к началу  |  об авторе  |  об авторских правах
F.A.Q. к статье "Об эффекте компенсации
в опыте Майкельсона – Морли"
Часть 1
Опубликовано 23 июня 2005 г.       
     Изучение новых отзывов моих оппонентов показало, что после прочтения комментария большинство из них не имеет существенных возражений по поводу изменения частоты световых волн в предложенной автором трактовке результата опыта Майкельсона – Морли. Тем не менее, некоторые из присланных отзывов показались интересными, и ниже эти отзывы приведены вместе с ответами на них. Текст отзывов выделен курсивом и разбит на части, каждая из которых завершается моим ответом.
     1. Сдвиг интерференционной картины, который должен был наблюдаться при проведении опыта, компенсируется смещением частоты, зависящим от скорости движения интерферометра. А чем это принципиально отличается от СТО? Ведь если подумать, сдвиг частоты (которая определяется периодом эталонного процесса) означает, что меняется темп времени в зависимости от системы отсчета!
     Если сдвиг частоты (изменение периода) световых волн означает изменение "темпа" времени, то получается, что в одном интерферометре имеется сразу три (!) времени, "текущих" различно. Думается, что в свете приведенного в статье объяснения даже не профессиональный метролог, но и любой здравомыслящий человек легко разберется в данной ситуации, выбрав единственно правильный "масштаб" времени. При этом два других "масштаба" необходимо скорректировать введением соответствующих поправок.
     По этой причине измерить скорость движения Земли сквозь "эфир" с помощью опыта Майкельсона – Морли не представляется возможным. Это как раз и совпадает с утверждением СТО.
     Действительно совпадает, но в СТО результат опыта объясняется путем установления абсолюта скорости света в любых инерциальных системах, что приводит к искривлению пространства и времени в интерферометре, непосредственно не наблюдаемому на практике. В статье результат опыта объясняется на основе учета хорошо известного факта изменения частоты колебаний, обусловленного движением одного из плеч интерферометра относительно световых волн, ускользнувшего от внимания исследователей.
     Вы просто взяли за аксиому доказанное утверждение СТО. ИМХО, если аккуратно поковыряться, то можно из него получить и постоянство скорости света, принимаемое в СТО за постулат...
     В СТО за постулат принято постоянство скорости движения световых волн относительно любой инерциальной системы. Это означает, что в любом количестве систем отсчета, движущихся относительно друг друга с различными скоростями, измеренное значение скорости световых волн будет одинаково для всех систем отсчета. Зато пространство и время в этих системах отсчета будут разными, даже в том случае, если начала координат этих систем отсчета окажутся в одно мгновение в одной точке пространства. Напротив, выводы, сделанные в статье, основаны на постоянстве скорости света исключительно в одной инерциальной системе, связанной с "эфиром".
     2. Из беглого прочтения предложенной статьи сразу насторожило следующее: Сравнение фаз лучей (горизонтального и вертикального) должно происходить, разумеется, в одной точке. Однако, как следует из описания опыта, точки D и D' (рис. 2, хотя точка D там не показана) не совпадают. И это обстоятельство не находит отражения в приводимых вычислениях. Соответственно, это дает повод усомниться в предложенных выводах.
     Сравнение фаз лучей (горизонтального и вертикального) происходит не "в одной точке", а на "экране", которым в рассматриваемом эксперименте является ретина глаза наблюдателя. Точка, как известно из геометрии, обладает бесконечно малыми размерами, в то время как луч, формируемый источником света, является по терминологии, принятой в интерферометрии, "широким", то есть обладает конечными размерами. Параллельное самому себе смещение одного из лучей, происходящее в рассматриваемом эксперименте, не приводит к изменению длины оптического пути этого луча, а потому не вызывает смещения интерференционной картины и, соответственно, не влияет на результат измерений. Единственным результатом смещения луча может явиться изменение яркости интерференционной картины, определяемой результирующей площадью перекрытия широких лучей на "экране". Но яркость не являлась измеряемой величиной в опыте Майкельсона – Морли. Даже самые точные современные измерители яркости имеют погрешность порядка 10- 4, что хуже уровня чувствительности, необходимой для достоверного обнаружения скорости движения Земли сквозь светоносный "эфир".
