домик, прикрытый тентом для выравнивания температуры.

В декабре (4–11) 1921 г. было проведено около 900 отдельных наблюдений, сведенных в 42 серии. Результаты с таким немагнит- ным интерферометром дали положительный эффект, соответст-

90

Эфирный ветер. Доклад в Вашингтонской академии наук

вующий эфирному ветру точно той же скорости и направления, какие были получены в апреле 1921 г.

Были перепробованы многочисленные вариации условий опы- та. Наблюдения проводились при вращении интерферометра по часовой стрелке и против нее, при быстром (1 оборот за 40 секунд) и при медленном вращении (1 оборот за 85 секунд), с тяжелым гру- зом, положенным на кронштейн трубы, а затем на кронштейн лам- пы, с поплавком, высоко поднятым над уровнем ртути вследствие того, что сначала нагружался один квадрант, а потом другой. Асси- стент, записывающий наблюдения, ходил вокруг или же стоял в различных частях помещения, далеко от аппарата или же близко к нему. На результаты наблюдений ни одна из этих вариаций не ока- зывала никакого влияния.

Затем весь аппарат был перенесен обратно в Кливленд. В тече- ние 1922 и 1923 гг. было проведено множество испытаний при раз- нообразных условиях, доступных контролю, и с различными видо- изменениями в расположении частей аппарата. Зеркала и призмы были расположены таким образом, что источник света мог нахо- диться вне помещения, где проводились опыты, причем свет вхо- дил во вращающийся интерферометр вдоль оси вращения. Этот метод обычно применялся во всех наблюдениях эпохи III и IV. Другое расположение зеркал, на практике оказавшееся очень сложным, позволяло наблюдать полосы неподвижным телескопом, однако необходимость частой установки полос в поле зрения дела- ла этот метод непрактичным. Были проделаны также опыты с фо- тографической регистрацией положения полос с некоторого фик- сированного места наблюдения, и при помощи кинематографиче- ской камеры, перемещающейся с интерферометром. Однако даже дуговая лампа в качестве источника не давала достаточно яркого освещения для получения удовлетворительных фотографий, кроме того, необходимость частой установки полос делала этот метод не- подходящим. После того, как фотографический метод был остав- лен, в соединении с интерферометром был смонтирован астроно- мический телескоп с отверстием диаметром 5 дюймов и фокусным расстоянием 75 дюймов. При увеличении в 50 диаметров полосы наблюдались в большом масштабе и при ярком освещении, так что непосредственные отсчеты глазом были весьма удовлетворитель- ны, это расположение с тех пор употреблялось постоянно. Были испробованы также разные источники света: электрическая дуга,

91

Д.К.Миллер, 1925 г.

лампа накаливания, ртутная лампа, ацетиленовая лампа и, наконец, солнечный свет. Замена солнечным светом лабораторных источни- ков нисколько не влияет на результат. В конце концов, в качестве постоянного источника была выбрана ацетиленовая лампа типа ав- томобильных фонарей, как правило, располагавшаяся вне помеще- ния, где находился интерферометр.

Длинная серия опытов была проделана с целью изучить влия- ние неравенств температуры в помещении интерферометра и влия- ние теплоты излучения, падающего на интерферометр. При этом использовалось несколько электрических нагревателей, устроен- ных таким образом, что нагревающая спираль была расположена в фокусе вогнутого зеркала. Неравенства температуры вызывали медленное, но постоянное смещение системы полос в одну сторо- ну, но не вызывали периодического смещения. Даже тогда, когда два нагревателя были расположены на расстоянии трех футов от интерферометра, находившегося во вращении, и посылали тепло непосредственно к непокрытой стальной раме, измеримого перио- дического смещения полос не наблюдалось. Когда же нагреватели были обращены к путям световых лучей, закрытых стеклом, пе- риодический эффект наблюдался, но только тогда, когда стекло было покрыто непрозрачным материалом, и притом весьма несим- метричным образом, когда, например, одно плечо было совершен- но защищено картоном, а другое не защищено. Эти опыты показа- ли, что при тех условиях, при каких в действительности проводит- ся опыт, периодическое смещение полос не может быть вызвано влиянием температуры.

