Atsukovsky_Ether_2011

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

ты движения изменяется от этапа к этапу на 90°. Наблюдения для каждого этапа (эпохи) были сокращены для определения истинного результирующего движения для этой эпохи. Апекс движения, пока- занный всеми наблюдениями, находится возле полюса эклиптики и, следовательно, орбитальное движение может проявить себя в изменении положения этого апекса от эпохи к эпохе. То есть будет происходить определенная годичная аберрация апекса.

Сравнение результатов по четырем датам не показывает убеди- тельного доказательства для этого эффекта. Я, однако, надеюсь, что при наличии нескольких серий наблюдений для каждой эпохи влияние орбитального движения может быть доказано. Фактически полученный положительный эффект соответствует скорости отно- сительного движения Земли и эфира приблизительно 10 км/с при вероятной погрешности 0,5 км/с. Отсюда следует, что эффект ор- битального движения на наблюдаемую результирующую скорость должен быть меньше чем 0,5 км/с.

Майкельсон: Какова возможная погрешность для значения 0,5 км/с?

Миллер: Это значение 0,5 км/с есть сама по себе вероятная по- грешность измерения эффекта, как это определяется из вычисле- ний. Поскольку никакого эффекта, который может быть положи- тельно отнесен к орбитальному движению, определено не было, можно сказать, что такой эффект при условии его существования должен быть менее 0,5 км/с.

Майкельсон: Извините за настойчивость. Такая оценка вероят- ной погрешности основана на эксперименте, который не предна- значен для определения эффекта движения Земли вовсе. Вы не могли найти вероятную погрешность, рассматривая наблюдения с точки зрения определения орбитального движения?

Миллер: Я не вычислял погрешность с такой точки зрения.

Майкельсон: Однако это можно было сделать. Я искренне хо- тел бы видеть такие вычисления.

Если бы я ранее знал о великолепном и оригинальном устрой- стве Кеннеди, я, вероятно, не проводил бы свои нынешние экспе- рименты в такой форме. В любом случае рассматриваемая пробле- ма должна быть исследована в дальнейшем. Даже более точное по- вторение экспериментов с помощью старых устройств будет иметь

210

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

большое значение для надежности результатов. Нам необходимо определенно выяснить, что есть истина без предубеждений.

Относительно эксперимента Кеннеди я рад, что мне пришла в голову эта идея тоже. Я собирался использовать фотометрическое сравнение поля, образованного светом, который отражается от раз- деленного зеркала, обе полуповерхности которого находятся на расстоянии доли длины волны. Но мне не пришло в голову, что разделение можно осуществить напылени- ем так удачно. Я собирался использовать для снятия слоя кислоты. Прибор Кеннеди так великолепен, что я хотел бы работать с подобным устройством, если господин Кеннеди не будет возражать.

По поводу замечаний г-на Пиккара (см. выступление Лоренца). Я должен сказать, что всякий новичок считает себя счастли- вым, если он способен наблюдать сдвиг полос в 1/20 полосы. Необходимо заметить, однако, что при некоторой практике можно измерять сдвиги в 1/100, а в очень благо-

приятных случаях и в 1/1000 полосы. Для этой цели полосы долж- ны быть очень черными. С помощью нашего нового аппарата мы значительно продвинулись в представлении таких полос [аппарат был выставлен в лаборатории]. Главное заключается, конечно, в исключении всякого рассеянного света, исходящего особенно от пластины с серебряным покрытием. Обычная пластина вызывает отражение на обеих поверхностях. Мне удалось избавиться от рас- сеянного света с помощью простого устройства, показанного на рис. 13.21, состоящего из двух призм с полупрозрачной посеребре- ной поверхностью, по которой они находятся в контакте, ориенти- рованных так, что падающий свет не совсем перпендикулярен по- верхности первой призмы. С помощью комбинации этих призм мо- гут быть получены очень черные полосы. Существуют некоторые трудности, касающиеся разделения поверхностей, которые я наде- юсь вскоре преодолеть, а возможно, что будет достигнута точность порядка 1/1000 полосы.

