Michelson-Morley kokeilu

Michelson-Morley-koe  on kokeellinen yritys havaita valoa sisältävän eetterin olemassaolo , hypoteettinen tilaa täyttävä väliaine, jota pidettiin valoaaltojen kantajana . Kokeen suorittivat huhtikuun ja heinäkuun 1887 välisenä aikana amerikkalaiset fyysikot Albert A. Michelson ja Edward W. Morley Case Western Reserve -yliopistossa Clevelandissa , Ohiossa , ja se julkaistiin saman vuoden marraskuussa [1] .

Kokeessa verrattiin valon nopeutta kohtisuorassa suunnassa yritettäessä havaita aineen suhteellinen liike liikkumattoman valaisevan eetterin ("eetterituulen") läpi. Tulos oli negatiivinen, koska Michelson ja Morley eivät löytäneet merkittävää eroa oletetun eetterin läpi kulkevan valon nopeuden ja suorassa kulmassa olevan nopeuden välillä. Tätä tulosta pidetään yleensä ensimmäisenä vahvana todisteena tuolloin vallitsevaa eetteriteoriaa vastaan ​​ja myös alkuna tutkimuslinjalle, joka lopulta johti erityiseen suhteellisuusteoriaan , joka sulki pois stationaarisen eetterin [A 1] . Tästä kokeesta Einstein kirjoitti: "Jos Michelson-Morley-koe ei olisi saattanut meitä vakavaan hämmennykseen, kukaan ei olisi ajatellut suhteellisuusteoriaa (puoli)lunastukseksi." [A 2] :219

Michelson-Morley-tyyppiset kokeet on toistettu useita kertoja tasaisesti kasvavalla herkkyydellä. Näihin kuuluivat kokeet vuosina 1902-1905 ja sarja kokeita 1920-luvulla. Vuonna 2009 kokeet optisella resonaattorilla vahvistivat eetterituulen puuttumisen tasolla 10 −17 [2] [3] . Michelson-Morley-tyyppiset kokeet muodostavat yhdessä Ives-Stilwellin ja Kennedy-Thorndiken kokeiden kanssa yhden erityissuhteellisuusteorian perustesteistä [ A 3 ] .

Aether Discovery

1800-luvun fysikaaliset teoriat ehdottivat, että aivan kuten veden pinta-aaltojen täytyy olla yhteydessä aineeseen eli "väliaineeseen" liikkuakseen poikki (tässä tapauksessa veteen), niin kuultava ääni vaatii väliaineen välittämään aaltoliikkeensä ( esimerkiksi ilma tai vesi), joten valon täytyy myös tarvita väliainetta, " valoeetteriä ", välittääkseen aaltoliikkeensä. Koska valo voi kulkea tyhjiön läpi, oletettiin, että tyhjiökin on täytettävä eetterillä. Koska valon nopeus on niin suuri ja materiaalikappaleet kulkevat eetterin läpi ilman selvää kitkaa tai vastusta, oletettiin, että sillä on hyvin epätavallinen ominaisuuksien yhdistelmä. Kokeiden suunnittelu näiden ominaisuuksien tutkimiseksi oli 1800-luvun fysiikan prioriteetti [A 4] :411ff .

Maa kiertää Auringon noin 30 km/s nopeudella. Maa on liikkeessä, joten harkittiin kahta päämahdollisuutta: (1) eetteri on paikallaan ja maa vetää sitä vain osittain (ehdotti Augustin Jean Fresnel vuonna 1818), tai (2) Maa vetää eetteriä kokonaan ja jakaa siten liikkeensä pintamailla ( Sir George Stokesin ehdottama vuonna 1844) [A 5] . Lisäksi James Clerk Maxwell (1865) tunnisti valon sähkömagneettisen luonteen ja kehitti formalismin, jota nykyään kutsutaan Maxwellin yhtälöiksi , mutta nämä yhtälöt tulkittiin silti kuvaaviksi aaltojen liikettä eetterin läpi, jonka liiketilaa ei tiedetä. Lopulta Fresnelin ajatus (melkein) kiinteästä eetteristä oli parempi, koska Fizeaun koe (1851) ja tähtien valon poikkeama näytti vahvistavan sen [A 5] .

Kiinteän ja osittain mukana kulkeutuneen eetterin hypoteesien mukaan maa ja eetteri ovat suhteellisessa liikkeessä, mikä tarkoittaa ns. "eetterituulen" läsnäoloa (kuva 2). Vaikka teoriassa Maan liike voisi vastata eetterin liikettä tietyllä hetkellä, Maa ei voinut pysyä koko aikaa levossa suhteessa eetteriin, johtuen sekä liikkeen suunnan että nopeuden muutoksista. Missä tahansa maan pinnan kohdassa tuulen voimakkuus ja suunta vaihtelevat vuorokaudenajan ja vuodenajan mukaan. Uskottiin, että analysoimalla valon paluunopeutta eri suuntiin eri aikoina, on mahdollista mitata Maan liikettä suhteessa eetteriin. Odotettu suhteellinen ero mitatussa valonnopeudessa oli melko pieni, kun otetaan huomioon, että Maan nopeus kiertoradalla Auringon ympäri on noin prosentin sadasosa valon nopeudesta [A 4] :417ff .

1800-luvun puolivälissä pidettiin mahdollisena mitata ensimmäisen kertaluvun eetterituulen vaikutuksia, eli vaikutuksia, jotka ovat verrannollisia v / c : hen ( v  on Maan nopeus, c  on valon nopeus) , mutta suora mittaus vaaditulla valonnopeuden tarkkuudella ei ollut mahdollista. Esimerkiksi Fizeau-Foucauld-asennus pystyi mittaamaan valon nopeutta noin 5 % tarkkuudella, mikä oli täysin riittämätön ensimmäisen kertaluvun valonnopeuden muutoksen suoraan mittaamiseen, koska v / c ~ 0,01 % . Siksi useat fyysikot ovat yrittäneet mitata ensimmäisen asteen epäsuoria vaikutuksia, ei itse valon nopeuden vaan valonnopeuden muutosten vaikutuksia (katso ensimmäisen asteen eetterituulikokeita ). Esimerkiksi Hooken kokeen tarkoituksena oli havaita interferometrisiä reunasiirtymiä , jotka johtuvat levossa vedessä vastakkaisiin suuntiin etenevien valoaaltojen nopeuksien eroista. Kaikki tällaisten kokeiden tulokset olivat negatiivisia [A6] . Tämä voidaan selittää Fresnel-vastuskertoimen idealla, jonka mukaan liikkuva aine vetää osittain eetteriä ja siten valoa. Eetterin osittainen kulkeutuminen estäisi yritykset mitata kaikki ensimmäisen asteen muutokset valonnopeudessa. Kuten Maxwell (1878) huomautti, vain kokeellisilla asetelmilla, jotka pystyvät mittaamaan toisen asteen vaikutuksia, eli vaikutuksia, jotka ovat verrannollisia suhteessa v / c [A 7] [A 8] toiseen potenssiin , voisi olla toivoa havaita eetteri tuuli . Nykyiset kokeelliset järjestelyt osoittautuivat kuitenkin riittämättömiksi mittaamaan tämän suuruisia vaikutuksia ( v 2 / c 2 ~ 10 -8 ).

Kokeet vuosina 1881 ja 1887

Michelsonin kokeilu (1881)

Michelsonilla oli ratkaisu ongelmaan luoda riittävän tarkka laite eetterin virtauksen havaitsemiseksi. Vuonna 1877 opettaessaan alma materissaan, Yhdysvaltain laivastoakatemiassa Annapolisissa , Michelson suoritti ensimmäiset tunnetut kokeensa valonnopeudella osana luokkahuoneesittelyä. Vuonna 1881 hän jätti aktiivisen Yhdysvaltain laivaston suoritettuaan opinnot Saksassa. Samana vuonna Michelson käytti kokeellisen laitteen prototyyppiä tehdäkseen lisää mittauksia.

Hänen kehittämänsä laite, joka tunnettiin myöhemmin nimellä Michelson-interferometri , lähetti keltaista valoa natriumliekistä (kohdistusta varten) tai valkoista valoa (todellisia havaintoja varten) puoliksi hopeoidun peilin läpi , jota käytettiin jakamaan se kahdeksi suorassa kulmassa olevaksi säteeksi. toisilleen. Säteenjakajasta poistuttuaan säteet suunnattiin pitkien käsivarsien päihin, joissa ne heijastuivat takaisin keskelle pienten peilien avulla. Ne kerättiin sitten okulaarin jakajan toiselle puolelle, mikä luo rakenteellisen ja tuhoavan interferenssin kuvion , jonka sivuttaissiirtymä riippuisi suhteellisesta ajasta, joka kuluu valon kulkemiseen pituus- ja poikittaisvarren läpi. Jos maa liikkuu eteerisen väliaineen läpi, tämän eetterin virran kanssa samansuuntaisesti kulkevan valonsäteen heijastuminen edestakaisin kestää kauemmin kuin eetteriin nähden kohtisuorassa kulkevan säteen, koska ajan lisäys kului eetteriä vastaan ​​liikkumisesta. tuulen eetteri on suurempi kuin eetterituulen mukana matkustaessa säästetty aika. Michelson odotti, että Maan liike johtaisi reunasiirtymään , joka vastaa 0,04 reunaa, eli etäisyyttä saman intensiteetin alueiden välillä. Hän ei huomannut odotettua muutosta; suurin hänen mittaamansa keskimääräinen poikkeama (luoteissuunnassa) oli vain 0,018 laskua; useimmat hänen mittansa olivat paljon pienempiä. Hänen johtopäätöksensä oli, että Fresnelin hypoteesi kiinteästä eetteristä, jossa on osittainen eetterin vastus, tulisi hylätä, ja näin hän vahvisti Stokesin hypoteesin eetterin täydellisestä vastusta [4] .

