Atsukovsky_Ether_2011

Д.К.Миллер. 1933 г.

«С точки зрения теории эфира здесь представлены результа- ты столь же хорошие, что и другие, предварительно открытые, легко объяснимые эфирной концепцией Стокса, модифицированной Планком и Лоренцем и обсужденной автором (Зильберштейном) в

„Philosophical Magazine“72».

Теория Стокса может быть описана посредством следующего изречения, заимствованного из трактата «Эфир и материя» сэра Джозефа Лармора (стр. 10, 13, 35 и 36):

«Поскольку сэр Джордж Стокс не был расположен допус- тить, что эфир может свободно проходить сквозь промежутки материных тел в соответствии со взглядом Френеля, и поскольку некоторые другие теории его движения, которые могут быть со- гласованы с фактами астрономической аберрации, требуют неза- вихренных течений, объяснение ограничения таких течений, как он полагает, найдено. Эту цепь аргументов — что аберрация требу- ет возмущений, которые должны быть незавихренными, что движение тел возмущает эфир, что это может быть объяснено только рассеиванием возникающих вихревых возмущений с помо- щью поперечных волн, и далее, что излучение само вовлекает попе- речное волновое движение, – он считает взаимно согласующейся и самоподдерживающейся и, далее, формирующей совершенно оче- видную, в соответствии с этим взглядом, конституцию эфира Затем возникает вопрос, насколько далеко распространяется это объяснение применительно к случаю, в котором эфир увлекается

материей, движущейся сквозь него».

Существуют систематические различия в так называемой кон- станте аберрации и в стандартном расположении звезд, определен- ные различными наблюдениями, которые могут быть объяснены гипотезой различного эфирного ветра вследствие различий в мест- ном коэффициенте увлечения. Увлечение эфира на любой данной станции может зависеть более или менее от высоты, местного кон- тура и возмущений большими массами, расположенными на по- верхности Земли, такими, как горные хребты. Эксперименты по эфирному ветру никогда не проводились на уровне моря, а также нигде, это факт, исключая Маунт Вилсон, с достаточно полными точными измерениями эффекта.

72 L.Silberstein // Phil.Mag. 1920. Vol.39. P.161.

310

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

Теперь очевидно, что скорость ветра на Маунт Вилсон не силь- но отличается от скорости ветра на Кливленде и что на уровне мо- ря она будет, вероятно, той же. Уменьшение измеренной скорости 200 км/с или более до наблюдаемой 10 км/с может быть объяснено на основе теории сокращения Лоренца–Фицжеральда без привле- чения представлений об увлечении эфира. Это сокращение может зависеть или не зависеть от физических свойств твердого тела и это может быть, а может и не быть точно пропорционально квадрату относительной скорости Земли и эфира. Очень небольшое откло- нение сокращения от значения, вычисленного Лоренцем, должно объяснить наблюдаемый эффект. Сэр Оливер Лодж в автобиогра- фии написал:

«Я еще упорно придерживаюсь идеи, что фицжеральдовское сокращение – реальность, которая должна быть учтена при рас-

смотрении физического устройства Вселенной» 73.

Поэтому необходимо обсудить, какие имеются возможности для уточнения теорий эфира, чтобы они были согласованы с фак- том уменьшения наблюдаемой скорости абсолютного движения и со смещением азимута. Трудности, созданные этими аномалиями, конечно, не больше, чем подобные трудности, существующие во многих других областях экспериментальных исследований.

Другие современные эксперименты по эфирно- му ветру

Поскольку сообщение об очевидности абсолютного движения Солнечной системы сделано в Канзас-Сити в 1925 г. были прове- дены некоторые другие эксперименты по обнаружению эфирного ветра интерферометром различными экспериментаторами в раз- личных условиях, приведя к результатам, обычно рассматриваю- щимся как отличные от выводов, сделанных в настоящей статье. Краткое изложение этих экспериментов будет сделано без деталь- ного анализа.

Д-р Рой Дж. Кеннеди из Пасадены применил интерферометр с оптическим устройством оригинальной конструкции, обеспечив-

73 О.J.Lodge. Past Years. 1932. P.206.