211

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

Я хотел бы сделать некоторые замечания по поводу интерпре- тации экспериментов Миллера. Мне кажется, что их трудно объяс- нить. Действительно, почему эфир должен испытывать сопротив- ление вдоль Земли до степени 19/20, а не в каком-либо другом со- отношении? Если это так, то нужно предположить, что существует большая разница между сопротивлением на поверхности Земли и на высоте тысяча миль. Вероятно, там сопротивление будет равно нулю. Предположив для примера некоторую зависимость умень-

сотен полос. Однако в экспериментах, выполненных в лаборатории Райерсон такого сдвига не обнаружено.

Завершая, я должен упомянуть о некоторых достоинствах но- вого аппарата: (1) полосы исключительно черны; (2) рама будет выполнена из инвара, что сделает ее крайне нечувствительной к изменениям температуры; (3) будет использоваться фоторегистра- ция для того, чтобы обеспечить непрерывность отсчетов. Записан- ные результаты будут сохраняться и могут быть рассмотрены поз- же независимо от наблюдателя. Таковы три момента, представ- ляющие собой значительные усовершенствования более ранних аппаратов.

Было бы интересно заметить, что вначале планировался другой аппарат, но он был отклонен, а принят данный интерферометр. Плечи предполагались длиной 100 м, аппарат не мог поворачивать- ся, но движущаяся Земля должна была поворачивать его в различ- ные положения относительно эфира. Мы намереваемся испытать его, эксперимент готовится в Чикаго.

Лоренц: Относительно деталей теории, затронутых д-ром Май- кельсоном, я предлагаю следующие замечания. Если эфир движет- ся свободно через вещество, таких трудностей, связанных с увле-

212

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

чением эфира веществом, не возникает. Если, с другой стороны, факты обязывают нас вновь ввести материальный эфир, было бы очень трудно сказать, каковы его свойства. Что случится, напри- мер, если вещество окажется только частично проницаемым для эфира, никто не может сказать. С этой точки зрения вопрос о ко- эффициенте 19/20 не может подниматься до тех пор, пока не будут лучше исследованы его свойства. Мы можем даже оставить воз- можность того, что движение эфира может быть безвихревым. В этом случае эфирный ветер будет, конечно, иметь компонент, пер- пендикулярный к поверхности Земли, и он будет довольно боль- шим. Этот случай вполне может быть, и эффект, упомянутый Май- кельсоном, должен быть нулевым. Относительная скорость эфир- ного ветра может возрастать с увеличением расстояния от поверх- ности Земли и, кроме того, не иметь вращения. Это, например, слу- чай модификации Планком теории Стокса. Еще одной возможно- стью был бы сжимающийся эфир. Это исключило бы даже необхо- димость безвихревого движения эфира. Но в данный момент доста- точно указать, что движение эфира с rot w = 0 было бы достаточ- ным для получения количественного объяснения явления аберра- ции и результата Майкельсона. Я говорю это только для того, что- бы показать огромное множество существующих возможностей для теории, если мы будем вынуждены новыми экспериментами вернуться назад к представлениям о материальном эфире.

Вопрос к д-ру Кеннеди; Ваш аппарат обладает такой чувстви- тельностью, что способен определить изменения оптического пути

δl = 2 10−3 λ . Теперь это не та чувствительность, которую вы вы- числили теоретически. Я бы хотел спросить, как вы определили эту чувствительность. Я спрашиваю это не для себя, так как знаю, ка- ким образом Вы это сделали. Я спрашиваю ради аудитории, так как я думаю, что метод, использованный Вами, исключительно хорош. Я предлагаю также рассказать о том, смогли ли Вы определить ор- битальный эффект на основе предположения захвата эфира в соот- ношении 19/20?

Д-р Кеннеди: Отвечаю сначала на второй вопрос. Я думаю, что эффект, связанный с орбитальным движением Земли, должен на- блюдаться с помощью моего аппарата.

Что касается первого вопроса, то я думал, что метод определе- ния δ l был достаточно грубым. Масса 5–6 кг на плите, на которой

213

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

был смонтирован аппарат, давала сдвиг в одну полосу. Я определил минимальную массу (около 10 г), которая давала вполне наблю- даемый эффект. Отношение двух масс и дает затем δ l /λ.