Alfred Pottier (ja myöhemmin Hendrik Lorentz ) kuitenkin huomautti Michelsonille, että tämä oli tehnyt laskentavirheen ja että odotetun reunasiirtymän olisi pitänyt olla vain 0,02 hapsua. Michelsonin laitteessa tehtiin liian suuria kokeellisia virheitä voidakseen sanoa mitään ratkaisevaa eetterituulesta. Eetterituulen lopullinen mittaus vaatii kokeen, joka on suurempi tarkkuus ja parempi hallinta kuin alkuperäinen. Prototyyppi on kuitenkin onnistuneesti osoittanut, että perusmenetelmä on käyttökelpoinen [A 5] [A 9] .

Michelson-Morley-kokeilu (1887)

Vuonna 1885 Michelson aloitti yhteistyön Edward Morleyn kanssa. Hän käytti paljon aikaa ja rahaa vahvistaakseen Fizeaun vuoden 1851 Fresnel-vastuskerroinkokeen [5] entistä tarkemmin , parantaakseen Michelsonin vuoden 1881 koetta [1] ja määrittääkseen valon aallonpituuden a vertailupituudet [6] [7] . Tänä aikana Michelson oli fysiikan professori Case School of Applied Sciencesissä ja Morley kemian professori Case Western Reserve Universityssä (WRU), joka jakoi kampuksen Case Schoolin kanssa Clevelandin itäreunassa. Syyskuussa 1885 Michelson sai hermoromahduksen , josta hän toipui lokakuuhun 1885 mennessä. Morley katsoi tämän rikkoutumisen johtuvan Michelsonin kovasta työstä kokeiden valmistelun aikana. Vuonna 1886 Michelson ja Morley vahvistivat Fresnel-vastuskertoimen onnistuneesti - tätä tulosta pidettiin myös paikallaan pysyvän eetterin käsitteen vahvistuksena [A 1] .

Tämä tulos vahvisti heidän toivoaan löytää eteerinen tuuli. Michelson ja Morley loivat parannetun version Michelsonin kokeesta enemmän kuin tarpeeksi tarkkuudella havaitsemaan tämän hypoteettisen vaikutuksen. Kokeilu suoritettiin useiden jatkuvan havainnointijaksojen aikana huhtikuusta heinäkuuhun 1887 WRU Adelbert Dormitoryn kellarissa (myöhemmin nimetty Pierce Hall, purettu vuonna 1962) [A 10] [A 11] .

Kuten kuvassa näkyy. Kuvassa 5 valo heijastui toistuvasti edestakaisin interferometrin varsia pitkin, mikä nosti polun pituuden 11  metriin (36  jalkaa ). Tällä pituudella ajautuminen on noin 0,4 hapsua. Havaitsemisen helpottamiseksi laite koottiin suljetussa tilassa raskaan kiviasuntolan kellariin, mikä eliminoi suurimman osan lämpö- ja tärinävaikutuksista. Tärinää vähennettiin edelleen asentamalla laite suurelle hiekkakivilohkolle (kuvio 1), jonka paksuus oli noin jalka ja neliöjalka (1,5  m ) sivulla ja joka kellui pyöreässä elohopeakaukalossa. He laskivat, että noin 0,01 kaistanleveyden vaikutuksia voidaan havaita.

Michelson, Morley ja muut varhaiset kokeet, jotka käyttivät interferometrisiä menetelmiä yrittäessään mitata valoeetterin ominaisuuksia, käyttivät (osittain) monokromaattista valoa vain laitteidensa alkuasennukseen ja vaihtoivat aina valkoiseen valoon varsinaisia ​​mittauksia varten. Syynä on se, että mittaukset kirjattiin visuaalisesti. Puhtaasti monokromaattinen valo johtaisi yhtenäiseen hapsukuvioon. Koska tekniikan tason mukaiset keinot ympäristön lämpötilan säätämiseen puuttuivat, kokeilijat kamppailivat häiriöreunojen jatkuvan ajautumisen kanssa, vaikka interferometri oli asennettu kellariin. Koska raidat joskus katosivat ohikulkevien hevosten aiheuttaman tärinän, kaukaisten ukkosmyrskyjen ja vastaavien takia, havaitsija saattoi helposti "kadota", kun raidat tulivat jälleen näkyviin. Valkoisen valon, joka antaa selkeän värihäiriökuvion, edut ovat paljon suuremmat kuin instrumentin kohdistamisen vaikeudet sen lyhyen koherenssipituuden vuoksi . Kuten Dayton Miller kirjoitti , "valkoiset valonauhat valittiin havainnointiin, koska ne koostuvat pienestä ryhmästä vyöhykkeitä, joiden keskellä on terävästi rajattu musta nauha, joka muodostaa vakion nollamerkin kaikille lukemille" [A 12] [huomautus 3] . Osittain monokromaattisen valon (keltainen natriumvalo) käyttö alkuasennuksen aikana antoi tutkijoille mahdollisuuden määrittää enemmän tai vähemmän helposti saman polun pituuden sijainnin ennen siirtymistä valkoiseen valoon. [huomautus 4]

Elohopeakaukalo antoi instrumentin kääntyä lähes kitkattomasti, niin että yhdellä painalluksella hiekkakivikappaletta se kiertyi hitaasti koko mahdollisten kulmien läpi "eetterituulen" suhteen, samalla kun mittauksia tarkkailtiin jatkuvasti okulaarin läpi. Eetterituulen hypoteesi viittaa siihen, että koska toinen käsivarresta kääntyy väistämättä tuulen suuntaan samalla, kun toinen käsi kääntyy kohtisuoraan tuuleen nähden, vaikutuksen pitäisi olla havaittavissa jopa muutaman minuutin ajan.

Odotettiin, että vaikutus piirrettäisiin sinimuotoisena, jossa on kaksi huippua ja kaksi laskua laitteen kierrosta kohti. Tämä tulos saattaa olla odotettavissa, koska jokaisen täyden kierroksen aikana kumpikin käsi on kahdesti yhdensuuntainen eetterituulen kanssa (suuntaan päin ja poispäin tuulesta, antaen saman lukeman) ja kaksi kertaa kohtisuorassa sitä vastaan. Lisäksi maapallon pyörimisen vuoksi eteerisen tuulen odotetaan osoittavan ajoittain suunnan ja voimakkuuden muutoksia sideerisen päivän aikana .

Odotettiin, että Maan liikkeestä Auringon ympäri johtuen mitatut tiedot näyttäisivät myös vuosittaisia ​​vaihteluita.

Tunnetuin "epäonnistunut" kokeilu

Kaiken tämän pohdinnan ja valmistelun jälkeen kokeesta tuli historian tunnetuin epäonnistunut kokeilu [A 13] . Sen sijaan, että se antaisi käsityksen eetterin ominaisuuksista, Michelsonin ja Morleyn artikkeli American Journal of Science -lehdessä raportoi, että mittaus on vain yksi neljäskymmenesosa odotetusta siirtymästä (kuva 7), mutta "koska siirtymä on verrannollinen nopeuden neliö", he päättelivät, että mitattu nopeus oli "luultavasti vähemmän kuin kuudesosa" Maan odotetusta kiertoradan nopeudesta ja "varmasti vähemmän kuin yksi neljäsosa"" [1] . Vaikka tämä pieni "nopeus" oli mitattuna, sitä pidettiin liian alhaisena todisteeksi nopeudesta eetterin suhteen, ja ymmärrettiin, että se oli kokeellisen virheen sisällä, mikä sallisi nopeuden olla itse asiassa nolla [A 1] Esimerkiksi Michelson kirjoitti "selvästi negatiivinen tulos" kirjeessä Lord Rayleigh'lle elokuussa 1887. [A14] :

Maan ja eetterin suhteellista liikettä koskevat kokeet on saatu päätökseen ja tulos on ehdottomasti negatiivinen. Häiriöiden hapsujen odotettu poikkeama nollasta oli 0,40 reunaa - maksimipoikkeama oli 0,02 ja keskiarvo paljon vähemmän kuin 0,01 - ja sitten väärässä paikassa. Koska siirtymä on verrannollinen suhteellisten nopeuksien neliöihin, tästä seuraa, että jos eetteri luistaa, suhteellinen nopeus on pienempi kuin kuudesosa maan nopeudesta.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Maan ja eetterin suhteellista liikettä koskevat kokeet on saatu päätökseen ja tulos on selvästi negatiivinen. Häiriöreunojen odotetun poikkeaman nollasta olisi pitänyt olla 0,40 reunaa – maksimisiirtymä oli 0,02 ja keskiarvo paljon vähemmän kuin 0,01 – eikä sitten ollut oikeassa paikassa. Koska siirtymä on verrannollinen suhteellisten nopeuksien neliöihin, tästä seuraa, että jos eetteri liukuu ohi, suhteellinen nopeus on pienempi kuin kuudesosa maan nopeudesta.