Лабораторное исследование показало, что эффект «полного пе- риода», упомянутый в предварительном сообщении о наблюдениях на Маунт Вилсон в апреле 1921 г., есть необходимый геометриче- ский результат установки зеркал при получении полос конечной ширины. При низкой температуре, какая была на Маунт Вилсон в апреле 1921 г., необходимо было пользоваться узкими полосами, а в этом случае «эффект полного периода» относительно невелик; по мере увеличения ширины полос этот эффект уменьшается и полно- стью исчезает лишь при полосах бесконечной ширины, как это и предполагается в простой теории опыта.

III. После окончания описанных опытов интерферометр был вновь перенесен на Маунт Вилсон. В 1921 г. аппарат был располо- жен в глубоком каньоне. Я опасался, что потоки воздуха в каньоне

92

Эфирный ветер. Доклад в Вашингтонской академии наук

могут внести нарушения; равным образом несимметричное распре- деление горных пород вокруг представлялось нежелательным. В августе 1924 г. было выбрано новое место на слегка закругленном холме, удаленном от каньонов. Помещение для интерферометра было возведено так, чтобы его ориентировка — направление конь- ка крыши и расположение дверей — составляло 90° с ориентиров- кой 1921 г. Интерферометр во всех деталях был тот же, что упот- реблялся в Кливленде в июле 1924 г. В сентябре (4-, 5- и 6-го) 1924 г. было проведено 275 измерений смещения полос, причем измере- ния были расположены в 10 сериях. Результаты наблюдений обна- ружили определенное смещение, в противоположность незначи- тельным результатам, полученным в Кливленде. Соответствующий этому смещению эфирный ветер по скорости и направлению впол- не соответствовал впервые наблюдаемому на Маунт Вилсон. Часть наблюдений была проведена при таких условиях, что пути свето- вых лучей были прикрыты стеклянными ящиками, обложенными сверху гофрированной бумагой, которая, как показали опыты в Кливленде, совершенно исключает влияние теплоты излучения. Однако эти покрышки нисколько не изменили результата, откуда следует, что таких нарушений вообще нет.

IV. Наблюдения на Маунт Вилсон были возобновлены 27 марта 1925 г. и продолжались до 9 апреля. В этот промежуток времени было сделано 1600 измерений, расположенных в 35 сериях. Интер- ферометр был тот же, что и в сентябре 1924 г. В течение первой половины измерений лампа была неподвижна и расположена вне помещения для интерферометра; в течение второй половины изме- рений лампа была расположена на покрышке интерферометра вблизи оси вращения, благодаря чему несколько упрощалась уста- новка. Это изменение положения источника ни малейшим образом не повлияло на результат. Ассистент занимал различные положе- ния внутри здания, переходя из одного квадранта в другой — также безо всякого влияния на результат.

В течение эпохи IV условия для наблюдения были исключи- тельно хороши. Некоторое время стоял туман, который поддержи- вал температуру весьма равномерной. На внешних стеклах домика были повешены четыре точных термометра, во многих случаях ва- риации температуры не превышали 0,1° и обычно были меньше 0,4°. Однако даже изменение на несколько градусов, которое может вызвать постоянное смещение полос интерференции, не может из-

93

Д.К.Миллер, 1925 г.

менить периодического смещения ни по величине, ни по направле- нию.

Наблюдения в апреле 1925 г. дали результаты, совершенно то- ждественные результатам 1921 г., несмотря на то, что интерферо- метр был пересмотрен, что применялась другая система освещения

ииные методы наблюдения, несмотря на то, наконец, что интерфе- рометр был установлен в другом месте и в доме, иначе ориентиро- ванном.