Я мог бы также объяснить, что я избавился от излишнего рас- сеянного света, используя метод, отличающийся от предложенного Майкельсоном для его нового устройства. Я использовал поляри- зованный свет, падающий под нужным углом на стеклянную пла- стину (угол Брюстера), так что не отражалось никакого света во- обще [см. доклад Кеннеди. Майкельсон воскликнул: «Поистине великолепно!»] Этот метод не является моим собственным изобре- тением. Он был предложен в 1911 г. в «Comptes Rendus», если я правильно запомнил.

Сдвиг азимута (50° к западу) в эксперименте Миллера кажется, показывает, что присутствует некоторый ложный эффект, зависи- мый только от положения прибора относительно меридиана, кото- рый сдвигает азимут всего эффекта к западу. Результат должен быть воспринят как суперпозиция кажущегося эффекта и эфирного ветра. Это объяснение, вероятно, потребовало бы, чтобы величина эффекта, связанная с эфирным ветром, меньше, чем что-либо, что можно наблюдать использованными устройствами. Это также объ- ясняет различие в результатах, полученных мной и Миллером.

Эксперимент Пиккара не выглядит имеющим большое значе- ние. Насколько я понимаю, он работал как раз в такое время суток, когда едва ли можно было ожидать эффекта.

Лоренц: Я не считаю, что последнее замечание Кеннеди спра- ведливо, Пикккар поднимался как раз в то время суток, когда над горизонтом вставало созвездие Геркулеса.

Кеннеди: Пиккар поднимался дважды. Один раз, когда звезд- ное время было правильным, но его наблюдения были испорчены влиянием температуры. Его ошибки в 30 раз превышали искомый эффект. Во второй раз он избавился от ошибок, но эффекта нельзя было ожидать в звездное время, выбранное им для наблюдений.

Миллер: Я согласен с Хедриком, что теория аппарата, исполь- зуемого для эксперимента, должна быть тщательно разработана. Теория Лоренца точна, но она является обобщением и не принима- ет во внимание особенностей использованных аппаратов. Что в действительности происходит с полосами, зависит от регулировки зеркал. Когда я заинтересовался экспериментом в 1900 г., адекват-

214

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

ной теории инструмента не существовало, Теоретическое исследо- вание аппарата было предпринято В.М.Хиксом, опубликовавшим его в «Philosophical Magazine» в январе 1902 г. Мы [Миллер и Морли] считали необходимым вновь вернуться к вопросу, так как Хикс предположил, что существует дополнительный член в выра- жении для исследуемого явления, который не был ранее принят во внимание. Этот член представляет собой заметную величину, пе- риодическую для каждого полного оборота интерферометра, в то время как влияние эфирного ветра периодично в каждом полуобо- роте. В «Philosophical Magazine» в мае 1905 г. мы дали обзор тео- рии, показывающий, что вычисления Хикса не оказывают влияния на сделанные ранее выводы. Явление полнопериодического сме- щения полос фактически присутствует в экспериментах 1887 г., а также во всех последующих. В «Comptes Rendus», 1919. Т. 168, с. 837 Риги начал серию статей, разрабатывая теорию в деталях. Он считал, что наши выводы не подкреп- лены теорией. Мне кажется, что теория Риги правильна абстрактно, но она не имеет дела с реальными явлениями, возникающими в интерферометре, как это делает теория Хикса. Вопрос требует дальнейшего исследования, как предложено проф. Хедриком. Теория Хикса принимает во внимание тот факт, что на практике изображение с (рис. 13.23) зеркала а учитывает то, что

а слегка наклонено к b. Это совершенно необходимо для получения

прямых лучей полос конечной ширины. Вычисления Риги основа- ны на предположении, что b и с в точности параллельны, что могло бы произвести полосы бесконечной ширины; таким образом, его критика не применима к реальному случаю. Когда b и с наклонены друг к другу, истинный эфирный ветер даст дополнительный эф- фект, предсказанный Хиксом, являющийся периодическим в пол- ном обороте аппарата. Хикс вычислил его величину, показав, что он зависит от угла между b и с. Эффект возрастает с возрастанием угла и уменьшением ширины полос. Поскольку искомое нами смещение за счет эфирного ветра должно быть периодическим в каждом полуобороте, то мы вправе исключить полнопериодиче-

