Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Atsukovsky_Ether_2011

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
9.54 Mб
Скачать

Д.К.Миллер, 1925 г.

галась, не возмущая его. По отношению к этой гипотезе экспери- мент дал отрицательный ответ. Эксперимент был направлен на проверку только вполне специфического предположения о харак- тере движения Земли: осевого и орбитального движения вместе с движением Солнечной системы по направлениям к созвездию Гер- кулеса со скоростью около 19 км/с. Результаты эксперимента не совпали с этим предполагаемым движением. Эксперимент был также ориентирован на проверку гипотезы Лоренца Фицжеральда о сокращении размеров тел при движении сквозь эфир, проверя- лись также магнитострикционные, вследствие теплового излучения и гравитационные деформации рамы интерферометра. На протяже- нии всех этих наблюдений, занимавших годы, ответ на различные вопросы всегда был «нет», но в то же время всегда сохранялся по- стоянный и устойчивый малый эффект, который не был объяснен.

Эфирноветровой интерферометр это инструмент, который, как общепризнано, предназначен для определения относительного движения Земли и эфира, то есть он способен показать направле- ние и скорость абсолютного движения Земли и Солнечной системы в пространстве. Если наблюдения проводились для определения такого абсолютного движения, чем же является результат, не зави- сящий от «ожидаемого» эффекта? Для ответа на этот главный во- прос было решено провести расширенные наблюдения в другие периоды времени 1925 г., и это было сделано в июле, августе и сен- тябре.

Можно спросить, почему это не было сделано раньше? Ответом является, в частности, то, что мы были озабочены проверкой опре- деленных предсказаний так называемой классической теории, и отчасти то, что нелегко создать новую гипотезу, хотя бы простей- шую, в отсутствие прямых наблюдений. Возможно, что существен- ной причиной этого недостатка была трудность осуществления на- блюдений во все время суток и в любой из сезонов. С моей сторо- ны не слишком самоуверенно считать, что во всех научных рабо- тах, в которых я участвовал, наблюдения эфирного ветра наиболее утомительны и изнуряющи, из-за физического, умственного и нервного напряжения. Простая настройка интерферометра на ин- терференционные полосы в белом свете и поддержание этой на- стройки, когда путь света равен 214 футам (65 м) и состоит из 16 различных участков и когда это осуществляется на открытом воз-

110

Глава 10. Значение экспериментов по обнаружению эфирного ветра

духе, требует терпения, крепких нервов и твердой руки. Профессор Морли однажды сказал:

«Терпеливость это качество, без которого нельзя присту-

пать к наблюдениям этого типа».

Наблюдения должны проводиться в темноте: в дневное время помещение, в котором находился интерферометр, затемнялось чер- ной бумагой; наблюдения должны проводиться при точном совпа- дении температуры в помещении и снаружи; наблюдатели должны ходить по кругу диаметром 20 футов (6 м), держа глаза у движуще- гося объектива телескопа, прикрепленного к интерферометру, ко- торый плавает в ртутной ванне и равномерно вращается с частотой около одного оборота в минуту; наблюдатель ни в коем случае не должен прикасаться к телескопу и в то же время не должен терять из виду интерференционные полосы, которые видны только через малое отверстие объектива телескопа, примерно 1/4 дюйма (около 6,5 мм) в диаметре; наблюдатель делает 16 отсчетов положения интерференционных полос за каждый оборот в моменты, отмечае- мые электрическими щелчками, эта операция должна продолжать- ся без перерыва в течение 15–20 минут и повторяться многократно за несколько часов работы.

Когда проводятся наблюдения, интерферометр с укрепленным на нем телескопом вращается на ртутной ванне, так что телескоп направляется поочередно на все деления компаса, то есть на все азимуты. Относительное движение Земли и эфира должно вызы- вать периодическое смещение интерференционных полос: они сна- чала должны сместиться в одну сторону, а затем в противопо- ложную по отношению к некоторой средней точке в поле зрения, с двумя полными периодами за каждый оборот инструмента. Поло- жения линий отмечались в 16 равноудаленных друг от друга точ- ках, начиная с направления на север. Азимут линии зрения, при котором смещение максимально, отмечался в два различных пе- риода времени дня, что позволяет наиболее просто вычислить ис- тинное восхождение и склонение, или «апекс» предполагаемого «абсолютного» движения Земли в пространстве. Определение на- правления движения связано с направлением ориентации телеско- па, когда смещение интерференционных полос максимально; оно ни в какой степени не зависит от величины смещения или согласо- вания полос с какой-либо частной «нулевой» позицией. Поскольку отсчеты берутся с интервалом около 3 с, положение максимума

111

Д.К.Миллер, 1925 г.