Silloisten eetterimallien näkökulmasta kokeiden tulokset olivat ristiriitaisia. Fizeaun koe ja Michelsonin ja Morleyn vuonna 1886 tekemä toisto näyttävät vahvistaneen kiinteän eetterin osittaisella eetterin vastusta ja kumonneen täyden eetterin vastuksen. Toisaalta paljon tarkempi Michelson-Morley-koe vuonna 1887 ilmeisesti vahvisti eetterin täydellisen vetäytymisen ja kumosi eetterin stationaarisuuden [A 5] . Lisäksi Michelson-Morleyn nollatulos vahvistettiin edelleen muiden erilaisten toisen asteen kokeiden nollatuloksilla, nimittäin Troughton-Noblen kokeella (1903) sekä Rayleighin ja Bracen (1902-1904) kokeilla. Nämä ongelmat ja niiden ratkaisu johtivat Lorentzin muunnoksen ja erikoissuhteellisuusteorian kehitykseen .

"Epäonnistuneet" kokeen jälkeen Michelson ja Morley lopettivat eetterituulen mittaukset ja alkoivat käyttää uutta tekniikkaansa määrittääkseen valon aallonpituuden pituuden vertailustandardiksi [6] [7] .

Valon polun analyysi ja seuraukset

Tarkkailija lepää eetterissä

Säteen kulkuaika pituussuunnassa voidaan määrittää seuraavasti [A 15] : Valo tulee lähteestä ja etenee valon nopeudella eetterissä. Se kulkee puoliksi hopeoidun peilin läpi origossa . Heijastava peili on tällä hetkellä etäisyyden päässä (interferometrin varren pituus) ja liikkuu nopeudella . Säde osuu peiliin ajallaan ja kulkee siten matkan . Tällä hetkelläpeili peittimatkan . Näin ollen ja vastaavasti matka-aika . Sama koskee taaksepäin suuntautuvaa liikettä merkin ollessa käänteinen, jolloin tuloksena on ja . Matkan kokonaisaika on:

Michelson sai tämän ilmaisun oikein vuonna 1881, mutta poikittaissuunnassa väärin

koska hän jätti huomioimatta lisääntyneen polun pituuden muussa eetterissä. Tämän korjasivat Alfred Pottier (1882) ja Hendrik Lorenz (1886). Poikittaissuunnassa lähtö voidaan antaa seuraavasti (samanlainen kuin valokellon aikalaajennustulos ) : säde etenee valon nopeudella ja osuu peiliin hetkellä , kattaen etäisyyden . Samalla peili peitti etäisyyden x-suunnassa . Siten peiliin osumiseksi säteen polku on yhtä suuri y - suunnassa (samalla käsivarren pituudella) ja x-suunnassa . Tämä kalteva liikerata seuraa siirtymisestä interferometrin lepokehyksestä eetterin lepokehykseen. Siksi Pythagoraan lause antaa todellisen säteen matkan etäisyyden . Siten ja vastaavasti matka-aika on sama takaisin-etenemiselle. Matkan kokonaisaika on:

Aikaero T ℓ :n ja T t :n välillä määritellään [A 16]

Polkueron löytämiseksi tulos kerrotaan c:llä;

Reittieroa merkitään Δλ, koska säteet ovat eri vaiheissa tietyn määrän aallonpituuksia (λ). Tämän visualisoimiseksi kuvittele kaksi säteen polkua pitkin pitkittäistasoa ja poikittaistasoa ja sijoita ne suoraan eteenpäin (animaatio tästä näytetään minuutilla 11:00, Mechanical Universe, episodi 41 [8] ). Toinen polku on pidempi kuin toinen etäisyyden verran, joka on yhtä suuri kuin Δλ. Harkitse vaihtoehtona valonnopeuden kaavan permutaatiota .

Jos relaatio on tosi (jos eetterin nopeus on pieni verrattuna valonnopeuteen), lauseketta voidaan yksinkertaistaa käyttämällä ensimmäisen asteen binomilaajennusta;

Joten kirjoittamalla yllä oleva uudelleen valtuuksilla [9]

Näin ollen

Tästä johtopäätöksestä on selvää, että eteerinen tuuli ilmenee reittierona. Tämä johtopäätös on oikea, jos koe on suunnattu millä tahansa kertoimella 90° suhteessa eteerisen tuulen suuntaan. Jos polkuero on täysi aallonpituuksien lukumäärä, kyseessä on rakentava häiriö (keskikaista on valkoinen). Jos polkuero on aallonpituuksien täysi määrä plus puolet, kyseessä on dekonstruktiivinen häiriö (keskikaista on musta).

Todistaakseen eetterin olemassaolon Mikaelson ja Morley yrittivät löytää bändisiirtymän. Idea oli yksinkertainen: interferenssikuvion reunojen pitäisi siirtyä, kun sitä käännetään 90°, koska molemmat säteet ovat vaihtaneet roolia. Löytääksesi reunasiirtymän, vähennä ensimmäisen suunnan polkuero toisen suunnan polkuerosta ja jaa sitten valon aallonpituudella λ [9]

Huomaa ero Δλ:n, joka on useita aallonpituuksia, ja λ:n, joka on yksi aallonpituus, välillä. Kuten tästä suhteesta voidaan nähdä, interferenssirajojen siirtymä n on dimensioton suure.

Koska L  ≈ 11 metriä ja λ≈500 nanometriä , odotettu kaistasiirtymä oli n  ≈ 0,44. Negatiivinen tulos sai Michelsonin päättelemään, ettei mitattavissa olevaa eetterituulta ollut [1] . Hän ei kuitenkaan koskaan ottanut sitä henkilökohtaisella tasolla, ja negatiivinen lopputulos ahdisti häntä koko loppuelämänsä (lähde; Mechanical Universe -jakso 41 [8] ).

Tarkkailija interferometrin vieressä

Jos samaa tilannetta kuvataan interferometrin mukana liikkuvan tarkkailijan näkökulmasta, niin eetterituulen toiminta on samanlainen kuin uimari, joka yrittää liikkua nopeudella nopeudella virtaavaa jokea vastaan ​​[A 17] .

Pitkittäissuunnassa uimari liikkuu ensin vastavirtaan, joten hänen nopeudensa laskee joen virtauksen vuoksi . Paluumatkalla alavirtaan liikkuessa sen nopeus kasvaa . Tämä antaa säteen kulkuajan ja kuten edellä.

Sivusuunnassa uimarin on kompensoitava joen virtaus liikkumalla tietyssä kulmassa virran suuntaa vastaan, jotta se säilyttää tarkan sivusuunnan ja saavuttaa joen toiselle puolelle oikeaan paikkaan. Tämä vähentää sen nopeutta arvoon ja antaa säteen kulkuajan kuten edellä.

Peiliheijastus

Klassinen analyysi ennusti suhteellista vaihesiirtymää pitkittäis- ja poikittaissäteen välillä, joka olisi pitänyt helposti mitata Michelson- ja Morley-laitteella. Mitä ei aina oteta huomioon (koska mittauskeinoja ei ollut), on se, että hypoteettisen eetterin läpi tapahtuneen liikkeen on täytynyt saada myös kaksi sädettä poikkeamaan, kun ne poistuivat interferometristä noin 10 −8 radiaania [A 18] .

Liikkuvalle veneelle klassinen analyysi edellytti säteenjakopeilin olevan hieman poikkeamassa tarkasta 45°:sta, jos pitkittäis- ja poikittaiset säteet poistuisivat veneestä täsmälleen päällekkäin. Relativistisessa analyysissä säteenjakajan Lorentzin supistuminen liikkeen suunnassa saa sen kohtisuorammaksi täsmälleen sen verran, mikä on tarpeen kahden säteen kulmahajoamisen kompensoimiseksi [A 18] .

Pituuden supistuminen ja Lorentzin muunnos

Ensimmäinen askel kohti Michelsonin ja Morleyn kokeen nollatuloksen selittämistä löydettiin Fitzgerald-Lorentzin supistumishypoteesista , jota nykyään kutsutaan yksinkertaisesti pituussupistumaksi tai Lorentzin supistukseksi ja jonka ensimmäisenä ehdottivat George Fitzgerald (1889) ja Hendrik Lorentz (1892) [A 19 ] . Tämän lain mukaan kaikki esineet pelkistyvät fyysisesti liikelinjaa pitkin (alun perin sen uskottiin olevan suhteessa eetteriin), Lorentz-tekijä . Tämä hypoteesi oli osittain motivoitunut Oliver Heavisiden vuonna 1888 tekemästä löydöstä, jonka mukaan sähköstaattiset kentät puristuvat liikelinjaa pitkin. Mutta koska tuolloin ei ollut syytä olettaa, että aineen sitomisvoimat olisivat sähköistä alkuperää, pidettiin liikkuvan aineen pituuden lyhentämistä eetterin suhteen Ad hoc -hypoteesina [A 9] .