311

Д.К.Миллер. 1933 г.

шим высокую чувствительность 74. Длина оптического пути до оконечного зеркала, обозначенная D в формуле, данной ранее, со- ставляла 200 см. Аппарат был запечатан в металлическую коробку, заполненную гелием. Заключение гласило, что скорость индициро- ванного эфирного ветра должна быть менее 2,5 км/с; этот предел был позднее уменьшен Иллингвортом до 1 км/с.

Проф. А.Пиккар и Е.Стаэль из Брюсселя, полагая, что высота над поверхностью Земли может иметь влияние на скорость эфир- ного ветра, разместили интерферометр в аэростате, который под- няли на высоту 2500 м 75. Аэростат вращался вокруг вертикальной оси посредством пропеллера. Длина оптического пути интерферо- метра D = 280 см; он имел самозаписывающий прибор и термостат и был заключен в герметизированный металлический ящик76. Ин- дицированная скорость могла составить 7 км/с, что было ограниче- но точностью интерферометра. Этот интерферометр был позже пе- ренесен на вершину Риги в Швейцарии, на высоту 1800 м, где на-

блюдения показали верхний предел возможной скорости эфирного ветра 1,5 км/с 77.

Позже проф. Майкельсон, Ф. Г. Пис и Ф.Пирсон использовали интерферометр, смонтировав его в обсерватории Маунт Вилсон в Пасадене; длина оптического пути составляла 1616 см и позже бы- ла увеличена до 2592 см. Отсчеты делались по вертикальной оси интерферометра, наблюдатель помещался в комнате, расположен- ной над аппаратом. Результат не дал смещения больше, чем 1/50 того, которое ожидалось из предположения эффекта, вызванного движением Солнечной системы со скоростью 300 км/с 78.

Проф. Георг Джус, работающий в Йене, использовал интерфе- рометр, смонтированный на кварцевой основе, подвешенной в ва-

74R.J.Kennedy // Proc. Nat. Acad. Sci. 1926. Vol. 12. P.621; Astrophys.J. 1928. Vol.68. P.367.

75A.Piccard, E.Stahel //Comptes Rendus. 1926. Vol.183. P.420; Naturwiss. 1928. B.16. S.935.

76Металлический ящик полностью заэкранировал интерферометр от эфирного ветра — это обрекло эксперимент на неудачу. — В. А.

77A.Piccard, E.Stahel //Comptes Rendus. 1927. Vol.185. P.1198; Naturwiss. 1928. B.16. S.25.

78A.A.Michelson, F.G.Peas, F.Pirson // Nature. 1929. Vol.123. P.88; J.Opt. Soc. Am. 1929. Vol.18. P.181.

312

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

куумированном металлическом (жирный шрифт мой — В. А.) строении, и снабженный фотографической регистрацией. Интерфе- рометр имел длину оптического пути D=2099 см. Результаты пока- зали, что существующий эфирный ветер не мог превысить 1 км/с 79.

Втрех экспериментах из четырех интерферометр был заключен

вмассивный металлический корпус, размещенный в подвальной комнате фундаментального здания ниже уровня земной поверхно- сти; в эксперименте Пиккара и Стаэля была использована металли- ческая герметизированная камера, а в эксперименте Майкельсона, Писа и Пирсона интерферометр находился в камере с постоянной температурой, но не вакуумированной. При исследовании вопроса увлечения эфира наличие массивных непрозрачных экранов неже- лательно. Эксперимент, рассчитанный на обнаружение очень ма- лых влияний на скорость света со стороны проходящего сквозь не- го эфира, должен быть построен так, чтобы не существовало экра- нов между свободным эфиром и световым путем в интерферомет- ре. Запланировано непосредственно изучить эту сторону проблемы.

Ни в одном из других экспериментов не было проведено на- блюдений такой длительности и такой непрерывности, какие тре- буются для выявления суточных и сезонных изменений.