определяется наблюдениями, перекрывающими интервал около 10 с. Весь период смещения занимает около 25 с. Поэтому определе- ние направления абсолютного движения в большой степени неза- висимо от обычных температурных колебаний. Наблюдения носят дифференциальный характер и могут быть выполнены с высокой степенью достоверности при всех условиях. Комплекс отсчетов обычно содержит около 20 поворотов интерферометра, сделанных за период около 15 мин, это дает около 40 определений периодиче- ски повторяющегося эффекта. Эти 40 значений усредняются, что и считается одним «наблюдением». Никакие температурные эффек- ты или другие виды искажений, если они не обладают периодом в 20 с на интервале в 15 мин, могут быть в значительной степени ис- ключены за счет усреднения. Остающийся периодический эффект окончательного усреднения должен быть реальным.

Положение системы интерференционных полос определяется в десятых долях ширины полосы. Действительная скорость движе- ния Земли определяется амплитудой периодического смещения, которое пропорционально квадрату относительной скорости Земли и эфира и длине светового пути интерферометра. Относительное движение со скоростью в 30 км/с, равное орбитальной скорости Земли, должно было бы создать смещение полос от одного экстре- мума до другого, равное 1,1 полосы. Возмущения, связанные с температурой или другими причинами, длящиеся несколько секунд или минут, могут повлиять на текущую величину наблюдаемого смещения, что может сделать менее точным наблюдаемое значение скорости относительного движения, но в это же время положение максимального смещения при этом не будет искажено. Поэтому ожидалось, что наблюдения скорости движения будут не столь точными, как наблюдения за направлением движения. Два пара- метра скорость и азимут относительного движения практиче- ски взаимно независимы.

Желательно иметь наблюдения, равномерно распределенные на все 24 часа суток. Поскольку одна группа наблюдений занимает около 15 мин, то правильно распределенных 96 групп оказывается достаточно. Проведение такой серии занимало обычно период в 10 дней. В конце наблюдения сводились в одну группу, средняя дата рассматривалась как дата всей серии наблюдений (эпохи). Наблю- дения на Маунт Вилсон в 1925 году соответствовали трем таким датам: 1 апреля, 1 августа и 15 сентября, и их было более чем вдвое

112

Глава 10. Значение экспериментов по обнаружению эфирного ветра

больше по количеству, чем всех предыдущих наблюдений эфирно- го ветра, проделанных с 1881 г. Общее число наблюдений в Клив- ленде содержало около 1000 оборотов интерферометра, а все на- блюдения, проведенные на Маунт Вилсон до 1925 г., содержали 1200 оборотов. Наблюдения же 1925 г. содержали 4400 оборотов интерферометра, в течение которых было сделано более 100.000 считываний. Группа из 8 отсчетов давала величину и направление эфирного ветра, так что было получено 12.500 единичных измере- ний. Для этого наблюдатель должен был в темноте по небольшому кругу пройти общую дистанцию в 100 миль, производя считывание показаний. Условия проведения всех этих наблюдений были ис- ключительно хорошими. В некоторые периоды был туман, который хорошо выравнивал температуру. На наружных стенах дома висели четыре прецизионных термометра. Экстремальная вариация темпе- ратуры часто не превышала 0,1°, а обычно не превышала 0,4°. Та- кие вариации не могли влиять на периодическое смещение полос. Надо добавить, что во время проведения отсчетов ни наблюдатель, ни регистрирующий сотрудник не имели ни малейшего представ- ления о том, есть ли периодичность, какова она и какова ее ориен- тация.

100.000 отсчетов были соединены в группы по 20, усреднены и затем нанесены на графики. Затем графики исследовались механи- ческим гармоническим анализатором с тем, чтобы определить ази- мут и амплитуду эфирного дрейфа. В работе использовались все наблюдения в оригинале без пропусков, без назначения «весов» и вообще без каких-либо коррекций. Результаты анализа были нане- сены на графики таким образом, чтобы показать вариации азимута на протяжении полных суток для каждой даты наблюдений; вариа- ции скорости были нанесены на графики аналогичным образом. Наблюдения 1925 г., таким образом, дали шесть графиков: три из них показывали вариации азимута в различные эпохи и три ва- риации скорости. Графики показаны на рис. 10.1 и 10.2. Точки, со- единенные тонкой линией, представляют отдельные наблюдения, каждое из которых усреднено на основании отсчетов, сделанных на 20 оборотах интерферометра за время около 15 мин. Толстая линия представляет собой усреднение наблюдений для одной эпохи. На рис. 10.1 абсцисса содержит 24 ч гражданских суток, расположение на этой линии соответствует направлению движения на север, при этом точки выше линии соответствуют восточным азимутам, а точ-

113

Д.К.Миллер, 1925 г.