Jos levossa olevan tarkkailijan mittaama pituus suhteessa eetteriin ilmaistaan ​​sen omana pituutena yllä olevassa kaavassa , niin valon etenemisaika pituussuunnassa tulee yhtä suureksi kuin valon etenemisaika poikittaissuunnassa:

Pituuden pienentäminen on kuitenkin vain erikoistapaus yleisemmästä suhteesta, jonka mukaan poikittaispituus on pitkittäispituutta suhteella . Tämä voidaan saavuttaa monella tapaa. Jos  - liikkuva pituussuuntainen pituus ja liikkuva poikittaispituus, loput pituudet, niin [A 20] annetaan :

voidaan valita mielivaltaisesti, joten Michelson-Morley-nollatuloksen selittämiseen on äärettömän monia yhdistelmiä. Esimerkiksi, jos tapahtuu pituuden supistumisen relativistinen arvo , mutta jos silloin ei pituussupistuminen, vaan venymä . Tätä olettamusta laajensivat myöhemmin Joseph Larmor (1897), Lorentz (1904) ja Henri Poincaré (1905), jotka kehittivät täydellisen Lorentzin muunnoksen , mukaan lukien aikalaajennus , selittääkseen Troughton-Noblen kokeita, Rayleigh- ja Brace-kokeita sekä Kaufmanin kokeita . kokeita . Sillä on muoto

Jäi määrittämään arvo , joka, kuten Lorentz (1904) on osoittanut, on yhtä suuri kuin yksi [A 20] . Yleisesti ottaen Poincaré (1905) osoitti, että vain sallii tämän muunnoksen muodostaa ryhmän , joten se on ainoa vaihtoehto, joka on yhteensopiva suhteellisuusperiaatteen kanssa, ts . tekee paikallaan pysyvästä eetteristä havaitsemattoman. Tässä tapauksessa pituussupistuminen ja aikadilataatio saavat tarkat relativistiset arvonsa [A 21] .

Erikoissuhteellisuusteoria

Albert Einstein muotoili erikoissuhteellisuusteorian vuoteen 1905 mennessä johtaen Lorentzin muunnoksen ja siten pituuden supistumisen ja aikalaajenemisen suhteellisuusteorian postulaatista ja valonnopeuden vakioisuudesta, poistaen siten ad hoc -luonteen supistumishypoteesista. Einstein korosti teorian kinemaattista perustaa ja tilan ja ajan käsitteen muuntamista, kun taas kiinteällä eetterillä ei enää ollut roolia hänen teoriassaan. Hän huomautti myös muutoksen ryhmäluonteesta. Einsteinin motiivina oli Maxwellin sähkömagnetismin teoria (Lorentzin vuonna 1895 esittämässä muodossa) ja todisteiden puute valopitoisen eetterin olemassaolosta [A 22] .

Tämä mahdollistaa tyylikkäämmän ja intuitiivisemman selityksen Michelson-Morley-nollatuloksesta. Tulevassa vertailukehyksessä nollatulos on ilmeinen, koska laitteen voidaan katsoa olevan levossa suhteellisuusperiaatteen mukaisesti, joten säteen kulkuajat ovat samat. Vertailukehyksessä, johon laite liikkuu, pätee sama päättely kuin edellä kohdassa "Pituuden supistuminen ja Lorentzin muunnos" on kuvattu, paitsi että sana "eetteri" on korvattava sanalla "ei-liikkuva inertiakehys". viitteenä”. Einstein kirjoitti vuonna 1916 [A 23] :

Vaikka odotettu ero näiden kahden ajan välillä on erittäin pieni, Michelson ja Morley suorittivat interferenssikokeen, jossa tämä ero oli selvästi havaittavissa. Mutta koe antoi negatiivisen tuloksen - tosiasia, joka on fyysikoille erittäin hämmentävä. Lorentz ja FitzGerald pääsivät eroon tästä vaikeudesta ehdottamalla, että kappaleen liike suhteessa eetteriin saa kehon supistumaan liikkeen suuntaan, ja supistuminen on juuri niin suuri, että se kompensoi yllä mainitun aikaeron. Vertailu luvun 11 keskusteluun osoittaa, että tämä ongelman ratkaisu oli oikea myös suhteellisuusteorian näkökulmasta. Mutta suhteellisuusteorian perusteella tulkintamenetelmä on verraten tyydyttävämpi. Tämän teorian mukaan ei ole olemassa sellaista asiaa kuin "erityisen suotuisa" (ainutlaatuinen) koordinaattijärjestelmä, joka voisi aiheuttaa eteerisen idean käyttöönoton, ja siksi ei voi olla eetterituulta tai mitään kokeilua sen osoittamiseksi. Tässä liikkuvien kappaleiden supistuminen seuraa teorian kahdesta pääsäännöstä ilman erityisiä hypoteeseja; ja ensimmäisenä tekijänä, joka liittyy tähän supistukseen, emme löydä liikettä sinänsä, jolle emme voi antaa mitään merkitystä, vaan liikettä suhteessa tässä nimenomaisessa tapauksessa valittuun vertailukappaleeseen. Siten Maan mukana liikkuvalle koordinaatistolle Michelsonin ja Morleyn peilijärjestelmä ei lyhene, vaan lyhenee lepotilassa suhteessa aurinkoon.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Vaikka arvioitu ero näiden kahden ajan välillä on erittäin pieni, Michelson ja Morley suorittivat kokeen interferenssin, jossa tämän eron olisi pitänyt olla selvästi havaittavissa. Mutta koe antoi negatiivisen tuloksen - tosiasia, joka hämmensi fyysikoita. Lorentz ja FitzGerald pelastivat teorian tästä vaikeudesta olettamalla, että kehon liike suhteessa ætheriin saa aikaan kehon supistumisen liikkeen suunnassa, jolloin supistuksen määrä on juuri riittävä kompensoimaan edellä mainitun aikaeron. Vertailu luvun 11 keskusteluun osoittaa, että myös suhteellisuusteorian kannalta tämä vaikeuden ratkaisu oli oikea. Mutta suhteellisuusteorian perusteella tulkintamenetelmä on verraten tyydyttävämpi. Tämän teorian mukaan ei ole olemassa sellaista asiaa kuin "erityisesti suositeltu" (ainutlaatuinen) koordinaattijärjestelmä, joka saisi aikaan æther-idean käyttöönoton, ja siksi ei voi olla æther-ajattelua tai kokeilua sen osoittamiseksi. . Tässä liikkuvien kappaleiden supistuminen seuraa teorian kahdesta perusperiaatteesta ilman erityisten hypoteesien esittämistä; ja tähän supistukseen liittyvänä päätekijänä emme löydä liikettä sinänsä, jolle emme voi antaa mitään merkitystä, vaan liikkeen suhteessa kyseisessä tapauksessa valittuun vertailukappaleeseen. Siten maan kanssa liikkuvalle koordinaattijärjestelmälle Michelsonin ja Morleyn peilijärjestelmä ei lyhenne, mutta se lyhenee koordinaattijärjestelmässä, joka on levossa suhteessa aurinkoon.

Se, missä määrin Michelson-Morley-kokeen nollatulos vaikutti Einsteiniin, on kiistanalainen. Viitaten joihinkin Einsteinin lausuntoihin, monet historioitsijat väittävät, että niillä ei ollut merkittävää roolia hänen tiellä erityiseen suhteellisuusteoriaan [A 24] [A 25] , kun taas muut Einsteinin lausunnot todennäköisesti viittaavat siihen, että ne vaikuttivat häneen [A 26] . Joka tapauksessa Michelson-Morley-kokeen nollatulos auttoi valonnopeuden vakion käsitettä saamaan laajan ja nopean hyväksynnän [A 24] .

Myöhemmin Howard Percy Robertson (1949) ja muut [A 3] [A 27] (katso Robertson-Mansoury-Sexlin testiteoria ) osoittivat, että on mahdollista johtaa täysin Lorentzin muunnos kolmen kokeen yhdistelmästä. Ensinnäkin Michelson-Morley-koe osoitti, että valon nopeus ei riipu laitteen suunnasta , mikä muodostaa suhteen pituussuuntaisen (β) ja poikittaisen (δ) pituuden välille. Sitten, vuonna 1932, Roy Kennedy ja Edward Thorndike muuttivat Michelson-Morley-koetta tekemällä jaetun säteen polun pituuksista epäyhtenäiset, jolloin yksi käsi oli hyvin lyhyt [10] . Kennedy-Thorndiken kokeilu kesti useita kuukausia, kun maa pyörii Auringon ympäri. Niiden negatiivinen tulos osoitti, että valon nopeus ei riipu laitteen nopeudesta eri inertiavertailukehyksissä. Lisäksi hän havaitsi, että pituuden muutosten lisäksi pitäisi tapahtua myös vastaavia ajanmuutoksia, eli hän loi suhteen pituussuuntaisten pituuksien (β) ja ajan muutosten (α) välille. Siten molemmat kokeet eivät anna näiden määrien yksittäisiä arvoja. Tämä epävarmuus vastaa edellä kuvattua epävarmuutta. Teoreettisista pohdinnoista ( suhteellisuusperiaatteen edellyttämä Lorentzin muunnoksen ryhmäluonne) oli selvää, että pituuden supistumisen ja aikalaajenemisen yksittäisten suureiden on saatava tarkka relativistinen muotonsa. Mutta yhden näistä suureista suora mittaus oli silti toivottavaa teoreettisten tulosten vahvistamiseksi. Tämä saavutettiin Ives-Stilwell-kokeessa (1938), jossa α mitattiin aikalaajenemisen mukaan. Tämän α:n arvon yhdistäminen Kennedy-Thorndiken nollatulokseen osoittaa, että β :n on otettava relativistisen pituuden supistumisen arvo. Yhdistämällä β nollan Michelson-Morley-tulokseen osoittaa, että δ :n on oltava nolla. Siksi c:n Lorentzin muunnos on väistämätön seuraus näiden kolmen kokeen yhdistämisestä [A 3] .

