Atsukovsky_Ether_2011

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

Если, таким образом, аппарат сконструирован так, что в нем присутствуют два луча света, которые проходят по траекториям, расположенным под прямым углом друг к другу, и интерферируют между собой, то луч, который проходил в направлении движения Земли, в действительности пройдет на 4/100 длины волны больше, чем он прошел бы, если бы Земля находилась в покое. 13 Второй луч, проходящий под прямым углом к движению, не будет испы- тывать этого влияния. 14

13 В книге «Световые волны и их применение» (М. — Л.: Гостехиздат, 1934. с. 127, «Light waves and their uses», The University of Chicago Press, 1903, с. 157 http://bit.ly/hZscjs) Майкельсон упоминал простую механиче-

скую аналогию эксперимента с эфирным ветром. «Представим себе греб- ца в лодке, и притом сначала на спокойном озере, а затем на реке. Если он движется со скоростью, например, 4 мили в час и если расстояние между станциями равняется 12 миль, то ему необходимо 3 часа, чтобы проехать это расстояние, и 3 часа, чтобы вернуться, т.е. в сумме 6 часов. Но это верно только в том случае, когда в воде нет течения.

Но если существует течение, скорость которого равна, например, 1 миле в

час, то время, потребное для того, чтобы проехать все расстояние по тече- нию, будет равняться не 12:4, а 12:(4 + 1), т.е. 2,4 часа. Время, необходи- мое для обратного пути, т.е. против течения, будет равняться 12:(4 – 1),

т.е. 4 часам, и вместе с первым промежутком это составит 6,4 часа вместо прежних 6 часов» — Прим. ред. (корректировка перевода и рисунки — мои — Ч.Р.).

14 Это утверждение было признано ошибочным Майкельсоном и Морли в статье 1887 года: влияние при поперечном движении также имеется, но составляет меньшее значение. Вычисление по правилу треугольника (тео-

31

А.А.Майкельсон, 1881 г.

реме Пифагора) дает результат 6,185 ч с теми же условиями примера. —

Прим. ред.

32

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

жался к b, где одна часть отражалась, а другая преломлялась, и оба совпадали вдоль участка be.

Расстояние bc выполнено равным bd, а пластина из стекла g ус- тановлена на пути луча bc с тем, чтобы скомпенсировать толщину стекла b, которое пересекается лучом bd; два луча проходят по рав- ным траекториям, и они в состоянии интерферировать.

На рис. 2.2 прибор изображен в плане, а на рис. 2.3 в перспек- тиве. Обозначения на одном рисунке соответствуют обозначениям на другом.

Рис. 2.3. Интерферометр: вид в перспективе

Источник света — маленький фонарь, снабженный линзой, с пламенем, находящимся в фокусе, помещен в a; b и g — это два плоских стекла, вырезанных из одной пластины; d и с — посереб- ренные стеклянные зеркала; m – микрометрический винт, который двигает пластину b в направлении bc. Телескоп е для наблюдения интерференционных полос снабжен микрометрическим окуляром, w — противовес.

В экспериментах плечи bd и bc были снабжены длинными бу- мажными покрытиями, не показанными на рисунке, для защиты от изменений температуры. Они поддерживались с внешних концов штырями k, l, а с другой стороны — круглой пластинкой о. Регули- ровка проводилась следующим образом.

Зеркала с и d насколько возможно продвигались к пластине b и с помощью винта m выравнивались в пределах двух диапазонов расстояния между точкой на поверхности в и двумя зеркалами. За- жигалась лампа, делалось небольшое отверстие в экране, разме- щенном перед ней, которое и служило источником света; пластина b, которую можно регулировать в двух плоскостях, двигалась во-

33

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

Если такое произошло с прибором, обладавшим небольшой чувствительностью, то что же мы можем ожидать от прибора, ко- торый должен иметь такую чувствительность, какую только воз- можно!

В это время года, в начале апреля, движение Земли по своей орбите приблизительно совпадает по долготе с вычисленным на- правлением движения Солнечной системы, а именно – с направле-

рат расположен так, что в пол- день плечи повернуты соответственно на север и восток, то плечо,

указывающее на восток, совпадает с результирующим движением, а другое плечо окажется под прямым углом. Таким образом, если в это время аппарат будет повернут на угол в 90°, то смещение полос будет в 2 раза больше, чем 0,08, то есть 0,16 расстояния между по- лосами.

Если, с другой стороны, собственное движение Солнца мало по сравнению с движением Земли, то смещение составит 0,6 от 0,08, то есть 0,048. Беря среднее значение этих двух чисел как наиболее вероятное, мы можем считать, что смещение, которое мы ожидаем, составит примерно 0,1 расстояния между полосами.

Основная трудность, которая пугала нас при этих эксперимен- тах, была связана с разницей температур двух плеч прибора. Они сделаны из латуни, коэффициент расширения которой составляет 0,000019, и имеют длину 1000 мм или 1 700 000 длин волны; если

35

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

37

А.А.Майкельсон, 1881 г.

В первых двух сериях, когда суммы в колонках N и S превы- шают суммы колонок Е и W, превышение считается положитель- ным. Если суммы колонок N–E и S–W превышают суммы колонок N–W и S–E, то это превышение тоже считается положительным.

Числа, отмеченные как «превышение» (эксцесс) являются сум- мами десяти наблюдений. Деля их на 10, чтобы получить средние значения, а затем на 12 (поскольку числа соответствуют двенадца- тым долям расстояния между полосами), получим

быть равно нулю.

Эти числа — просто погрешности эксперимента. В самом деле, это должно быть видно из итоговых цифр колонок, поскольку чис- ла возрастают (или уменьшаются) с большей или меньшей регу- лярностью слева направо.

Это постепенное изменение ни в коем случае не должно влиять на периодическое изменение, которое мы ищем и которое само бу- дет исключать эту погрешность просто потому, что сумма цифр двух колонок, находящихся слева, должна быть меньше (или боль- ше) суммы цифр колонок справа.

Это достаточно подтверждается тем, что там, где превышение положительно (отрицательно) для колонок N, S, оно также положи- тельно (отрицательно) и для N–E, S–W. Если, следовательно, мы сможем исключить это постепенное изменение, то можно ожидать значительное уменьшение погрешности. Это достигается следую- щим образом.

Складывая вместе все суммы четырех серий, причем третьей и четвертой – со знаком «–», получим:

38

Глава 2. Относительное движение Земли и светоносный эфир

разделив на 20×12 для определения средних значений в масштабе расстояний между полосами, получим:

Если x — это номер колонки, отсчитанный справа, а y —

соответствующая сумма, то метод наименьших квадратов даст уравнение прямой линии, проходящей наиболее близко к точ- кам x, y :

y = 9,25x + 64,5

Если теперь мы построим кривую с ординатами, равными раз- ности значений y, найденных из уравнения, и действительного зна- чения y, то она и будет представлять наблюдаемое смещение без погрешностей, о которых идет речь. Эти ординаты следующие:

Небольшие смещения −0,004 и −0,015 — это просто погрешно- сти эксперимента.

Рис. 2.4. Кривая, полученная Майкельсоном в результате обработки от- счетов интерферометра (сплошная линия) и теоретическая кривая (пунктир- ная линия). По оси абсцисс — угол поворота интерферометра, двум периодам теоретической кривой соответствует один оборот; по оси ординат — смеще- ние интерференционных полос в долях расстояния между осями соседних полос

39