Опыты Саньяка, Майкельсона – Гаэля, Міллера

Опыты Саньяка, Майкельсона — Гаэля, Миллера

Валерий Петров.

Введение

Анализ результатів дослідів Эйхенвальда і Вільсона дає підстави вважати, що, по крайнього заходу, в електродинаміки рух щодо ефіру завжди супроводжується цілком наблюдаемыми явищами, відповідними швидкості такого руху. Не позбавленим сенсу тому виявляється питання, не супроводжується чи, всупереч узвичаєної думки, рух щодо ефіру також певними оптичними явищами, відповідними швидкості такого руху? Разом про те, з дослідів Эйхенвальда слід, з погляду, цілком обгрунтований висновок, що тверді тіла, рідини, і навіть гази при ненульовий їх в’язкості непроникні для зовнішнього стосовно ним ефіру, отже, «ефірний вітер», обумовлений рухом Землі щодо світового ефіру, в атмосфері Землі немає, тому може бути виявлено ніякими дослідами, що суперечить, відповідно до узвичаєної думки, результатам дослідів Майкельсона — Гаэля і Міллера. Подивимося, наскільки узвичаєні думки відповідають истине.

Опыты Саньяка

В 1912 г. Гаррес, та був Саньяк виконали так званий «вихоровий» досвід, ідея якого в тому, що промінь світла поділяється на два, одна з яких рухається в напрямі обертання установки, інший — у напрямі. У досвіді Гарреса промені світла рухаються всередині кільця, що складається з прозорих кристалів; в досвіді Саньяка — повітря. Схема досвіду Саньяка приведено на рис. 1.

.

Рис. 1. Схема досвіду Саньяка Луч світла потрапляє на напівпрозоре дзеркало A, де розщеплюється на два променя. Один промінь рухається по контуру ABCD, інший — у протилежному направлении.

Когда прилад нерухомий, час, затрачуване на обхід замкнутого шляху ABCD, назад пропорційно v. Коли прилад обертається, час, затрачуване на обхід того ж контуру, назад пропорційно величині (c+v) для променя світла, рушійної щодо одного напрямі, і величиною (c-v) для променя світла, рушійної в протилежному напрямі. Досвід Саньяка був повторений Погани в 1925…1926гг. Як вважає генеральний С. И. Вавилов «Маленький интерферометр Саньяка виявляє… оптичний вихор», отже, не захоплює ефіру. Таке єдино можливе що цього досвіду з урахуванням уявлення про ефір… Якби явище Саньяка було відкрито раніше, ніж з’ясувалися результати дослідів другого порядку, воно, звісно, розглядалося б існувати як блискуче експериментальне доказ наявності ефіру. Але сьогодні, створеної… після досвіду Майкельсона, досвід Саньяка роз’яснив небагато" [1], головним чином тому, що ці досліди були доведені до свого завершення. По крайнього заходу, залишився нез’ясованим головне запитання: що таке прилад рухомий і прилад нерухомий? Щодо чого вимірюється швидкість обертання інтерферометра в цих опытах?

Можно сказати, що швидкість вимірюється щодо нерухомого повітря на лабораторії, де виконувалися ці досліди. Припустимо, проте, що досліди виконуватися у вакуумній камері, заповненою повітрям. Припустимо, що прилад обертається разом із вакуумної камерою. Є підстави вважати, у цьому разі обертання приладу разом із вакуумної камерою щодо стін лабораторії нічого очікувати супроводжуватися зміною интерференционной картини, з яким б швидкістю не спілкувалась вакуумна камера разом із приладом, що у цьому випадку відсутня рух приладу щодо навколишнього цей прилад повітря. Отже, причиною зміни интерференционной картини є рух приладу щодо навколишнього прилад повітря? І це дійсно, обертання приладу щодо повітря всередині нерухомій вакуумної камери призведе зміну интерференционной картини, відповідної швидкості обертання приладу. Припустимо, проте, що у вакуумної камері створено глибокий вакуум. І це випадку є підстави вважати, що обертання інтерферометра щодо нерухомій вакуумної камери призведе зміну интерференционной картини. Вочевидь, що обертання приладу щодо стін вакуумної камери є одночасно обертання щодо вакууму чи ефіру, який би всередині вакуумної камери. Отже, причиною зміни интерференционной картини є обертання інтерферометра щодо вакууму чи ефіру, нерухомого всередині нерухомій вакуумної камери. Якби Саньяк виконав такий досвід, сьогодні в кого ніхто не було б сумнівів, що у оптиці рух щодо ефіру завжди супроводжується цілком наблюдаемыми явищами, відповідними швидкості цього движения.