Поскольку интерферометр, использованный Кеннеди, более чувствителен, чем приборы обычного типа, то вызывает сомнение, что точность результатов, полученных с его помощью, выше тех, которые были получены при очень большом числе отсчетов, сде- ланных при всех температурных условиях и сезонах на интерферо- метрах обычного типа, обладающих много меньшей чувствитель- ностью к возмущающим факторам.

Ограниченность метода прямого отсчета была осознана, но он был принят потому, что он прост и позволяет набрать большое число отсчетов в кратчайшее время. Можно поверить, что некото- рый недостаток в точности каждого отдельного отсчета полностью компенсируется большим числом отсчетов и использованием ин- терферометра с длинным оптическим путем, и поэтому высокой изначальной чувствительностью. Интерферометр, использованный

вописанных здесь экспериментах, имеет длину оптического пути

D = 3203 см.

79 G. Joos // Ann. d. Phys. 1930. Vol.7. № 5. P.385.

313

Д.К.Миллер. 1933 г.

Другие доказательства космического движения

Различные астрономические определения движения Солнеч- ной системы в пространстве с помощью различных методов пока- зали наличие относительного движения и дали некоторую косвен- ную информацию об абсолютном движении. Однако некоторые недавно проведенные важные эксперименты в различных областях с очевидностью указали на существование космического движения. Д-р Эсклагон, Директор Парижской обсерватории, провел деталь- ное изучение земных течений – деформации земной коры и океан- ских течений. В последней работе он рассмотрел 166.500 результа- тов наблюдений, охватывающих период в 19 лет80. Имеется состав- ляющая эффектов, связанных с приливами и отливами, которая указывает на движение Солнечной системы в плоскости, в которой находится меридиан звездного времени 4,5 ч и 16,5 ч.

При изучении отражения света Эсклагон установил с полной очевидностью то, что он назвал «оптической диссимметрией про- странства», ось симметрии которой лежит в меридиане 8 и 20 ч звездного времени. Этот эффект можно было бы объяснить нали- чием эфирного ветра; эти результаты находятся в строгом соответ- ствии с наблюдениями эфирного ветра, описанными здесь 81.

Множество недавних наблюдений космических лучей показало совершенно определенно максимум радиации в направлении, от- меченном меридианом в 5 и 17 ч звездного времени. Этот эффект показали весьма обширные наблюдения Кольхестера и фон Салиса, Бюттнера и Фельда, а также Стейнке 82. Наблюдения, выполненные на немагнитном корабле «Карнеги» показали тот же эффект для

наблюдений, выполненных между 30° северной и 30° южной ши- роты 83.

Свидетельства галактического движения, которое относится более или менее к абсолютному движению Солнечной системы, найдены Харловом Шаплеем, изучающим межзвездную среду, Дж. С.Пласкеттом из изучения движений звезд В-типа и

80E.Esclagon //Comptes Rendus. 1926. Vol.183. P.921; 1926. Vol.183. P.116.

81E.Esclagon // Comptes Rendus. 1927. Vol.185. P.1593.

82Kohlhorster, Steinke, Buttner// Zelts. f. Phys. 1928. B.50. S.808.

83Report Carnegie Inst. 1928. Vol.27. P.255.

314

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

Г.Штромбергом из исследований звездных скоплений и туманно- стей 84.

Л.Курвуазье провел исследования некоторых типов открытых свидетельств абсолютного движения Земли. Его эксперименты от- носятся к области отражения света, деформации Земли, удлинению орбит спутников Юпитера и аберрационной константы. Р.Томашек

иВ.Шиффернихт выполнили наблюдения на ряде связанных друг с другом явлениях 85.

Имеются отдельные аномалии в астрономических наблюдениях менее определенного характера, которые, однако, могут быть объ- яснены наличием эфирного ветра. Такие аномалии имеются в на- блюдениях констант аберрации, стандартного расположения звезд

икоррекции часов, определенных в различное время суток.

Карл Г.Джански из Телефонной лаборатории Белла нашел сви- детельства существования специфического шипящего звука в ко- ротковолновом радиодиапазоне, который приходит с определенно-

го космического направления, лежащего в меридиане 18 ч звездно- го времени 86.

