Atsukovsky_Ether_2011

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

Рис. 13.6. Данные наблюдений азимута эфирного ветра, приведенные к звездному времени (а) и к гражданскому времени суток (б). *

* Кривые а и б не соответствуют друг другу в двух точках для апреля в районе 6-12 ч з.в. — Прим. ред.

180

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

Рис. 13.7. Теоретические плавные кривые и экспериментальные лома- ные кривые скорости (а) и азимуты эфирного ветра (б)

На рис. 13.7 внизу показана средняя суточная вариация азиму- та (ломаная линия) сравнительно с теоретической вариацией, пока- занной плавной линией. В верхней части рис. 13.7 ломаной линией показана средняя дневная вариация наблюдаемой величины эффек- та, а плавная линия показывает ее теоретическую вариацию. Если

181

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

это проявление эфирного ветра, то звездное время минимального значения амплитуды есть прямое восхождение апекса. Это 17 ча- сов, время, находящееся в соответствии с прямым восхождением, полученным из азимутальной кривой. Склонение апекса зависит от минимума и максимума эффекта и от широты обсерватории. Вы- численное значение близко к +69°, оно согласуется с полученным из азимутальной кривой. Инструмент устроен так, что измеряемые азимут и величина скорости не зависят друг от друга; и только в том случае, если они вызваны одной и той же причиной, появляет- ся между ними очевидная связь. Согласование вычисленного и на- блюдаемого эффектов как для величины скорости, так и для азиму- та, уверенно указывает на реальную космическую причину. Этот результат не может быть истолкован как «нулевой» эффект, он не может быть вызван инструментальными или локальными возмуще- ниями.

Тот факт, что направление и величина скорости наблюдаемого эфирного ветра не зависят от местного времени и постоянны по отношению к звездному времени, предполагает, что в наблюдениях влияние орбитального движения Земли очень незначительно. Про- веденные эксперименты не показали эффекта от действия орби- тального движения и, следовательно, они не более согласуются со старой теорией неподвижного эфира, чем эксперименты Майкель- сона и Морли. Отсутствие орбитального эффекта позволяет счи- тать, что постоянная скорость движения Земли в пространстве больше 200 км/с, но по некоторой невыясненной причине скорость относительного движения Земли и эфира в интерферометре на Ма- унт Вилсон уменьшается до 10 км/с; при этих условиях состав- ляющая скорости, равная орбитальной скорости Земли, произведет получающийся в результате эффект, который безусловно ниже наименьшего значения, которое может быть измерено данным ин- терферометром. Это и есть та причина, которая привела к выводу о том, что скорость движения Солнечной системы составляет самое меньшее 200 км/с, а может быть и много больше.

Некоторые критики полагают, что ранние кливлендские на- блюдения дали реальный нулевой эффект и что положительный эффект на Маунт Вилсон достигнут благодаря большей высоте. Это неверно. Числовые значения положительного эффекта в Клив- ленде и на Маунт Вилсон примерно соответствуют выполненным теперь наблюдениям (в Кливленде число их было невелико) и не-

182

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

возможно утверждать, что какой-либо эффект возник благодаря влиянию высоты. Если и есть некоторая доля влияния высоты, то она очень мала. Дальнейшие наблюдения в Кливленде делаются теперь для того, чтобы определить природу этого влияния.

Чтобы объяснить эти эффекты результатом действия эфирного ветра, представляется необходимым предположить, что Земля за- хватывает эфир так, что кажущееся относительное движение в точ- ке наблюдения уменьшается с 200 км/с или более до 10 км/с и что этот захват, кроме того, смещает видимый азимут движения при- мерно на 60° к западу от севера. Возможно, что западное отклоне- ние определено влиянием направления хребта Маунт Вилсон, про- тянувшегося с юго-востока на северо-запад. Уменьшение указан- ной скорости с 200 км/с или более до наблюдаемого значения 10 км/с может быть объяснено теорией сокращения тел Лоренца– Фицжеральда без привлечения представлений о захвате эфира. Это сокращение может зависеть или не зависеть от физических свойств тела, и оно может быть или не быть пропорциональным квадрату относительной скорости Земли и эфира. Очень слабое отклонение сокращения от значения, вычисленного Лоренцом, могло бы быть отнесено на счет наблюдаемого эффекта.