215

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

ский эффект. Это выполнено графическим представлением оди- ночных наблюдений, оборот за оборотом интерферометра; эти кри- вые проанализированы механическим гармоническим анализато- ром и вторая гармоника (эффект полуоборота) представлена как отражающая собой эфирный ветер. При наличии влияния эфирного ветра необходимо присутствует эффект полного оборота по Хиксу, и его присутствие может считаться еще одним свидетельством на- личия эфирного ветра. Величина и фаза эффекта полнопериодиче- ских смещений изменяются, так как зависят от регулировки зеркал так же, как и от эфирного ветра. [Были показаны слайды, представ- ляющие эффект полного периода]. Очевидно, что величина эффек- та различна для разных серий наблюдений. Эффект полупериода, с другой стороны, характеризуется постоянной величиной. Полнопе- риодическое смещение невелико, когда ширина полос такова, что пять из них покрывают зеркало, имеющее диаметр 10 см. При дру- гих условиях, однако, смещение может быть очень большим. Эф- фект полного периода не нов, он всегда присутствовал во всех экс- периментах. Он присутствует и в первичных наблюдениях Май- кельсона.

Кеннеди: Одинаков ли эффект при использовании металличе- ской и бетонной рам?

Миллер: Да, он существенно одинаков. Бетонный прибор пока- зал меньшие температурные эффекты, чем прибор со стальной ра- мой, но его механическая прочность также была меньше. Я всегда использовал, как и Кеннеди, метод сдвига полос помещением гру- зов на конец рамы. Для получения сдвига в одну полосу требова- лось приблизительно 325 г. Это меньше, чем соответствующий груз в приборе Кеннеди, так как плечи рамы в моем аппарате длин- нее, чем в его. Я хотел бы снова заметить, что мой эксперимент проводился при значительном варьировании условий. Мой асси- стент перемещался вокруг прибора для того, чтобы посмотреть, влияет ли его позиция на распределение температуры или стабиль- ность или уровень прибора. Свет помещался в различные положе- ния внутри и вне помещения. На Маунт Вилсон аппарат устанав- ливался в зданиях с различной ориентацией. Эффект везде наблю- дался. После учета всех возможных источников погрешности все- гда оставался положительный эффект.

Проф. Е. Р. Хедрик: С точки зрения математики не может быть вопросов относительно правильности вычислений, представленных

216

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

проф. Лоренцем. Результат для членов второго порядка вопросов не вызывает. Возможно, однако, появление погрешности из-за из- менения пути луча света из-за движения аппарата. Инструмент не мог быть всегда в идеальном положении, принятом для вычисле- ний.

Я хотел бы привлечь ваше внимание ко второму пункту. Мы начали с определенного количества допущений. Сейчас наша цель в области математики – уменьшить необходимое количество до- пущений до минимума. Мы используем в данном специальном случае два принципа Гюйгенса и Ферма. Можем ли мы доверять им там, где дело касается членов третьего порядка, мы не знаем. Не может ли комбинация эффектов третьего порядка оказывать влия- ние на величину эффекта второго порядка? Если мы могли бы уменьшить количество физических принципов, используемых в наших вычислениях, до одного, это было бы очень желательно. Это то, что мы пытались сделать с Риги.50

Лоренц: Я хотел бы защитить свою теорию. Хедрик говорит, что необходимо пытаться сократить число допущений. Два прин- ципа Гюйгенса и Ферма не являются независимыми. Второй может быть выведен из первого. Легко доказать, что это так. Таким обра- зом, вопроса о наличии двух допущений нет.

Хедрик: Действительно ли это так?

Лоренц: Да, отношения между принципом Гюйгенса и принци- пом Ферма абсолютно общие. Я мог бы более точно привести не- которые доводы, изложенные мной вчера.

50 Необходимо четко указать, что операциям дифференцирования и интег- рирования, свободно использованным в этих обсуждениях, нельзя дове- рять в той мере, как это часто предполагается. Производная приближения к истинной формуле – не обязательно приближение к производной истин- ной формулы. Правда, также, что интегралы в последовательных прибли- жениях к истинной формуле не обязательно последовательные приближе- ния к интегралу от истинной формулы, если последовательные прибли- жения не единообразны. Нельзя сказать, что эти условия остаются для таких прекрасных приближений как в опыте Майкельсона. Поэтому нам казалось, и до сих пор нам кажется, что будет необходимо перейти на прямые расчеты для определенно выраженных предположений, а не ис- пользовать промежуточные доказательства (например, принцип Ферма), что, таким образом, сомнительно.