Предположим, далі, що Саньяк трішки змінив схему свого досвіду оскільки це зображено на мал.2. Як і раніше, промінь світла, проходячи через напівпрозоре дзеркало, розщеплюється на два променя, рухомих у взаємно протилежних напрямах до непрозорим дзеркал S1 і S2, відбиваються від цих коштів дзеркал і, знову проходячи через напівпрозоре дзеркало, потрапляють на екран чи зорову трубу, де спостерігається интерференционная картина. Прилад обертається щодо осі, що проходить через точку A.

.

Рис. 2. Змінена схема досвіду Саньяка Есть підстави стверджувати, що обертання приладу супроводжуватиметься зміною интерференционной картини, відповідним швидкості його обертання. Неважко побачити, що схема цього досвіду відповідає схемі відомого досвіду Майкельсона — Морли з тією різницею, що у досвіді Майкельсона — Морли прилад обертається разом із Землею щодо Сонця. Швидкість руху приладу в дослідах Саньяка становить величину порядку кількох метрів в секунду, і навіть зміни интерференционной картини цілком наблюдаемыми. Швидкість руху приладу в дослідах Майкельсона — Морли становить величину порядку 30 кілометрів в секунду, і навіть ніякої зміни интерференционной картини не наблюдается.

Есть і ще одне вельми важливе обставина: в дослідах Саньяка має місце рух приладу щодо повітря, тоді як і дослідах Майкельсона — Морли такого руху немає. Отже, є підстави вважати, що відсутність руху приладу щодо повітря означає той самий, як і відсутність руху приладу щодо вакууму чи ефіру. Отже, «ефірний вітер», обумовлений рухом Землі, у атмосфері Землі немає, тож і може бути виявлено ніякими опытами.

Опыты Майкельсона — Гаэля і Миллера

В 1925 г. Майкельсоном що з Гаэлем було виконано досвід, метою котрого треба було виявлення «ефірного вітру», обумовленого добовим обертанням Землі. Схема досвіду Майкельсона — Гаэля приведено на рис. 3. Промінь світла, потрапляючи на напівпрозоре дзеркало D, поділяється на два променя, рухомих у взаємно протилежних напрямах в трубах, прокладених землею. Оскільки змінювати швидкість обертання установки у тому досвіді неможливо, «…Майкельсон зробив два контуру — великий DABCD… малий DAB «З «D «[2]. Одне з променів світла рухається по контуру DABCD, другий — по контуру DAB «З «D. Оскільки BC одно B «З », то різницю часів ходу променів встановленні обумовлена різницею довжин l=AB+CD і l «=AB «+З «D.

.

Рис 3. Схема досвіду Майкельсона — Гаэля Как зазначає С. И. Вавилов, «…площа малого контуру… настільки мале, що зміщенням, викликуваним обертанням Землі., можна знехтувати» [1]. Насправді, проте, тут інше: різницю часів ходу променів обумовлена саме різницею довжин l і l ". При l «=0 ніякої різниці часів не возникает.

При виконанні цього досвіду спостерігалася интерференционная картина, відповідна швидкості добового обертання Землі. Як вважає генеральний Л. И. Мандельштам, досвід Майкельсона — Гаэля «Це повторення досвіду Саньяка, але обертання установки зумовлено обертанням Землі» [2].. Насправді, досвід Майкельсона — Гаэля — це повторення досвіду Майкельсона — Морли. Відомо, що прилад в досвіді Майкельсона — Морли можна було визначити те щоб становище однієї з плечей приладу відповідало напрямку добового обертання Землі. Чутливість приладу і точність до досвіді Майкельсона — Морли були нижче, ніж у досвіді Майкельсона — Гаэля. Проте у якому становищі приладу в досвіді Майкельсона — Морли «ефірний вітер», зокрема та зумовлений добовим обертанням Землі, виявлено ні. Так само й у досвіді Майкельсона — Гаэля «ефірний вітер», обумовлений орбітальним рухом Землі, ні виявлено, хоча напрям добового руху Землі майже паралельно напрямку її орбітального руху. Це дає підстави вважати, що у досвіді Майкельсона — Гаэля «ефірний вітер», обумовлений добовим обертанням Землі, також був обнаружен.