Числовые значения абсолютной скорости Солнечной системы, полученные из наблюдений эфирного ветра, вполне согласуются с результатами, полученными другими методами. Недавние исследо- вания собственного движения звезд, выполненные Ральфом Виль- соном из Дадлеевской обсерватории, и радиального движения звезд, выполненные Кэмпбэллом и Муром из Ликовской обсерва- тории, дали апекс движения Солнца к созвездию Геркулеса с пря- мым восхождением 270° и склонением около +30° со скоростью около 19 км/с. Д-р Г.Штромберг из обсерватории Маунт Вилсон, исходя из результатов исследований шаровидных скоплений и спи- ральных галактик, установил движение Солнечной системы в точ- ку, имеющую прямое восхождение 307° и склонение +56° со ско- ростью 300 км/с. Лундмарк, изучая спиральные галактики, устано- вил факт движения со скоростью 400 км/с. Все различные опреде- ления движения Солнечной системы дают одинаковое общее на- правление, лежащее в пределах окружности, которая имеет радиус 20°. Принятая нами скорость 200 км/с есть просто нижний предел, она может составлять и 300 и 400 км/с. Первое предположение, следовательно, правдоподобно. Нахождение апекса в созвездии

183

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

Дракона с прямым восхождением 255° и склонением +68° находит- ся внутри 6° от полюса эклиптики. Установленное движение Сол- нечной системы почти перпендикулярно плоскости эклиптики. На- правление оси Солнца указывает в точку, находящуюся в пределах 12° от этого апекса. Нельзя не заинтересоваться, не меняется ли значение этих факторов со временем.

Аргумент, рассматриваемый теперь, может быть продемонст- рирован только с помощью наблюдений, продолжающихся все 24 часа в сутки, для того, чтобы определить точную форму ежеднев- ных вариаций скорости и азимута эффекта, и посредством наблю- дений, сделанных в различное время года, чтобы выяснить зависи- мость эффекта от звездного времени. Ранние наблюдения 1887 и 1905 гг. были проведены в недостаточном количестве, и они не бы- ли распределены внутри суток таким образом, чтобы можно было рассчитать направление ветра. Эти ранние наблюдения были сде- ланы в целях определения орбитального движения Земли и, следо- вательно, были выполнены лишь в два выделенных момента суток, так что в один момент времени этот частичный эффект давал бы максимум, а в другой момент был равен нулю. Эти два момента в сутки были выбраны так, что азимуты орбитальной составляющей скорости движения должны были сильно различаться по величине. К тому же до 1925 г. эксперименты никогда не превышали интер- вала в 6 месяцев. Причиной того, что вторая серия экспериментов не была выполнена после этого интервала, проста: не было получе- но ожидаемого эффекта в первой серии.

Наблюдения, выполненные в Кливленде Майкельсоном и Мор- ли в 1887 г, и позже, повторенные Морли и Миллером, были точно пересчитаны под настоящую гипотезу, поэтому ранних наблюде- ний не достаточно для определения направления ветра, но, тем не менее, они всецело совместимы с заключением, сделанным на ос- новании экспериментов на Маунт Вилсон. Или иначе, настоящий результат полностью подтверждает результаты ранних экспери- ментов Майкельсона и Морли, не давая очевидного влияния орби- тального движения Земли. В дополнение к этому с помощью по- следних экспериментов тщательно изучены остаточные эффекты, показавшие, что имеется систематический космический эффект, такой, как от реального эфирного ветра. Это заключение поставило новый вопрос, почему этот эффект меньше, чем ожидаемый по классической теории и почему направление эффекта на Маунт

184

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

Вилсон смещено к западу? Этот вопрос, конечно, не более труден, чем многие другие, теперь ожидающие своего решения.

Интерферометр снова установлен на территории Кейсовской школы прикладных наук в Кливленде около места, где в 1887 г. был проведен первый эксперимент Майкельсоном и Морли. Пред- полагается провести серию наблюдений для четырех периодов времени года, чтобы сравнить каждую серию с сериями Маунт Вилсон. Это даст информацию для возможного определения влия- ния на эффект местных условий; есть надежда, что будет опреде- лено влияние на эффект высоты и орбитального движения.

IV. Доктор Рой Кеннеди, Калифорнийский технологический институт

После публикации проф. Миллером своих выводов, представ- ленных нам вчера, стало необходи- мым или, по край- ней мере, весьма желательным неза- висимое повторе- ние эксперимента.

Я собираюсь обсу- дить выполнение такого эксперимен- та этим утром.

В этом экспе- рименте световые пути были умень- шены примерно до 4 м, а требуемая чувствительность получена благодаря способности спе-

очень малые смещения интерференционной картины. Вся оптиче-

ская система была заключена в закрытый металлический корпус

185

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

(выделено мной — В.A.) (sealed metal case), содержащий гелий под атмосферным давлением. Благодаря малым размерам аппарат мо- жет быть эффективно изолирован, и циркуляции и вариации плот- ности газа в оптических путях практически исключены. Кроме то- го, поскольку величина µ−1 для гелия составляет всего примерно одну десятую той же величины для воздуха, можно видеть, что на- рушающие эффекты изменений плотности газа при атмосферном давлении будут соответственно в десять раз меньше, чем для воз- духа. И действительно, было найдено, что дрожание интерферен- ционной картинки было незначительным, и когда устанавливалось температурное равновесие, устойчивое смещение отсутствовало.