Благодарности

Представленные здесь эксперименты включали овладение громадным количеством материала для наблюдений, большая часть которого предназначалась для регулировки и подготовительной проверки условий работы: только небольшая часть, которая все же очень велика, использована в окончательных вычислениях. Уменьшение этой массы материала оказалось чрезвычайно труд- ным делом. Не удается припомнить каких-либо других экспери- ментов, которые включали бы такое количество деталей и такого продолжительного изучения. Это потребовало значительного вни- мания многих лиц. Автор особенно обязан проф. Дж. Дж. Нассау из отделения астрономии Кейсовской школы прикладной науки за

84Harlow Shapley // Nature. 1928. Vol.122. P.482; J.S.Plaskett // Science. 1930. Vol.71. P.152; G.Stromberg // Astrophys.J. 1925. Vol.61. P.353.

85L.Courvoisier // Astronomische Nachrichten. Nos 5416, 5519, 5599, 5715, 5772, 5910; R.Tomaschek, W.Schaffernicht // Aitronomische Nachrichten, Nos. 5844, 5929; Ann. d.Physik. 1932. B.15. S.787.

86Karl G.Jansky // Electronics. 1933. Vol.6. P. 173.

315

Д.К.Миллер. 1933 г.

очень большую помощь в проведении анализа и в математическом решении числовых и астрономических задач, возникших в работе с самого начала наблюдений на Маунт Вилсон в 1921 г. Д-р Г.Штромберг и другие члены персонала Обсерватории Маунт Вил- сон помогли советами и консультацией высочайшей ценности. Не- которые помощники, каждый на значительный период, полностью отдавали себя работе, а также обработке наблюдений и вычислени- ям, среди них следующие должны быть названы персонально: Р. Ф. Ховей (1920–1923 гг.), Г. А. Притчард (1923 г.), Виллард Самуел-

сон (1924 г.), Г.Брукс Эрнест (1925 г.), Ф. В. Тэйлор (1925–1926

гг.), Дональд Х.Спикер (1926–1927 гг.) и Джеймс Р.Мак-Кинли (1932–1933 гг.). Д-р Р. М. Лагнер был наиболее действенным по- мощником во всех наблюдениях, выполненных на Маунт Вилсон в 1925 и в 1926 гг.; он подготовил принципиальный материал для окончания настоящего доклада. Проф. Филип М.Морзе очень эф- фективно помогал в первом анализе общей проблемы абсолютного движения Солнечной системы, он выполнил важную часть вычис- лений для первого решения проблемы в 1925–1926 гг. Коллеги ав- тора по исследованиям – проф. Джон Р.Мартин (1927–1931 гг.) и м- р Роберт С.Шэнкланд (1932–1933 гг.) непосредственно участвовали в осмыслении проблемы, которое завершилось окончательным оп- ределением абсолютного движения Солнечной системы и орби- тальным движением Земли так, как представлено в настоящей ра- боте.

Кейсовская школа прикладной науки сделала возможным про- должительное изучение проблемы эфирного ветра. Вашингтонский институт Карнеги и обсерватория Маунт Вилсон создали исключи- тельно благоприятные условия в Маунт Вилсон для проведения наблюдательных работ с 1921 по 1926 гг. М-р Экштейн Кейс обес- печил фонды для очень значительных расходов, которые были вы- званы проведением серий экспериментов и испытаний.

The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth. Dayton C. Miller, Case School of Applied Science //REVIEWS OF MODERN PHYSICS — JULY. 1933, VOLUME 5, pp. 203—242.

316

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

Георг Йос и Дейтон Миллер. Письма редактору

Physical review (1934).