Результаты наблюдений, нанесенные на графики при помощи гармонического анализа (выполненного механическим анализато- ром), непосредственно давали азимут и скорость эфирного ветра. Никаких поправок в наблюдаемые величины не вносилось; до сих пор все отсчеты (скоростей и азимута — В.А.) эфирного ветра, сде- ланные на Маунт Вилсон, включались своими полными значения- ми. Ни одно наблюдение не было опущено, если бы даже оно пока- залось неудовлетворительным, и никаких «весовых коэффициен- тов» наблюдениям не приписывалось, так как не делалось никаких допущений относительно ожидаемого результата. Можно еще до- бавить, что в то время как делались отсчеты, ни наблюдатель, ни тот, кто записывал отсчеты, не могли составить себе ни малейшего понятия о том, существует ли периодичность, ни, тем более, о на- правлении или величине этой периодичности.

Если эти наблюдения верны, то они должны давать определен- ные указания на движение всей Солнечной системы в пространст- ве, комбинированное с орбитальным движением Земли и суточным вращением ее около оси. Должно существовать особое отношение для данной широты между наблюдаемым азимутом эфирного ветра

исидерическим временем наблюдения. Наблюдения в различные сидерические времена должны давать различные азимуты, и на- блюдения в одно и то же сидерическое время должны давать один

итот же азимут для данного периода времени. Предварительное графическое изучение наблюдений показывает, что эти условия выполняются.

Едва ли нужно говорить о том, что определение абсолютного движения Солнечной системы из таких интерферометрических на- блюдений в высшей степени сложно. Проф. Нассау и д-р Штром- берг оказали весьма существенную помощь при математическом анализе и развили решения различных частей проблемы, а также полное решение общей проблемы по методу наименьших квадра-

94

Эфирный ветер. Доклад в Вашингтонской академии наук

тов. Окончательные числовые расчеты требуют нескольких меся- цев непрерывной работы и в настоящее время выполняются.

Описанные опыты, выполненные на Маунт Вилсон в течение четырех последних лет — 1921–1925 гг., приводят к заключению, что существует определенное смещение интерференционных по- лос, какое было бы вызвано относительным движением Земли и эфира на этой обсерватории со скоростью приблизительно 10 км/с, т.е. около одной трети орбитальной скорости Земли. При сравне- нии этого результата с прежними результатами, полученными в Кливленде, напрашивается мысль о частичном увлечении эфира, которое уменьшается с высотой. Думается, что пересмотр клив- лендских наблюдений с этой точки зрения должен показать, что они находятся в согласии с подобным предположением и привести к заключению, что опыт Майкельсона–Морли не должен давать нулевого значения в точном смысле слова и, во всей вероятности, никогда такого результата не давал.

Полная обработка результатов опытов, которая будет закончена в ближайшем будущем, должна дать определенные указания отно- сительно абсолютного движения Солнечной системы в пространст- ве.

Успехи физических наук. 1925. Т.5. С.177–185.; Science, Proceedings of the National Academy of Sciences of U.S.A. 11 p. 1925

А.К.Тимирязев. Предисловие к статье Миллера

(1926)

А. К. Тимирязев. Под знаменем марксизма, 1926 г. 11. с. 91-109.

В 7-8 «Под Знаменем Марксизма» за 1925 г. была напечатана статья Дейтона Миллера*, в которой он сообщил о результатах сво- их замечательных опытов, в корне подрывающих второй постулат теории относительности Эйнштейна.

Как и следовало ожидать, это первое известие было принято весьма сдержанно; общее мнение составилось приблизительно в следующих выражениях: опыты в высшей мере интересные и важ-

* Орфография здесь и далее исправлена на современную. — Прим. ред.

95

А.К.Тимирязев, 1926 г.

ные по своему значению, но... надо подождать дальнейших под- тверждений. Через полгода эти подтверждения пришли. За одну только вторую половину 1925 года Д.Миллер сделал 100.000 изме- рений, которые целиком и полностью подтвердили его прежние выводы!