Схема аппарата в плане приведена на рис. 13.8. Оптические части смонтированы на мраморной плите квадратной формы со стороной 122 см и толщиной 10,5 см, которая покоилась на кольцеобразном поплавке, помещенном в чан со ртутью, имеющий диаметр в 77 см. Это просто уменьшенная копия первоначальной установки Майкельсона. Зеркала M1, M4, и M5 зафиксированы в определенном положении; такие приспособления, как компенсаци- онная пластина С и зеркало M2, необходимо установить из положе- ния наблюдателя у телескопа после того, как крышка будет постав- лена на свое место. Зеленый свет с длиной волны λ = 5461 от ма- ленькой ртутной дуговой лампы, прикрепленной к плите, выделял- ся с помощью системы линз и призм и пропускался через малое отверстие в экране Z. Лучи света тщательно ограничивались экра- нами и фокусировались с тем, чтобы предотвратить случайное по- падание света в глаз и вследствие этого — уменьшение его чувст- вительности. Корректировки были выполнены так, что четкие ли- нии формировались на поверхности M1 и M2, на которые фокусиро- вался телескоп. Окончательные корректировки осуществлялись поворотом компенсационной пластины С с помощью точного диф- ференциального винта и помещения малых гирек около угла пли- ты; при таких условиях вес 5 г изменял положение тяжелой плиты вполне заметно. Регулировочные винты приводились в движение с помощью валиков, проходящих через короткие гибкие трубки, обеспечивающие свободное вращение, но не пропускающие воздух. После того как зеркала были предварительно выставлены, крышка осторожно устанавливалась на место, герметизируя плиту, а затем пространство под крышкой заполнялось гелием.

186

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

Схематически расположение частей интерферометра показано на рис. 13.9. Луч практически плоскопараллельного однородного света плоско поляризуется так, что его электрический вектор лежит в плоскости рисунка, двигается вправо и падает на зеркало M3 под углом поляризации для данной длины волны. На верхней поверх- ности луч расщепляется с помощью тонкой платиновой пленки на

пунктирной линией, ко- торые получались бы с естественным светом, полностью исключа-

ются, и вторая та, что складывающиеся лучи могут быть отрегули- рованы так, чтобы улучшить интенсивность при различной относи- тельной отражательной способности M1 и M2. Поскольку для верх- него луча существует на два перехода стекло–воздух больше, чем для нижнего, выровнять обе компоненты естественного света та- ким путем невозможно.

Высокая чувствительность, необходимая из-за короткого пути света, обеспечена, главным образом, простым устройством для воз- вышения одной половины зеркала М2 над другой на малую долю длины волны света, разделяющая линия между двумя уровнями прямая и четкая настолько, насколько это возможно. Зеркало было выполнено путем покрытия части стеклянной плоской пластины плоским с резко очерченными краями микроскопическим покров- ным стеклом и применением дополнительного слоя платины, нане- сенного методом катодного напыления, после чего вся пластина давала полное отражение. Автору встречались предложения о при-

187

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

менении такого разделенного зеркала в интерферометрии несколь- ко лет тому назад, но он не знает, кому эта идея принадлежит.

Теория приспособления следующая. Явление интерференции будет таким же, как если бы зеркало M2 было заменено его изобра- жением в M3. В условиях эксперимента, в котором пути почти рав- ны, M1 перпендикулярно лучу, падающему на него, и отраженные лучи переносят изображение почти параллельно, изображение M2 будет почти параллельно и совпадать с поверхностью M1. Элемен- тарная теория показывает, что результирующая интерференцион- ная картина будет практически совпадать с M1. Целесообразно до- полнить это рассуждение развитием общей теории интерференции на все отклонения зеркал; экспериментальное обеспечение близко- го параллелизма совершенно необходимо.

На рис. 13.10 показаны сильно увеличенные поперечное сече- ние M1 и изображение M2, нормальные к их плоскостям и к разде- ляющей линии в M2. M1 лежит в

плоскости x = 0 , а уровни M2 находятся на равном расстоянии на противоположных сторонах от па- раллельной плоскости, находящей- ся на расстоянии х от M1. Предпо- ложим, что монохроматическая волна, в которой смещение дано выражением

ния составит

188

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

«–» для нечетных значений. Таким же выражением определится I2 , поэтому для этих условий I1 = I2 . Следовательно, для наблю- дателя поле зрения по обе стороны от разделяющей линии будет

иметь равную интенсивность при x = n4λ .

Теперь нам нужно определить минимальное изменение x , ко- торое произведет ощутимое различие в освещенности обеих сторон поля. Если x даст вариацию δ x пока α есть константа, то разни-

189