ки ниже линии западным азимутам. На рис. 10.2 абсцисса также соответствует 24 ч гражданских суток, тогда как по ординате отло- жено значение скорости эфирного ветра, то есть скорость относи- тельного движения эфира, в километрах в секунду. Здесь очевидно, что в наблюдениях содержится реальный эффект: каждая кривая имеет определенную и характерную форму. Результаты определен- но не нулевые и не являются случайными ошибками наблюдений.

Азимут наблюдавшегося эффекта рис. 10.1 варьируется периодиче- ски в течение 24 часов суток; среднее значение его равно 45°, то есть северо-западное; время наибольшей западной девиации варьи- руется в зависимости от времени года. На рис. 10.2 показано, что величина эффекта также варьируется периодически, при максиму- ме около 10 км/с, который случается в различные моменты времени в течение дня в различные периоды года.

Рис. 10.1. Вариации азимута эфир-

Рис. 10.2. Вариации скорости

ного ветра

эфирного ветра

а 1 апреля 1925 г.; б 1 августа 1925 г.; в 15 сентября 1925 г.

Невозможно представить какие-либо эффекты, связанные с температурой, тепловым излучением, магнетизмом, гравитацией и

114

Глава 10. Значение экспериментов по обнаружению эфирного ветра

другими причинами, которые могли бы создать систематические вариации, определенные для различных эпох наблюдения. Поэтому можно утверждать, что полученный эффект является следствием движения Земли и всей Солнечной системы сквозь эфир, то есть следствием реального «эфирного ветра». Были проведены различ- ные графические и вычислительные определения апекса и скорости такого движения.

Рис. 10.3. Совмещение теоре-

Рис. 10.4 Совмещение теоретиче-

тической кривой азимута эфирного

ской кривой относительно скорости

ветра (плавная кривая) с резуль-

эфирного ветра (плавная кривая) с

татами наблюдений (ломаная)

результатами наблюдений (ломаная)

а 1 апреля 1925 г.; б 1 августа 1925 г.; в 15 сентября 1925 г.

Эти решения были проверены с помощью параллелограммного механического аппарата, и наконец частично методом наимень- ших квадратов. Было установлено, что если спроектировать на- правление в точку в созвездии Дракона, имеющую прямое восхож-

115

Д.К.Миллер, 1925 г.

Рис. 10.5. Отнесение результатов наблюде- ний эфирного ветра, проведенных в различное время суток, к сидерическому (звездному) вре- мени

дение 262° (17 1/2 ч) и

склонение в +65° , ко- гда спроектированный на плоскость интерфе- рометра во все часы дня в три эпохи наблю- дения азимут будет варьироваться так, как показано плавной тол- стой линией на рис. 10.3.

Однако азимут на самом деле должен варьироваться симмет- рично по отношению к направлению на север, так что кривая должна расположиться частич- но над и частично под абсциссой.

На рис. 10.3 кривая была произвольно смещена вниз в сто- рону западных азиму- тов, чтобы согласовать ее с ломаной линией, изображающей истин- ные результаты наблю-

дений, взятые из рис. 10.1.

Если движение направлено к созвездию Дракона со скоростью 10 км/с и остается неизменным в течение года, то его проекция на плоскость интерферометра должна изменяться по величине в тече- ние суток, для трех эпох наблюдения это показано плавной кривой на рис. 10.4. Ломаная линия показывает вариации величины на- блюдаемого эффекта, усредненные из рис. 10.2.

Кривые, рассмотренные выше, были отнесены к местному гра- жданскому времени обсерватории Маунт Вилсон.

Если направление и скорость движения постоянны в течение года, то графики суточных вариаций могут быть более точно при-

116

Глава 10. Значение экспериментов по обнаружению эфирного ветра

вязаны к звездному времени; на рис 10.5 они именно так и привя- заны, при этом жирная линия представляет среднее из всех наблю- дений 1925 г. Здесь видно примечательное совпадение кривых для различных времен года, если они привязаны к сидерическому, то есть к звездному времени.

Из графиков видно, что совпадение кривых для направления движения лучшее, чем для скорости. На рис. 10.6 приводится окон- чательное усреднение относительных данных рис. 10.5 в виде ло- маной линии, а рассчитанные эффекты показаны плавной линией. Кривые для азимута вычерчены в масштабе, удвоенном по сравне- нию с предыдущими рисунками, чтобы лучше представить замеча- тельное совпадение кривых. Когда наблюдаемые величины пред- ставляются в виде указанных двух графиков, они оказываются вза- имно независимыми: каждый дает прямое восхождение и склоне- ние абсолютного движения Земли.

Прямое восхождение это сидерическое время, в котором азимут (в простом случае) проходит с востока на запад через север; это соответствует точке, в которой график пересекает истинную абсциссу, проходя от максимума к минимуму. Пунктирная линия в нижней части рис. 10.6 показывает, что это происходит в 17 ч 30 мин, что и является прямым восхождением апекса; в угловой мере это эквивалентно 262°. Склонение апекса может быть определено по амплитуде графика с учетом широты обсерватории; значение склонения, полученное таким образом, равно +65°.