В досвіді Майкельсона — Морли промені світла рухаються у двох взаємно перпендикулярних напрямах. Вочевидь, що, змінюючи довжину однієї з плечей приладу, можна отримати интерференционную картину, відповідну очікуваної швидкості «ефірного ветра».

В досвіді Майкельсона — Гаэля, де що спостерігається интерференционная картина обумовлена саме різницею довжин l і l ", можна підібрати такі розміри AB «і З «D, щоб що спостерігається у своїй интерференционная картина відповідала очікуваної швидкості «ефірного вітру». Дарма, чи є збіг розмірів великого і малого контурів в досвіді Майкельсона — Гаэля випадковим, або ж воно було навмисним, важливо інше — «ефірний вітер», обумовлений добовим обертанням Землі, який було у дослідах Майкельсона — Морли, було бути знайдено й у дослідах Майкельсона — Гаэля.

В 1921 г. «…Міллер встановив интерферометр… на горі Маунт — Вільсон в розквіті 6000 футів. Був виявлено дрейф ефіру близько 10км/с у бік на північний захід. Почали підозрювати у тому, що спостережуваний ефект зобов’язаний походженням магнитострикции. Сталева основа, несуча дзеркала, замінили алюмінієвої і дерев’яної. Результат був такий, як раніше. Міллер витлумачив результати дослідів так: виявлено дрейф Землі щодо ефіру… у напрямку до сузір'я Дракона. У 1926 г. Кеннеді побудував интерферометр… Оптична частина приладу поміщалася в герметичний металевий корпус… Швидкості 10км/с відповідав зрушення 0,008 смуги. Насправді зрушення знайти не вдалося. Останнім із серії контрольних дослідів був досвід, поставлений Иосом в 1930 г. в Єни. Интерферометр, змонтований на кварцовому підставі, містився в герметичний металевий кожух, з яких откачивался повітря. Верхня кордон реєстрованого ефірного дрейфу становила 1,5км/с… в 1933 г. в… статті про результати своїх робіт Міллер відмовився визнати, що експерименти останніх відкидають його результати. На його думку, переважають у всіх… дослідах, де интерферометр було покладено у металевий корпус чи містився у кімнатах з масивними стінами, нижчий рівня Землі тощо. було порушено умови для руху ефіру» [3]. Так був чи виявлено «ефірний вітер» в дослідах Міллера чи нет?

Схема досвіду Майкельсона — Морли нічим принципово не відрізняється від досвіду Міллера. У досвіді Майкельсона — Морли прилад можна було орієнтувати що не завгодно напрямі, проте у якому становищі приладу «ефірний вітер» не спостерігався. Можна припустити, що чутливість приладу в досвіді Міллера значно вища, ніж у досвіді Майкельсона — Морли. Насправді, чутливість приладу в дослідах Майкельсона — Морли виявляється цілком достатнім, коли ми врахуємо таке обстоятельство.

Как випливає з правильного аналізу теорії цього досвіду, промінь світла, рухомий від напівпрозорого дзеркала до дзеркала З перпендикулярно напрямку руху приладу, відхиляється у бік, зворотному гаданому руху приладу, тобто. у бік руху «ефірного вітру», обумовленого рухом приладу, як і зображено на рис. 4.

.

Рис. 4. Рухомий прибор Величина усунення точки З щодо точки З «визначається наступним соотношением:

СС «=Lv/c.

где L — довжина кожного з плечей прибора.

Известно, що у дослідах Майкельсона — Морли, виконаних 1887 г., величина L дорівнювала 30 метрів. Тоді величина відхилення точки З від точки З «виявляється рівної 3 миллиметрам (!) і міг би бути виявлено навіть неозброєним оком, проте нічого такого немає. Отже, немає ніякого «ефірного вітру» внаслідок повного захоплення ефіру атмосферою Землі при ненульовий її в’язкості, отож ніякого «ефірного вітру» були спостерігатися і в дослідах Міллера. Спостережуваний в дослідах Міллера ефект неможливо пов’язані з рухом Землі щодо світового эфира.