Печатаемая в настоящей книжке нашего журнала статья пред- ставляет собой доклад, прочитанный на съезде Американской ас- социации содействия науке 29 декабря 1925 года (появилась в пе- чати 30 апреля 1926 года). За этот доклад Д.Миллеру была присуж- дена премия ассоциации, выдаваемая ежегодно за наиболее вы- дающуюся работу, доложенную на съезде. В истекшем году кон- курс был особенно велик: была представлена ровно тысяча иссле- дований!

История опыта Майкельсона–Морли, с успехом повторенного Д.Миллером и изложенная в докладе, печатаемом в настоящей книжке нашего журнала, крайне поучительна в методологическом отношении.

Во всех исследованиях, какие только производились до 1925 г. (в том числе и первые серии опытов Д.Миллера), авторы исходили из двух следующих предположений. Движение земли по отноше- нию к эфиру, если оно существует, слагается только из трех суточ- ное вращение, годичное движение вокруг солнца (скорость 30 ки- лометров в секунду) и общее движение солнечной системы к со- звездию Геркулеса (со скоростью около 20 километров в секунду). Второе предположение заключалось в том, что относительная ско- рость земли по отношению к эфиру, согласно существующим тео- риям, должна определенным образом влиять на скорость света. Как теперь выяснилось, влияние движения земли было констатировано во всех прежних опытах, включая и знаменитые опыты Майкель- сона–Mopли! Но, во-первых, направление движения не совпадало с направлением движения земли по ее орбите + движение солнечной системы к созвездию Геркулеса и, во-вторых, величина влияния движения на скорость света раз в 20 или 30 меньше, чем это можно было предвидеть на основании теории Лорентца. Так как опыт дал не тот ответ, которого ожидали, то был сделан вывод, что движе- ние земли вовсе не отражается на величине скорости света! И этот неверный вывод Эйнштейн признал за второй постулат своей тео- рии.

96

Предисловие к статье Миллера

В небольшой заметке, напечатанной в «Nature» от 26 июня 1926 года, Д.Миллер в следующих выражениях изображает это ис- торическое заблуждение, послужившее основой столь нашумевшей теории.

«Проф. Эйнштейн сделал гипотезу, что движение наблюдате- ля не производит никакого эффекта на скорость света. Эта ги- потеза передается в сотнях книг в качестве правильного толкова- ния опытов. Она была принята, по-видимому, без тщательного изучения подлинников, в которых излагаются результаты экспе-

риментальных работ».

В чем же, однако, решение загадки?

Прежде всего не только вся солнечная система, но и вся звезд- ная система млечного пути несется с громадной скоростью около 200 300 километров в секунду по направлению к созвездию Драко- на (+65 склонение 262 прямое восхождение). Эта скорость дает то смещение полос интерференции, которое наблюдал Дейтон Мил- лер и которое было замечено и в предыдущих опытах Майкельсо- на–Морли и более поздних опытах Морли и Д.Миллера.

Кроме того, эта скорость отражается в значительно меньшей степени, чем это можно было ожидать по теории Лорентца. Если рассчитывать по этой теории наблюдения Д.Миллера, то вместо скорости 200 300 километров в секунду, мы получим всего 10 ки- лометров в секунду. Раз такая большая скорость, как несколько сот километров в секунду, вызывает эффект, соответствующий 10 ки- лометрам в секунду, то ясно, что скорость движения земли по ее орбите (эта скорость равна 30 километрам в секунду) дает в 10 раз сильнейший эффект, который при существующем уровне экспери- ментальной техники ускользает от нас. Отчего теория Лорентца не согласуется с этими фактами, отчего влияние движения меньше, чем предсказывала эта теория вопрос пока не решенный. Во всяком случае, нам основательно придется перестроить оптику движущих- ся систем.