Erityisen suhteellisuusteorian katsotaan yleensä olevan ratkaisu kaikkiin negatiivisen eetteriryöminnän (tai valonnopeuden isotropian) mittauksiin, mukaan lukien Michelson-Morley-nollatulos. Monia erittäin tarkkoja mittauksia on tehty erityissuhteellisuusteorian ja nykyaikaisten Lorentzin loukkausten etsimisenä fotoni- , elektroni- , nukleoni- tai neutriinosektorilla , jotka kaikki tukevat suhteellisuusteoriaa.

Väärät vaihtoehdot

Kuten edellä mainittiin, Michelson alun perin uskoi, että hänen kokeilunsa vahvistaisi Stokesin teorian, jonka mukaan eetteri oli kokonaan vetäytynyt Maan läheisyydessä (katso Aether Drag Hypothesis ). Eetterin kokonaisvastus on kuitenkin ristiriidassa havaitun valon aberraation kanssa , ja se on myös ollut ristiriidassa muiden kokeiden kanssa. Lisäksi Lorentz osoitti vuonna 1886, että Stokesin yritys selittää aberraatiota on epäjohdonmukainen [A 5] [A 4] .

Lisäksi oletus, että eetteri ei leviä lähellä, vaan vain aineen sisällä , oli erittäin ongelmallinen, kuten Hammarin (1935) koe osoitti. Hammar osoitti interferometrinsä toisen käden lyijyllä täytetyn raskasmetalliputken läpi. Teoreettisesti oletettiin, että jos eetteriä vedetään massaan, tiivistetyn metalliputken massa riittäisi saamaan aikaan näkyvän vaikutuksen. Ja taaskaan vaikutusta ei havaittu, joten eetterin vastustuskyvyn teoriat katsotaan kumottuiksi.

Walter Ritzin emissioteoria (tai ballistinen teoria) oli myös yhdenmukainen kokeellisten tulosten kanssa ilman eetteriä. Teoria olettaa, että valolla on aina sama nopeus suhteessa lähteeseen [A 28] . De Sitter kuitenkin huomautti, että emitteriteoria ennusti useita optisia vaikutuksia, joita ei havaittu kaksoistähtien havainnoissa, joissa kahden tähden valoa voitiin mitata spektrometrillä . Jos säteilyteoria olisi oikea, tähtien valon täytyisi kokea epätavallinen reunasiirtymä johtuen siitä, että tähtien nopeus lisätään valonnopeuteen, mutta tällaista vaikutusta ei näkyisi. Myöhemmin JG Fox osoitti, että de Sitterin alkuperäiset kokeet olivat virheellisiä absorption vuoksi [11] , mutta vuonna 1977 Brecher havaitsi röntgensäteitä binääritähtijärjestelmistä samanlaisilla nollatuloksilla [12] . Lisäksi Philippas ja Fox (1964) suorittivat testejä maanpäällisillä hiukkaskiihdyttimillä, jotka oli erityisesti suunniteltu vastaamaan Foxin aikaisempaan "absorptiota" koskevaan vastalauseeseen, ja tulokset olivat ristiriidassa valonnopeuden riippuvuuden kanssa lähteestä [13] .

Myöhemmät kokeet

Vaikka Michelson ja Morley aloittivat erilaisia ​​kokeita ensimmäisen julkaisunsa jälkeen vuonna 1887, molemmat jatkoivat aktiivisuutta tällä alueella [A 29] [A 30] . Muut kokeen muunnelmat suoritettiin yhä monimutkaisemmiksi. Morley ei ollut varma omista tuloksistaan ​​ja jatkoi lisäkokeiden tekemistä Dayton Millerin kanssa vuosina 1902-1904. Tulos oli jälleen negatiivinen virhemarginaalin sisällä [14] [15] .

Millerin kokeet

Miller työskenteli yhä suurempien interferometrien parissa, mikä huipentui 32 metrin (105  jalkaa ) (tehokkaaseen) käsivarteen, jota hän kokeili eri paikoissa, mukaan lukien Mount Wilsonin observatorion vuoren huipulla . Välttääkseen mahdollisuutta estää eteeristä tuulta kiinteillä seinillä, hänen havainnoissaan vuoren huipulla käytettiin erityistä ohutseinäistä, enimmäkseen suojapeitteistä valmistettua katosta. Meluisista, epäsäännöllisistä tiedoista hän poimi jatkuvasti pienen positiivisen signaalin, joka muuttui laitteen jokaisen kierroksen yhteydessä, sivuaikana ja vuosittain. Hänen mittauksensa 1920-luvulla olivat noin 10 km/h sen lähes 30 km/h sijaan, joka odotettiin pelkästään Maan kiertoradalta. Hän pysyi vakuuttuneena siitä, että tämä johtui osittaisesta tai täydellisestä eetterin loukkuun jäämisestä , vaikka hän ei yrittänytkään antaa yksityiskohtaista selitystä. Hän jätti huomiotta arvostelut, jotka osoittavat hänen tulosten epäjohdonmukaisuutta ja Hammarin kokeen kumoamista [A 31] [viite 5] . Millerin päätelmiä pidettiin tuolloin tärkeinä, ja Michelson, Lorenz ja muut keskustelivat niistä vuonna 1928 raportoidussa kokouksessa [A 32] . Yksimielisyys on, että Millerin tulosten tarkistamiseksi tarvitaan lisää kokeita. Miller rakensi myöhemmin ei-magneettisen laitteen eliminoimaan magnetostriktiota , kun taas Michelson rakensi laitteen ei-laajenevasta invarista poistaakseen jäljellä olevat lämpövaikutukset. Muut kokeet ympäri maailmaa ovat parantaneet tarkkuutta, eliminoineet mahdolliset sivuvaikutukset tai molemmat. Tähän mennessä kukaan ei ole kyennyt toistamaan Millerin tuloksia, ja nykyaikaisten kokeiden tarkkuus sulkee ne pois [A 33] . Roberts (2006) huomautti, että Millerin ja muiden varhaisten kokeilijoiden, mukaan lukien Michelsonin ja Morleyn, käyttämät primitiiviset tiedonkäsittelytekniikat pystyivät tuottamaan näennäisesti jaksollisia signaaleja, vaikka niitä ei ollutkaan todellisessa datassa. Analysoituaan uudelleen Millerin alkuperäiset tiedot käyttämällä nykyaikaisia ​​kvantitatiivisen virheanalyysin menetelmiä, Roberts havaitsi, että Millerin näennäiset signaalit eivät olleet tilastollisesti merkittäviä [A 34] .

Kennedyn kokeet

Roy J. Kennedy (1926) ja C. K. Illingworth (1927) (kuva 8) muuttivat reunasiirtymien havaitsemisongelman suhteellisen epäherkästä ongelmasta arvioida niiden sivuttaissiirtymiä huomattavasti herkemmäksi tehtäväksi säätää molempien valon voimakkuutta. terävän rajan sivut tasaisen kirkkauden saavuttamiseksi [16] [17] . Jos he havaitsivat epätasaista valaistusta askelman molemmilla puolilla, kuten kuvassa Kuvassa 8e ne lisäsivät tai poistivat kalibroituja painoja interferometristä, kunnes askelman molemmat puolet valaistuivat jälleen tasaisesti, kuten kuvassa 1. 8d. Lisättyjen tai poistettujen painojen määrä toimi kaistanvaihdon mittana. Eri tarkkailijat pystyivät havaitsemaan muutoksia vain 1/300 - 1/1500 kaistasta. Kennedy suoritti myös kokeen Mount Wilsonissa ja löysi vain noin 1/10 Millerin mittaamasta ajautumisesta eikä vuodenaikojen vaikutuksia [A 32] .

Michelsonin ja Galin kokeet

Vuonna 1925 Michelson ja Gael laskivat vesiputket maahan suorakulmion muotoon Clearingissä Illinoisissa. Putken halkaisija 30 cm . Putket AF ja DE suunnattiin tarkalleen lännestä itään, EF, DA ja CB - pohjoisesta etelään. Pituudet DE ja AF olivat 613 m ; EF, DA ja CB - 339,5 m . Yksi yhteinen pumppu, joka toimii kolme tuntia, voi pumpata ilmaa 1 cmHg:n paineeseen. Siirtymän havaitsemiseksi Michelson vertailee kaukoputken kentässä häiriöhajoja, jotka saadaan juoksemalla suurten ja pienten ääriviivojen ympäri. Yksi valonsäde kulki myötäpäivään, toinen vastaan. Maan pyörimisen aiheuttaman vyöhykkeen siirtymän nauhoittivat eri ihmiset eri päivinä peilien täydellisellä uudelleenjärjestelyllä. Mittauksia tehtiin yhteensä 269. Teoreettisesti olettaen eetterin olevan liikkumaton, pitäisi odottaa kaistan siirtymistä 0,236 ± 0,002 pm . Havaintotietojen käsittely antoi 0,230 ± 0,005 siirtymän, mikä vahvisti Sagnac-ilmiön olemassaolon ja suuruuden [18] .