217

Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.

Предположим, P (см. рис. 13.5) есть световая точка (здесь должны начаться трудности, если мы должны точно пояснить, что мы имеем в виду). Предположим далее, что rot w = 0, что отража-

ет идею Френеля. Используя френелевские коэффициент и увлече- ние, находим влияние движения аппарата на эффекты первого по-

рядка, одинаковые для каждого пути l1 и l2 .

Существует еще один пункт, о котором необходимо упомянуть. Если мы примем во внимание эффекты второго порядка, путь лу- чей будет изменяться вследствие движения аппарата, так что необ- ходимо будет использовать в один момент l , а в следующий l′ . Я все же думаю, что для рассматриваемых эффектов не имеет значе- ния, что именно мы возьмем. [Хедрик замечает: «Да, верно».] По- нятно, что разность между l и l′ дает только эффект четвертого порядка. Таким образом, оправдано использование пути, сущест- вующего без движения эфира.

Конечно, значение светового пути l должно быть точным до второго порядка. В тех случаях, где мы связаны только с распро- странением в эфире, эта величина вытекает из выражения для v (скорости света в движущейся системе):

[см. выражение (3) в Докладе II]. Но возникает вопрос, и это то что я хотел добавить, какова будет форма уравнения, когда мы имеем дело со светом, проходящим через подвижные стеклянные пласти-

ны? В этом случае, w2 /c2 будет заменено на k 2w2 /c2 , где 1− k = (n2 −1)/n2 — коэффициент Френеля. Теперь эта вели- чина для k не является столь строгой в данной связи. Это выра- жение wkdt вследствие увлечения материей может быть подверг- нуто сомнению, если необходимо учесть члены второго порядка. Это могло бы сделать необходимым изменение величины этих эф- фектов второго порядка. Нужно отметить, однако, что расстояния, через которые свет проходит в стекле в эксперименте Майкельсо- на, сравнительно столь малы, что практически не могут вызвать каких-либо затруднений. Исходя из этого я думаю, что теория, представляемая мной, есть общая, но в то же время точно приме-

218

Глава 13. Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли

нимая к реальному прибору. Во всяком случае, я намереваюсь изу- чить все недавние работы, такие, как работа Хедрика.

Д-р Г.Штромберг: Часто говорят, что Солнце движется «в пространстве» со скоростью 20 км/с к точке α = 270°, δ = +30°. Это выражение абсолютно неадекватно и означает лишь движение Солнца относительно ярких звезд с такой скоростью и направлени- ем. Относительно удаленных объектов эта скорость значительно больше. Скорость Солнца относительно шаровидных звездных скоплений приблизительно равна 300 км/с в направлении α = 320° и β = +65°, а относительно спиральной туманности она может

быть даже больше, хотя и примерно в том же направлении. Поскольку система отсчета большей величины, по-видимому,

более фундаментальна, более высокая скорость может также иметь более фундаментальную природу.

Это как раз и происходит в данном случае. Движение Солнца относительно объектов разных классов в соседстве с нами совер- шенно различно, и было установлено общее правило: чем выше внутренняя дисперсия скорости в группе, тем больше скорость движения Солнца относительно этой группы. Практически все звездные объекты могут быть представлены в виде ряда с возрас- тающей дисперсией скорости и движением с различной скоростью вдоль определенной оси. Эта последовательность заканчивается шаровидными звездными скоплениями, и существует квадратичное отношение между движением группы вдоль определенной оси и дисперсией скорости по этой же оси. Это явление может, как ми- нимум формально, быть объяснено как эффект ограничения скоро- сти в фундаментальной системе отсчета, в которой шаровидные скопления находятся в статическом покое.

Недавние исследования гигантских М–звезд полностью оправ- дали эту гипотезу. Фактически было признано возможным пред- ставить распределение скорости вдоль этой фундаментальной оси гораздо более удовлетворительным способом одной имеющейся в распоряжении постоянной в добавление к этому фундаментально- му вектору скорости, чем четырьмя произвольными постоянными, как в распространенных методах.

В звездном движении нам необходимо ввести вектор фунда- ментальной скорости 300 км/с в упомянутом направлении для того, чтобы обеспечить порядок и регулярность. Это предполагает суще-

219