     В этой связи необходимо также упомянуть о хорошо известном факте образования концентрических колец – полос равного наклона в случае полной параллельности зеркала В и мнимого изображения зеркала Е. При этом, если длины плеч интерферометра равны между собой, интерференционные полосы полностью отсутствуют в поле зрения. Для того чтобы возникла интерференционная картина, зеркало В и мнимое изображение зеркала Е при измерениях делают непараллельными, то есть лучи намеренно направляют в разные точки "экрана". Тогда в случае равенства длин плеч интерферометра зеркало В и мнимое изображение зеркала Е "пересекаются" и образуют двойной клин, что позволяет получить в фокальной плоскости зрительной трубы полосы равной толщины, а в ее центре – полосу минимальной освещенности, соответствующую нулевой разности оптических путей лучей света, обычно принимаемую за начало отсчета при измерениях.
     3. В Вашей статье Вы пишите:
“По мнению автора, логично сделать вывод о том, что вопреки давно сложившемуся суждению, нулевой результат опыта Майкельсона – Морли не доказал факт отсутствия "эфира" в мировом пространстве”. Правильное мнение. Конечно не доказал. Ведь Лоренц объяснил, что если тело при движении сокращается в Г раз, то эксперимент Майкельсона – Морли не может выявить этого движения. А оно ведь сокращается (даже не важно где – в эфире или вне его).
     Вот что писал Эйнштейн в 1952 году в статье "Относительность и проблема пространства": "Что же касается эксперимента Майкельсона – Морли, то Г. А. Лоренц показал, что полученный результат по крайней мере не противоречит теории покоящегося эфира" (См. Альберт Эйнштейн. Собрание научных трудов. Изд. "Наука", М., 1966 г., том 2, стр. 752, 24-26 строки сверху!!!).
     Понятно? Не противоречит. По крайней мере!
     Чего ж тут не понять! Однако как правильно отметил чуть выше мой оппонент: "если тело при движении сокращается в Г раз, то эксперимент Майкельсона – Морли не может выявить этого движения". А как быть, если тело не сокращается? Ведь сокращение длины материальных объектов в направлении движения было не "объяснено" и не "показано", а предложено Дж. Ф. Фитцджеральдом и Г. А. Лоренцем не более чем в качестве рабочей гипотезы, ничем не подтвержденной на практике и призванной только в качестве попытки объяснения результата эксперимента. Вот, например, что написал Г. А. Лоренц о собственной гипотезе: "However extraordinary this hypothesis may appear at first sight, it must be admitted that it is by no means gratuitous, if we assume that the intermolecular forces act through the mediation of the aether in a manner similar to that which we know to be the case in regard to electric and magnetic forces. … The only experimental arrangements in which it could come into evidence would be just of the type of this one of Michelson's which first suggested it." [1].
     Итак, по мнению Г. А. Лоренца гипотеза была экстраординарна и нуждалась в тщательной экспериментальной проверке.
     Проводимые в настоящее время при поверке и калибровке рутинные измерения концевых мер длины на лазерных интерферометрах осуществляются с относительной погрешностью порядка 10-8, достаточной для практических нужд. В особых случаях при необходимости точность таких измерений повышают на 1-2 порядка. Результаты измерений, проводимых в различных лабораториях мира, неизменно в течение многих лет показывают, что количество длин волн постоянно на длине материальных концевых мер длины, что противоречит гипотезе Фитцджеральда – Лоренца. Нужны ли после этого еще какие-либо экспериментальные проверки?
     В этой связи должно быть ясным и замечание ЯРОГО сторонника теории относительности М. Лауэ, который писал: "...экспериментально было невозможно произвести выбор между этой теорией (теорией Лоренца) и эйнштейновской теорией относительности, и если, тем не менее, теория Лоренца отошла на задний план, - хотя она еще имеет сторонников среди физиков, - то это произошло, без сомнения, в силу оснований философского характера". Так что теория относительности Эйнштейна выросла не на физической почве, а на основаниях философского характера. Эйнштейн не разделался с эфиром, а отказался от него по философским соображениям (сам Эйнштейн в письме, написанном за год до смерти, писал, что он отказался от эфира "из общих соображений").