S. I. Vavilov artikkelissa "Suhteellisuusteorian kokeelliset perusteet" selittää tämän vaikutuksen seuraavasti:

Sagnacin ja Michelson-Galin kiertokokeet suhteellisuusteoriassa (erityinen ja yleinen) selitetään lähes samalla tavalla kuin mahdollisuus havaita pyörimisliike mekaniikan keskipakoisvoimien ilmenemismuodoista . Tämä on suhteellisuusteorian luonnollinen seuraus, joka ei lisää mitään uutta [18] .

Joosin kokeilut

Vuonna 1930 Georg Joos suoritti kokeen automatisoidulla interferometrillä, jossa oli 21 m pitkät varret puristetusta kvartsista, jonka lämpölaajenemiskerroin oli erittäin pieni ja joka tuotti jatkuvan valokuvauksen hapsoista laitteen kymmenien kierrosten jälkeen. Valokuvalevyillä voitiin mitata siirtymät 1/1000 kaistasta. Kaistojen jaksottaisia ​​siirtymiä ei löytynyt, joten eteerisen tuulen yläraja on 1,5 km/h [19] .

Alla olevassa taulukossa odotetut arvot liittyvät Maan ja Auringon väliseen suhteelliseen nopeuteen 30 km/s. Mitä tulee aurinkokunnan nopeuteen galaktisen keskuksen ympärillä noin 220 km/s tai aurinkokunnan nopeuteen suhteessa CMB :n lepokehykseen noin 368 km/s, näiden kokeiden nollatulokset ovat vielä ilmeisempiä.

Nimi Sijainti vuosi Olkapäiden pituus (metriä) Odotettu lisävaihto Mitattu reunasiirtymä Asenne Vaetherin yläraja Kokeellinen resoluutio Tulos nolla
Michelson [4] Potsdam 1881 1.2 0,04 ≤ 0,02 2 ~20 km/s 0,02 Joo
Michelson ja Morley [1] cleveland 1887 11.0 0.4 < 0,02
tai ≤ 0,01		 40 ~4-8 km/s 0,01 Joo
Morley ja Miller [14] [15] cleveland 1902-1904 32.2 1.13 ≤ 0,015 80 ∼ 3,5 km/s 0,015 Joo
Miller [20] Mt. wilson 1921 32.0 1.12 ≤ 0,08 viisitoista ~8-10 km/s epäselvä epävarma
Miller [20] cleveland 1923-1924 32.0 1.12 ≤ 0,03 40 ~5 km/s 0,03 Joo
Miller (auringonvalo) [20] cleveland 1924 32.0 1.12 ≤ 0,014 80 ~3 km/s 0,014 Joo
TomascTomaschekhek (tähtivalo) [21] Heidelberg 1924 8.6 0.3 ≤ 0,02 viisitoista ~7 km/s 0,02 Joo
Miller [20] [A 12] Mt. wilson 1925-1926 32.0 1.12 ≤ 0,088 13 ~8-10 km/s epäselvä epäselvä
Kennedy [16] Pasadena / Mt. wilson 1926 2.0 0,07 ≤ 0,002 35 ~5 km/s 0,002 Joo
Illingworth [17] Pasadena 1927 2.0 0,07 ≤ 0,0004 175 ~2 km/s 0,0004 Joo
Piccard ja Stahel [22] ilmapallon kanssa 1926 2.8 0.13 ≤ 0,006 kaksikymmentä ~7 km/s 0,006 Joo
Piccard ja Stahel [23] Bryssel 1927 2.8 0.13 ≤ 0,0002 185 ∼ 2,5 km/s 0,0007 Joo
Piccard ja Stahel [24] Riigi 1927 2.8 0.13 ≤ 0,0003 185 ∼ 2,5 km/s 0,0007 Joo
Michelson et ai. [25] Pasadena (Mt. Wilsonin optinen kauppa) 1929 25.9 0.9 ≤ 0,01 90 ~3 km/s 0,01 Joo
Yoos [19] Jena 1930 21.0 0,75 ≤ 0,002 375 ~1,5 km/s 0,002 Joo

Viimeaikaiset kokeilut

Optiset testit

Valonnopeuden isotropian optiset testit ovat yleistyneet [A 35] . Uudet tekniikat, mukaan lukien lasereiden ja maserien käyttö , ovat parantaneet mittaustarkkuutta huomattavasti. (Seuraavassa taulukossa vain Essen (1955), Jaseja (1964) ja Shamir/Fox (1969) ovat Michelson-Morley-tyyppisiä kokeita, eli vertailevat kahta kohtisuoraa sädettä. Muissa optisissa kokeissa käytettiin muita menetelmiä.)

Tekijä vuosi Kuvaus Ylärajat
Louis Essen [26] 1955 Mikroaaltoresonaattorin pyörivän resonaattorin taajuutta verrataan kvartsikellon taajuuteen. ~3 km/s
Sedarholm ym. [27] [28] 1958 Kaksi ammoniakkimaseria asennettiin pyörivälle pöydälle ja niiden säteet suunnattiin vastakkaisiin suuntiin. ~30 RS
Kokeilut Mössbauer-roottorilla 1960-68 Eri tutkijoiden kokeissa gammasäteiden taajuuksia tarkkailtiin Mössbauer-ilmiön avulla . ~ 2,0 cm/s
Jaceya ym. [29] 1964 Kahden pyörivälle pöydälle asennetun He-Ne-maserin taajuuksia verrattiin. Toisin kuin Cedarholm et al. Maserit sijaitsivat kohtisuorassa toisiinsa nähden. ~30 RS
Shamir ja Fox [30] 1969 Interferometrin molemmat varret suljettiin läpinäkyvään kiinteään runkoon ( pleksilasi ). Valonlähde oli helium-neon-laser . ~7 km/s
Trimmer ym. [31] [32] 1973 He etsivät valonnopeuden anisotropiaa, käyttäytyen kuten ensimmäinen ja kolmas Legendren polynomi . He käyttivät kolmion muotoista interferometriä, jossa yksi osa polusta oli lasissa. (Vertailuksi Michelson-Morleyn kaltaiset kokeet testaavat toista Legendren polynomia) [A 27] ~ 2,5 cm/s

Viimeaikaiset kokeet optisella resonaattorilla

2000-luvun alussa on herännyt uudelleen kiinnostus Michelson-Morley-tyyppisten tarkkuuskokeiden suorittamiseen käyttämällä lasereita, masereja, kryogeenisiä optisia onteloita jne. Tämä johtuu suurelta osin kvanttigravitaation ennusteista, jotka viittaavat siihen, että erityissuhteellisuusteoria voidaan määrittää rikki vaa'oissa. saatavilla kokeelliseen tutkimukseen. Ensimmäisen näistä erittäin tarkoista kokeista suoritti Brillet & Hall (1979), jossa he analysoivat pyörivän optisen Fabry-Perot- ontelon resonanssiin stabiloidun laserin taajuutta . Ne asettavat rajan Maan liikkeestä johtuvalle valonnopeuden anisotropialle Δ c / c  ≈ 10 −15 , missä Δ c  on valon nopeuden ero x- ja y -suunnassa [34 ] .

Vuodesta 2015 lähtien kokeet optisilla ja mikroaaltoonteloilla ovat parantaneet tätä rajaa arvoon Δc / c ≈  10 -18 . Joissakin niistä laitteet pyörivät tai pysyivät paikallaan, ja osa yhdistettiin Kennedy-Thorndiken kokeeseen . Erityisesti Maan suuntaa ja nopeutta (n. 368 km/s) suhteessa CMB-lepotilaan käytetään yleisesti referenssinä näissä anisotropiahakuissa.