Георг Йос. Замечания по повторению экспе- римента Майкельсона-Морли

В очень интересном отчете 87 об экспериментах по эфирному ветру г-н Миллер сравнивает полученный им положительный эф- фект эфирного ветра с отрицательными результатами других экс- периментов, один из которых является моим собственным. 88 Г-н Миллер находит причину различий в факте, что я заключил опти- ческое устройство в металлический корпус и производил работы в массивном здании, как и другие экспериментаторы, на которых ссылается г-н Миллер. Я это делал, конечно, для устранения помех, вызванных локальными и временными вариациями температуры. Ведь если принять длину светового пути за 30 м, то можно вычис- лить, что различия в температуре двух плечей интерферометра производят смещение на 1/10 полосы (это порядок наблюдаемой величины). Получается удивительный результат, что различие в 1/500° имеет значение. Даже тепло тела наблюдателя, который в экспериментах г-на Миллера стоит рядом с интерферометром, мо- жет производить этот эффект. Но вопрос, состоящий в том, дейст- вительно ли эфир проходит сквозь стены здания, с точки зрения любой эфирной теории, решается фактом, что в экспериментах Саньяка и Майкельсона-Геля получается полное смещение, ожи- даемое из теории покоящегося эфира. Использование этого резуль- тата в эксперименте, который без лучшей защиты от возмущений от температуры тяжело выполнить, является естественным следст- вием рассуждений. В целом, нельзя ответить на все сложные во- просы физики, производя только один эксперимент, нужно привле- кать выводы из полного экспериментального материала. Поэтому я думаю, что моя экспериментальная установка подходит для реше- ния вопроса, существует ли эфирный ветер или нет, и если нет —

87D. C. Miller, Rev. Mod. Phys. 5, 203 (1933).

88G. Joos, Ann. d. Physik 7, 385 (1930).

317

Д.К.Миллер. 1933 г.

как читатели статьи г-на Миллера могут быть склонны думать — устройство предназначено для доказательства предубеждения.

Георг Йос (Georg Joos),

Physikaliches Institut der Universitat,

Йена, 11 ноября 1933.

Д.К.Миллер. Комментарий на критику д-ра Йо- са по эфирно-ветровому эксперименту

Малое изменение температуры воздуха по всему световому пу- ти интерферометра порядка величины, данной профессором Йосом, может произвести смещение системы полос на 0,1 от ширины по- лосы, если весь световой путь одинаково нагревается. Когда Морли и Миллер разрабатывали свой интерферометр в 1904 году, они бы- ли полностью осведомлены об этом факте, и это никогда с тех пор не игнорировалось.89 Тщательные тесты были проделаны и в есте- ственных условиях, и особенно с искусственным нагреванием, для разработки методов, которые могли бы быть свободными от этих эффектов.

Нужно помнить, что эфирно-ветровые наблюдения не зависят от любого абсолютного считывания, и даже от простого смещения

полос; они зависят от регулярного периодического изменения поло-

жения всей системы полос, на протяжении 25 секунд. Температура должна расти и уменьшаться, с периодичной регулярностью каж- дые 25 секунд, чтобы произвести этот результат! Любая нерегу- лярная флуктуация будет устранена в длительных сериях измере- ний. Наблюдатель поддерживает постоянное отношение к аппара- ту, и если тепло от тела наблюдателя производит эффект, это могло бы производить продолжительный эффект нагревания, который влияет на продолжительный сдвиг полос, и не имеет эффекта на вычисляемые результаты. Тело не может охлаждать и нагревать воздух поочередно каждые 25 секунд, и изменять эти значения в соответствии со звездным (сидерическим) временем.

Эфирный ветер, о котором идет речь, не может быть вызван на- греванием помещения: были произведены тщательные измерения

89 См. D. C. Miller, Rev. Mod. Phys. 5, 203 (1933), особенно страницы 212, 213, 215, 220 и далее.

318

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

для определения таких эффектов. Эти эффекты полностью незави- симы от солнечного тепла, от дня или ночи, от лета или зимы.

Кажется совершенно обоснованным то, что, на протяжении ты- сяч наблюдений, найденные результаты систематического измене- ния скорости и азимута зависят от звездного времени, а также от изменения комбинации космических и орбитальных движений, что полностью было объяснено в напечатанном отчете.

Дейтон К.Миллер, Кейсовская школа прикладной науки, Кливленд, Огайо, 26 декабря 1933.

15 января 1934. Physical review. vol 45, p. 114 90

90 Текст на английском языке: http://bit.ly/eCcwZs

319