Наблюдаемая скорость движения Земли в проекции на плоскость интерферометра должна показать дневную вариацию скорости вет- ра как результат вращения Земли вокруг своей оси. Эта магнитуда должна уменьшаться до минимального значения в сидерическое время, равное прямому восхождению апекса; и достигать макси- мального значения спустя 12 ч. Учитывая широту Маунт Вилсон, равную 31°14', и наклонение апекса, полученное из азимутов на- блюдений, получаем, что в момент максимума плоскость интерфе- рометра образует угол менее с направлением движения Земли. Поэтому проекция скорости не сильно отличается от полного зна- чения скорости в это время, которое поэтому может считаться близкой к 10 км/с.

Наклонение апекса может быть определено как из наблюдений скорости, так и из наблюдений азимута, поскольку они определяют отношение между максимальным и минимальным значениями ско-

117

Д.К.Миллер, 1925 г.

рости для заданной широты. Совпадение значений прямого восхо- ждения, полученных из этих независимых кривых, показано на рис. 10.6 с помощью ломаной линии. Вместе с хорошим совпадением для наклонения эти данные подтверждают, что наблюдаемый эф- фект и ожидаемое движение непосредственно связаны. Изучение числовых значений результатов показывает, что вероятная погреш- ность определения азимута эффекта равна ±2°, а вероятная по- грешность определения наблюдаемой скорости по отношению к значению 10 км/с равна ±0,6 км/с.

Рис. 10.6. Совмещение усред-

Рис. 10.7. Совмещение усред-

енных измеренных и теоретических

енных измеренных и теоретических

значений азимута и относительной

значений азимута и относительной

скорости эфирного ветра для 1925

скорости эфирного ветра для 1925 г.

года

(плавная кривая) и 1921 г. (ломаная)

То обстоятельство, что направление и скорость эфирного ветра не зависят от местного времени и постоянны по отношению к си- дерическому времени, показывает, что эффект независим от орби- тального движения Земли. Эффекты орбитального движения не были обнаружены в наблюдениях 1925 г.; это прямо совпадает с результатами, полученными Майкельсоном и Морли в 1887 г. и Морли и Миллером в 1905 г.

118

Глава 10. Значение экспериментов по обнаружению эфирного ветра

Чтобы объяснить этот эффект, предположили, что движение Земли в пространстве имеет скорость более 200 км/с, но вследствие неизвестной причины относительное движение Земли и эфира в интерферометре на Маунт Вилсон уменьшается до 10 км/с. При этом предположении компонента, характеризующая орбитальное движение Земли, создает эффект, находящийся в пределах наи- меньшего значения, которое может быть измерено данным интер- ферометром. По этой причине предполагается, что движение Сол- нечной системы имеет скорость как минимум 200 км/с, а возмож- но значительно большую. Тот факт, что наблюдаемый феномен зависит от сидерического времени и не зависит от суточных и се- зонных изменений температуры и от других земных причин, пока- зывает, что это космический феномен.

Предыдущие наблюдения на Маунт Вилсон сопоставимы с по- следними наблюдениями несмотря на то, что они были недоста- точными по объему. На рис. 10.7 сравниваются результаты наблю- дений 15 апреля 1921 г. с кривой, рассчитанной по наблюдениям в 1925 г.; как видно, совпадение очень хорошее.

Полное изучение эксперимента по эфирному ветру в 1925 г. на Маунт Вилсон приводит к выводу о существовании систематиче- ского смещения интерференционных полос, совпадающих с посто- янным относительным движением Земли и эфира в районе обсер- ватории, равным 10 км/с, и о том, что вариации направления и из- меренной скорости движения в точности такие же, какие могли быть созданы постоянным равномерным движением солнечной системы в пространстве со скоростью 200 км/с или более, апексом в созвездии Дракона около полюса эклиптики с прямым восхожде- нием в 262° и наклонением в 65°. Чтобы истолковать этот эффект как эфирный ветер, необходимо предположить, что Земля увлекает

эфир, так что кажущееся относительное движение в районе об-

серваториии уменьшается от 200 км/с или более до 10 км/с, и что увлечение эфира также смещает кажущийся азимут дви-

жения примерно на 45° северо-западу (курсив мой В. А.).

Значения величин, определяющих абсолютное движение Сол- нечной системы, полученное из вышеизложенных наблюдений эфирного ветра, находится в хорошем согласии с результатами, полученными другими методами. Так, новейшие исследования собственного движения звезд, проведенные Ральфом Вильсоном в обсерватории Дадли, и радиального движения звезд, проделанные

119

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]