В дослідах Міллера привертають увагу такі обстоятельства:

направление на сузір'я Дракона, у якому спостерігається максимальний ефект, збігаються з напрямом на північний магнітний полюс Землі - тому й виникла підозра, причиною що є в дослідах Міллера ефекту є магнітострикція;

эффект зменшується чи зникає зовсім, коли интерферометр міститься у металевий ящик, у кімнатах з масивними стінами, нижчий за рівень Землі тощо., — в усіх цих випадках магнітне полі Землі послаблюється; послаблюється ще й ефект, обнаруживаемый в дослідах Міллера.

Перечисленные обставини дають достатні підстави вважати, що ефект Міллера пов’язаний саме з магнітним полем Землі та означає, що швидкість світла дослідах Міллера у бік вздовж ліній магнітного поля Землі та у бік, перпендикулярному цих лініях, виявляється різної. Дарма, зумовлено це відмінність зміною коефіцієнта заломлення газів, вхідних у складі атмосфери, під впливом магнітного поля Землі чи це відмінність зумовлено взаємодією світла, має електромагнітну природу, з магнітним полем Землі, важливо, що ефект Міллера неможливо пов’язані з рухом Землі - «ефірний вітер», обумовлений рухом Землі, немає ніякими дослідами, що цілком відповідає дослідам Саньяка — відсутність руху щодо повітря означає той самий, як і відсутність руху щодо эфира.

Заключение

Анализ дослідів Саньяка, Погани, Гарреса, Физо, Майкельсона — Гаэля, Міллера дозволяє укласти следующее:

1. У оптиці, як й у електродинаміки, зовнішній стосовно які йшли твердим тілах ефір не захоплюється рухом цих тіл, тому пояснити нульової результат дослідів Майкельсона — Морли захопленням зовнішнього стосовно Землі ефіру видається возможным.

2. У досвіді Саньяка має місце рух установки щодо ефіру, нерухомого щодо атмосфери Землі. Отже, й у оптиці, як верб електродинаміки, рух щодо ефіру завжди супроводжується цілком наблюдаемыми ефектами: зміною интерференционной картини; появою магнітного поля як слідства руху зарядів щодо ефіру (досліди Эйхенвальда); появою зарядів на пластинах конденсатора, рушійної в магнітному полі відносно ефіру (досліди Вільсона). Натомість, відсутність будь-яких ефектів означає відсутність руху щодо эфира.

3. Нерухомість приладів щодо повітря означає той самий, як і нерухомість приладів щодо ефіру: досліди Траутона і Набла, Томашека, Чейза в електродинаміки; досліди Эйри, Майкельсона — Морли і багатьох інших у оптике.

4. «Ефірний вітер», обумовлений рухом Землі, у атмосфері Землі немає при ненульовий її в’язкості, тому може бути виявлено ніякими дослідами — ефект, обнаруживаемый в дослідах Майкельсона — Гаэля обумовлений різницею довжин великого і малого контурів та залежною від швидкості добового обертання Землі; ефект, обнаруживаемый в дослідах Міллера є результатом зміни швидкості світла у бік силових ліній магнітного поля Землі та в перпендикулярному до цих лініях напрямі; як й у досвіді Майкельсона — Гаэля величина ефекту, що є в дослідах Міллера, залежить від руху Землі щодо світового эфира.

5. Повне захоплення ефіру атмосферою Землі при ненульовий її в’язкості є єдиним поясненням результати усіх відомих дослідів, метою яких була виявлення руху Землі щодо світового ефіру, тобто. ефіру, який би поза атмосфери Землі; можна показати, що повне захоплення ефіру атмосферою Землі при ненульовий її в’язкості і повний неувлечение ефіру атмосферою за нульової її в’язкості з точністю відповідає що спостерігається картині зоряної аберації, що й може лише виникнути при зазначених властивості атмосфери Земли.

6. Пояснення як нульових, не нульових результатів відомих дослідів, запропонованих спеціальної теорією відносності (СТО), грунтується на численних помилках як із постановці, і під час аналізу цих дослідів, усунення яких робить майже очевидним фактом повну наукову неспроможність СТО.

Список литературы

С.И.Вавилов. Експериментальні підстави теорії відносності. Москва — Ленінград: Державне видавництво., 1928.

Л.И.Мандельштам. Лекції із оптики, теорії відносності і квантової механіці. — М.: Наука, 1972.

У.И.Франкфурт. Спеціальна і загальна теорія відносності. — М.: Наука, 1968.