     Полностью с Вами согласен. Думаю, что вряд ли "чистый" физик мог бы, к примеру, поставить пространство и время, в которых он живет и работает, в зависимость от скорости движения каких-то неизвестных сторонних наблюдателей. Здесь явно просматривается влияние одной весьма популярной в то время философской школы. Однако убедить плеяду знаменитых физиков начала XX века в справедливости СТО мог только эксперимент, каковым и явился опыт Майкельсона – Морли. А. Эйнштейн прекрасно понимал, что теория, построенная "на основаниях философского характера", не имеющая под собой экспериментальной основы, является  только гипотезой  и со временем  может потерпеть крах. Убедившись к 1922 г. в неизменности результатов экспериментов, подобных опыту Майкельсона – Морли, А. Эйнштейн прямо заявил: "Все опыты показывают, что поступательное движение Земли не влияет на электромагнитные и оптические явления по отношению к Земле, как к телу отсчета. Наиболее важными из этих опытов являются опыты Майкельсона и Морли, которые я предполагаю известными. Таким образом, справедливость специального принципа относительности вряд ли может вызывать сомнения" (выделено автором статьи) [2, стр.27].
     В начале 1931 г. в Пасадене проходила научная конференция, на которой А. Эйнштейн произнес небольшую речь, обращаясь к А. Майкельсону: "Вы, уважаемый доктор Майкельсон, начали свои исследования, когда я был еще мальчишкой. Вы открыли физикам новые пути и своими замечательными экспериментами проложили дорогу для теории относительности. Вы вскрыли ошибочность эфирной теории света и стимулировали идеи Лоренца и Фитцджеральда, из которых развилась СТО. Без Вашей работы эта теория была бы и поныне лишь интересным предположением; она получила первое реальное подтверждение в Ваших опытах" (выделено автором статьи) [3, стр. 51].
     Все это означает, что СТО, действительно "выросшая на основаниях философского характера" и "идеях Лоренца и Фитцджеральда", была в дальнейшем "пересажена" ее автором в физическую "почву", подготовленную опытом Майкельсона – Морли. Однако справедлив ли вывод, сделанный А. Эйнштейном из результата "наиболее важного" опыта Майкельсона – Морли? В статье, которую мы обсуждаем, наглядно показано, что в свое время можно было объяснить результат опыта Майкельсона – Морли и без выдвижения специального принципа относительности способом, сегодня вполне понятным выпускнику средней школы.
     4. Некоторые мои оппоненты указывают на тот факт, что опыт Майкельсона – Морли является опытом "второго порядка", в то время как анализ, проведенный в статье, относится к опыту "первого порядка".
     Действительно, как известно из многочисленной литературы, опыт Майкельсона – Морли в традиционной трактовке является опытом "второго порядка", то есть наблюдаемая при измерениях разность фаз интерферирующих лучей света должна была быть пропорциональна квадрату отношения скорости движения Земли сквозь светоносный "эфир" к скорости света в "эфире". Однако при проведении эксперимента не был учтен описанный в статье факт изменения частоты световых волн, означающий, что интерферометр вообще не чувствителен к скорости движения Земли сквозь светоносный "эфир". Можно сколько угодно удлинять плечи интерферометра, поднимать его над поверхностью Земли и т. п., эти меры повысят чувствительность прибора к различным влияющим факторам, но не к измеряемой величине, а потому не изменят результата опыта. В этой связи говорить о "порядке" опыта Майкельсона – Морли представляется бессмысленным.
    1. H.A. Lorentz, "Versuch einer Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Korpern", §§ 91-2, Leiden, 1895 г.
    2. А. Эйнштейн "Сущность теории относительности", Изд. иностранной литературы, Москва, 1955 г.
    3. Бернард Джефф "Майкельсон и скорость света" Москва, Изд. иностранной литературы, 1963.
При цитировании любых материалов с этого сайта ссылка на автора обязательна
Наверх  |  об авторе  |  об авторских правах
Доступна подписка на новости сайта в формате RSS 2.0
    Рейтинг@Mail.ru
© 2008  В. Новодережкин