Но отчего у Д.Миллера получался в опытах на горе Вилсон ре- зультат в 10 километров в секунду (если рассчитать по теории Ло- рентца), а в прежних опытах, как его самого, так и Майкельсона, получался эффект, эквивалентный 3 километрам в секунду? Дело заключается в следующем. Смещение полос интерференции вызы- вается только той слагающей скорости, которая параллельна плос- кости прибора. Так как открытая Миллером громадная скорость,

97

А.К.Тимирязев, 1926 г.

которая, во всяком случае, больше двухсот километров в секунду, направлена к созвездию Дракона и так как в Кливленде, где произ- водились опыты Майкельсона и Морли, созвездие Дракона всегда высоко над горизонтом, то слагающая этой скорости, паралелльная плоскости горизонтально стоящего прибора, значительно меньше, чем для обсерватории горы Вилсон, где созвездие Дракона всегда ближе к горизонту. Таким образом, широта места, а не высота над уровнем моря обеспечила успех опытов Миллера. А, кроме того, прежние измерения производились два раза в день в те часы, когда ожидалось наибольшее влияние скорости движения земли по орби- те, а это не совпадает с моментами, когда всего сильнее сказывает- ся влияние открытого Д.Миллером космического движения.

В критических статьях, печатаемых до сих пор в ряде научных журналов, все еще приписывают Миллеру утверждение, что изу- чаемый им эффект может наблюдаться только на возвышенностях и что он должен равняться нулю на уровне моря. Это недоразуме- ние можно приписать только тому, что статью Миллера недоста- точно внимательно читают. Крайне любопытно, что результаты Миллера подтвердились астрономическими наблюдениями. Оказы- вается, что звездные скопления, представляющие такие же звезд- ные системы, как наша система млечного пути, движутся по отно- шению к земле со скоростями, соответствующими и по величине и по направлению той, которая была установлена Д.Миллером.

Приведенная в статье Д.Миллера страничка из истории физики крайне поучительна. Очень плохо, когда экспериментатор, игнори- руя теорию, превращается в «ползучего эмпирика». Но плохо так- же, когда игнорируют факты, противоречащие установившимся теориям. Знаменитый биолог Клод Бернар говорил своим учени-

кам: «не бойтесь противоречивых фактов: каждое противоречие есть залог нового открытия». Это мудрое правило, которым дол- жен руководиться каждый исследователь–диалектик, было основа- тельно забыто истолкователями знаменитого опыта Майкельсона– Морли.

98

Глава 10. Значение экспериментов по обнаружению эфирного ветра

10. Д.К.Миллер. Значение экспери-

ментов по обнаружению эфирного вет- ра в 1925 г. на горе Маунт Вилсон

(Речь Президента американского физического общества, про- читанная в Канзас-Сити 29 декабря 1925 г.) 22

Significance of the ether-drift experiments of 1925 at Mount Wilson. Dayton C.Miller

Общее положение теории о том, что свет яв- ляется волновым движением в светопередающем эфире, приводит к необходимости определения основных свойств эфира, которые должны обес- печивать распространение волн света и объяс- нять другие оптические явления. Вначале пред- полагалось, что эфир заполняет все пространст- во, даже то, которое занято телами, и что он до- пускает движение всех тел сквозь него практиче-

ски совершенно свободно. Вопрос о том, увлекается ли эфир дви- жением Земли, обсуждался, начиная с первых дней волновой тео- рии. Теория эфира тесно связана с теориями структуры материи, и это находится в числе наиболее фундаментальных основ физиче- ской науки.

Открытие аберрации света в 1728 г. ранее объяснялось через принятую тогда корпускулярную теорию света. Эффект приписы- вался простому сложению скорости света со скоростью орбиталь- ного движения Земли. Другое объяснение, основанное на волновой теории, казалось столь же простым, как и первое, но оно оказалось не соответствующим обнаруженному позднее экспериментальному факту, заключающемуся в том, что аберрация не изменялась, если наблюдения производились телескопом, заполненным водой.

22 Address of the president of the American Physical Society, read at Kansas City, December 29, 1925. Миллер был секретарем, вице-президентом и (с

1925 г.) президентом этого общества – Прим. ред.

99