Tekijä vuosi Kuvaus Δs / s _
Wolf ym. [35] 2003 Kuiskausgalleriamoodissa toimivan safiirikiteestä koostuvan kiinteän kryogeenisen mikroaaltogeneraattorin taajuutta verrataan vetymaserin taajuuteen, jonka taajuutta verrattiin cesium- ja rubidium - atomisuihkulähteiden kelloihin. Maan pyörimisen aikana tapahtuvia muutoksia on etsitty. Vuosien 2001-2002 tiedot analysoitiin.
Muller ym. [33] 2003 Kaksi kiteistä safiirista valmistettua optista onteloa, jotka ohjaavat kahden Nd:YAG-laserin taajuuksia, on asennettu suorassa kulmassa heliumkryostaatin sisään. Taajuusvertailija mittaa kahden resonaattorin yhdistettyjen lähtösignaalien lyöntitaajuutta.
Wolf ym. [36] 2004 Katso Wolf et ai. (2003). Toteutettu aktiivinen lämpötilan säätö. Vuosien 2002-2003 tiedot analysoitiin.
Wolf ym. [37] 2004 Katso Wolf et ai. (2003). Vuosien 2002-2004 tiedot analysoitiin.
Antonini ja muut [38] 2005 Samanlainen kuin Müller ym. (2003), vaikka itse laite laitettiin kiertoon. Vuosien 2002-2004 tiedot analysoitiin.
Stanwix ym. [39] 2005 Samanlainen kuin Wolf et al. (2003). Kahden kryogeenisen generaattorin taajuutta verrattiin. Lisäksi laite saatettiin pyörimään. Vuosien 2004-2005 tiedot analysoitiin.
Herrmann ym. [40] 2005 Samanlainen kuin Muller et al. (2003). Optisten Fabry-Perot-resonaattorien kahden onkalon taajuuksia verrataan  - yksi onkalo pyörii jatkuvasti ja toinen oli liikkumattomasti suunnattu pohjoisesta etelään. Vuosien 2004-2005 tiedot analysoitiin.
Stanwix ym. [41] 2006 Katso Stanwix et ai. (2005). Vuosien 2004-2006 tiedot analysoitiin.
Muller ym. [42] 2007 Katso Herrmann et ai. (2005) ja Stanwix et ai. (2006). Molemmista ryhmistä vuosina 2004–2006 kerätyt tiedot yhdistetään ja analysoidaan. Koska kokeita tehdään eri mantereilla, Berliinissä ja Perthissä , oli mahdollista tutkia sekä laitteiden itsensä että Maan pyörimisen vaikutusta.
Eisele ja muut [2] 2009 Parin ortogonaalisesti suuntautuneen seisovan aallon optisen resonaattorin taajuuksia verrataan. Ontelot tutkittiin Nd:YAG-laserilla . Vuosien 2007-2008 tiedot analysoitiin.
Herrmann ym. [3] 2009 Parin pyörivän ortogonaalisen optisen Fabry-Perot-resonaattorin taajuuksia verrataan. Kahden Nd:YAG-laserin taajuudet on stabiloitu näiden resonaattorien resonanssien mukaan.
Nagel ym. [43] 2015 Pyörivän ortogonaalisen mikroaaltoresonaattoriparin taajuuksia verrataan.

Muita merkkejä Lorentzin invarianssista

Esimerkkejä muista kokeista, jotka eivät perustu Michelson-Morley-periaatteeseen, eli ei-optisista isotropiatesteistä, jotka saavuttavat vielä korkeamman tarkkuuden, ovat kellojen vertailu tai Hughesin ja Dreverin kokeet . Dreverin vuoden 1961 kokeessa 7 perustilassa olevaa Li-ydintä, joiden kokonaiskulmamomentti J  = 3/2, erotettiin magneettikentällä neljään yhtä kaukana olevaan tasoon. Jokaisen naapuritason parin välisen siirtymän on emittoitava samantaajuinen fotoni, mikä johtaa yhteen selkeään spektriviivaan. Koska eri MJ: iden ydinaaltofunktioilla on kuitenkin erilaiset suuntaukset avaruudessa suhteessa magneettikenttään, mikä tahansa orientaatioriippuvuus, joko eetterituulesta tai suuren mittakaavan massajakaumasta avaruudessa (katso Machin periaate ), rikkoisi neljän tason väliset energiaetäisyydet, mikä johtaisi epänormaaliin viivan levenemiseen tai halkeamiseen. Tällaista laajenemista ei havaittu. Tällaisten kokeiden nykyaikaiset toistot ovat antaneet tarkimmat vahvistukset Lorentzin invarianssin periaatteelle [A 36] .

Muistiinpanot

Kommentit
  1. ↑ Muiden oppituntien joukossa oli tarve hallita tärinää. Michelson (1881) kirjoitti:

    ... Instrumentin äärimmäisen herkkyyden vuoksi tärinää ei työskennellyt päivän aikana. Kokeilua testattiin sitten yöllä. Kun peilit asetettiin keskelle olkapäätä, nauhat olivat näkyvissä, mutta niiden asentoa voitiin mitata vasta kello kahdentoista jälkeen ja sen jälkeen väliajoin. Kun peilit siirrettiin olkapäiden päihin, raidat näkyivät vain satunnaisesti. Niinpä kävi ilmi, että kokeita ei voitu suorittaa Berliinissä, ja laite siirrettiin vastaavasti Potsdamin astrofysikaaliseen observatorioon... Täällä hapsut olivat normaaleissa olosuhteissa tarpeeksi heikkoja mitattavaksi, mutta instrumentti oli niin poikkeuksellisen hyvä. herkkä, että isku jalkakäytävälle noin 100 metrin päässä observatoriosta johti nauhojen täydelliseen katoamiseen!

    Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] …Kohteen äärimmäinen tärinäherkkyys, työ ei voinut jatkua päiväsaikaan. Seuraavaksi kokeiltiin yöllä. Kun peilit asetettiin puoliväliin käsivarsille, hapsut olivat näkyvissä, mutta niiden asentoa voitiin mitata vasta kello kahdentoista jälkeen ja sitten vain väliajoin. Kun peilit siirrettiin ulos käsivarsien päihin, hapsut näkyivät vain satunnaisesti. Näin ollen näytti siltä, ​​että kokeita ei voitu suorittaa Berliinissä, ja laite siirrettiin vastaavasti Potsdamin Astrophysicalisches Observatoriumiin… Täällä reunat olivat normaaleissa olosuhteissa riittävän hiljaisia ​​mitattavaksi, mutta instrumentti oli niin poikkeuksellisen herkkä, että sen leimaaminen jalkakäytävä noin 100 metrin päässä observatoriosta poisti reunat kokonaan!
  2. ↑ Michelson (1881) kirjoitti:

    ... pisteeseen "a" sijoitettu natriumliekki aiheutti välittömästi häiriöitä. Niiden leveyttä, sijaintia tai suuntaa voitiin sitten muuttaa "b"-levyn kevyellä liikkeellä, ja kun ne olivat oikean leveyden ja maksimitarkkuuden mukaisia, natriumliekki poistettiin ja korvattiin uudelleen lampulla. Sitten ruuvia "m" käännettiin hitaasti, kunnes raidat ilmestyivät uudelleen. Sitten ne tietysti värillistettiin, paitsi keskiraita, joka oli melkein musta.

    Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] … kohdalle asetettu natriumliekki tuotti heti häiriönauhat. Näiden leveyttä, sijaintia tai suuntaa voitiin sitten muuttaa levyn b kevyellä liikkeellä , ja kun ne olivat sopivan leveitä ja mahdollisimman teräviä, natriumliekki poistettiin ja lamppu korvattiin uudelleen. Ruuvia m käännettiin sitten hitaasti, kunnes nauhat ilmestyivät uudelleen. Sitten ne olivat tietysti värillisiä, paitsi keskinauha, joka oli melkein musta.
  3. ↑ Jos puolihopeaa peiliä käytetään säteen jakajana, heijastuva säde kokee eri määrän heijastuksia etupinnasta kuin läpäisevä säde. Jokaisen etupinnan heijastuksen yhteydessä valo käy läpi vaiheenkäännöksen. Koska kahdessa säteessä tapahtuu eri määrä vaiheinversioita, kun näiden kahden säteen kulkupituudet ovat samat tai eroavat kokonaislukumäärällä aallonpituuksia (esim. 0, 1, 2…), esiintyy tuhoisia häiriöitä ja heikko signaali. ilmaisimen kohdalla. Jos säteiden kulkupituudet eroavat puolella kokonaislukumäärästä aallonpituuksia (esim. 0,5, 1,5, 2,5…), rakentava häiriö antaa voimakkaan signaalin. Tulokset ovat päinvastaiset, jos käytetään kuutiosäteenjakajaa, koska kuutiosäteenjakaja ei erota etu- ja takapinnan heijastuksia.
  4. ↑ Natriumvalo luo häiriökuvion, joka näyttää sumeuden ja terävyyden jaksot, jotka toistuvat muutaman sadan hapsun välein noin millimetrin etäisyydellä. Tämä kuvio johtuu siitä, että keltainen natrium-D-viiva on itse asiassa dupletti, jonka yksittäisillä viivoilla on rajoitettu koherenssipituus . Säädettyään interferometrin näyttämään terävimmän hapsujoukon keskeisimmän osan, tutkija siirtyi valkoiseen valoon.
  5. ↑ Thirring (1926) sekä Lorentz huomauttivat, että Millerin tulokset eivät täytä edes kaikkein peruskriteerejä, jotka ovat välttämättömiä niiden taivaalliseen alkuperään uskomiselle, nimittäin se, että oletetun ajautuman atsimuutin on näytettävä päivittäisiä vaihteluita, jotka ovat sopusoinnussa taivaallisen alkuperän kanssa. lähde taivaannavan ympärillä. Sen sijaan, vaikka Millerin havainnot osoittivat päivittäisiä vaihteluita, niiden vaihtelut yhdessä koesarjassa voitiin keskittyä esimerkiksi luoteis-kaakkoon linjaan.
Kokemukset
  1. ↑ 1 2 3 4 5 Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1887). " Maan ja valoeetterin suhteellisesta liikkeestä ". American Journal of Science . 34 (203): 333-345. Bibcode : 1887AmJS...34..333M . DOI : 10.2475/ajs.s3-34.203.333 .
  2. ↑ 1 2 Eisele, Ch.; Nevsky, A. Yu.; Schillerv, S. (2009). "Valon leviämisen isotropian laboratoriotesti 10–17- tasolla " (PDF) . Physical Review Letters . 103 (9): 090401. Bibcode : 2009PhRvL.103i0401E . DOI : 10.1103/PhysRevLett.103.090401 . PMID  19792767 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 26.01.2022 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  3. ↑ 1 2 Herrmann, S.; Senger, A.; Möhle, K.; Nagel, M.; Kovaltšuk, E.V.; Peters, A. (2009). "Pyörivä optinen ontelokoe testaa Lorentzin invarianssia tasolla 10 -17 ". Fyysinen arvostelu D. 80 (100): 105011. arXiv : 1002.1284 . Bibcode : 2009PhRvD..80j5011H . DOI : 10.1103/PhysRevD.80.105011 .
  4. ↑ 1 2 3 Michelson, Albert A. (1881). "Maan ja valoeetterin suhteellinen liike" . American Journal of Science . 22 (128): 120-129. Bibcode : 1881AmJS...22..120M . doi : 10.2475 /ajs.s3-22.128.120 . Arkistoitu alkuperäisestä 2020-08-01 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  5. ↑ Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1886). " Mediumin liikkeen vaikutus valon nopeuteen ". Olen. J. Sci . 31 (185): 377-386. Bibcode : 1886AmJS...31..377M . doi : 10.2475 /ajs.s3-31.185.377 .
  6. ↑ 1 2 Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1887). "Menetelmästä tehdä natriumvalon aallonpituudesta todellinen ja käytännöllinen pituusstandardi" . American Journal of Science . 34 (204): 427-430. Bibcode : 1887AmJS...34..427M . DOI : 10.2475/ajs.s3-34.204.427 . Arkistoitu alkuperäisestä 2017-06-11 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  7. ↑ 1 2 Michelson, Albert A.; Morley, Edward W. (1889). "Valoaallon toteuttamiskelpoisuudesta lopulliseksi pituusstandardiksi" . American Journal of Science . 38 (225): 181-6. DOI : 10.2475/ajs.s3-38.225.181 . Arkistoitu alkuperäisestä 17.11.2017 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  8. ↑ 1 2 Mekaaninen maailmankaikkeus, jakso 41 . Haettu 26. tammikuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 30. lokakuuta 2021.
  9. ↑ 12 Serway , Raymond. Physics for Scientists and Engineers, Volume 2  / Raymond Serway, John Jewett. - 7. kuvitettu. - Cengage Learning, 2007. - S. 1117. - ISBN 978-0-495-11244-0 . Arkistoitu 2. joulukuuta 2021 Wayback Machineen Ote sivulta 1117 Arkistoitu 2. joulukuuta 2021 Wayback Machinessa
  10. ↑ Kennedy, RJ; Thorndike, E. M. (1932). "Ajan suhteellisuuden kokeellinen määrittäminen". Phys. Rev. _ 42 (3): 400-408. Bibcode : 1932PhRv...42..400K . DOI : 10.1103/PhysRev.42.400 .
  11. ↑ Fox, JG (1965), Evidence Against Emission Theories , American Journal of Physics osa 33 (1): 1–17 , DOI 10.1119/1.1971219 
  12. ↑ Brecher, K. (1977). "Onko valon nopeus riippumaton lähteen nopeudesta." Physical Review Letters . 39 (17): 1051-1054. Bibcode : 1977PhRvL..39.1051B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.39.1051 .
  13. ↑ Philippas, T.A.; Fox, J. G. (1964). "Gammasäteiden nopeus liikkuvasta lähteestä". Fyysinen arvostelu . 135 (4B): B1071-1075. Bibcode : 1964PhRv..135.1071F . DOI : 10.1103/PhysRev.135.B1071 .
  14. ↑ 1 2 Morley, Edward W.; Miller, Dayton C. (1904). Ote kirjeestä , joka on päivätty Clevelandissa Ohiossa 5. elokuuta 1904 Lord Kelvinille prof. Edward W. Morley ja Dayton C. Miller . Filosofinen aikakauslehti . 6. 8 (48): 753-754. DOI : 10.1080/14786440409463248 .
  15. ↑ 1 2 Morley, Edward W.; Miller, Dayton C. (1905). " Raportti kokeilusta Fitzgerald-Lorentz-ilmiön havaitsemiseksi ". Proceedings of American Academy of Arts and Sciences . XLI (12): 321-8. DOI : 10.2307/20022071 . JSTOR  20022071 .
  16. ↑ 1 2 Kennedy, Roy J. (1926). "Michelson-Morley-kokeen tarkennus" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 12 (11): 621-629. Bibcode : 1926PNAS...12..621K . DOI : 10.1073/pnas.12.11.621 . PMC  1084733 . PMID  16577025 .
  17. ↑ 1 2 Illingworth, KK (1927). "Toisto Michelson-Morley-kokeesta käyttäen Kennedyn tarkennusta" (PDF) . Fyysinen arvostelu . 30 (5): 692-696. Bibcode : 1927PhRv...30..692I . DOI : 10.1103/PhysRev.30.692 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 23.07.2018 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  18. ↑ 1 2 Suhteellisuusteorian kokeelliset perusteet // S. I. Vavilov. Kootut teokset. T. 4. - M .: Neuvostoliiton tiedeakatemian kustantamo, 1956.
  19. ↑ 1 2 Joos, G. (1930). "Die Jenaer Wiederholung des Michelsonversuchs". Annalen der Physik . 399 (4): 385-407. Bibcode : 1930AnP...399..385J . DOI : 10.1002/andp.19303990402 .
  20. ↑ 1 2 3 4 Miller, Dayton C. (1925). "Ether-drift Experiments at Mount Wilson" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 11 (6): 306-314. Bibcode : 1925PNAS...11..306M . DOI : 10.1073/pnas.11.6.306 . PMC  1085994 . PMID  16587007 .
  21. ↑ Tomaschek, R. (1924). “Über das Verhalten des Lichtes außerirdischer Lichtquellen” . Annalen der Physik . 378 (1): 105-126. Bibcode : 1924AnP...378..105T . DOI : 10.1002/andp.19243780107 . Arkistoitu alkuperäisestä 2021-02-24 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  22. ↑ Piccard, A.; Stahel, E. (1926). "L'experience de Michelson, realisée en ballon libre" . Comptes Rendus . 183 (7): 420-421. Arkistoitu alkuperäisestä 2021-02-25 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  23. ↑ Piccard, A.; Stahel, E. (1927). "Nouveaux résultats obtenus par l'expérience de Michelson" . Comptes Rendus . 184 : 152. Arkistoitu alkuperäisestä 25.02.2021 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  24. ↑ Piccard, A.; Stahel, E. (1927). “L'absence du vent d'éther au Rigi” . Comptes Rendus . 184 : 1198-1200. Arkistoitu alkuperäisestä 2021-02-25 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  25. ↑ Michelson, AA; Pease, FG; Pearson, F. (1929). "Michelson-Morley-kokeen toistamisen tulokset." Journal of the Optical Society of America . 18 (3): 181. Bibcode : 1929JOSA...18..181M . DOI : 10.1364/josa.18.000181 .
  26. ↑ Essen, L. (1955). "Uusi Æther-drift-kokeilu". luonto . 175 (4462): 793-794. Bibcode : 1955Natur.175..793E . DOI : 10.1038/175793a0 .
  27. ↑ Cedarholm, JP; Bland, G.F.; Havens, B.L.; Townes, CH (1958). "Uusi kokeellinen erityissuhteellisuustesti". Physical Review Letters . 1 (9): 342-343. Bibcode : 1958PhRvL...1..342C . DOI : 10.1103/PhysRevLett.1.342 .
  28. ↑ Cedarholm, JP; Townes, CH (1959). "Uusi kokeellinen erityissuhteellisuustesti". luonto . 184 (4696): 1350-1351. Bibcode : 1959Natur.184.1350C . DOI : 10.1038/1841350a0 .
  29. ↑ Jaseja, T.S.; Java, A.; Murray, J.; Townes, CH (1964). "Erikoissuhteellisuusteorian tai avaruuden isotropian testi infrapunamaserien avulla". Phys. Rev. _ 133 (5a): 1221-1225. Bibcode : 1964PhRv..133.1221J . DOI : 10.1103/PhysRev.133.A1221 .
  30. ↑ Shamir, J.; Fox, R. (1969). "Uusi kokeellinen erityissuhteellisuustesti". Il Nuovo Cimento B. 62 (2): 258-264. Bibcode : 1969NCimB..62..258S . DOI : 10.1007/BF02710136 .
  31. ↑ Trimmeri, William S.; Baierlein, Ralph F.; Faller, James E.; Hill, Henry A. (1973). "Kokeellinen anisotropian etsintä valon nopeudella". Fyysinen arvostelu D. 8 (10): 3321-3326. Bibcode : 1973PhRvD...8.3321T . DOI : 10.1103/PhysRevD.8.3321 .
  32. ↑ Trimmeri, William S.; Baierlein, Ralph F.; Faller, James E.; Hill, Henry A. (1974). Erratum: Valonnopeuden anisotropian kokeellinen etsintä. Fyysinen arvostelu D. 9 (8): 2489. Bibcode : 1974PhRvD...9R2489T . DOI : 10.1103/PhysRevD.9.2489.2 .
  33. ↑ 1 2 Müller, H.; Herrmann, S.; Braxmaier, C.; Schiller, S.; Peters, A. (2003). "Moderni Michelson-Morley-koe kryogeenisilla optisilla resonaattoreilla". Phys. Rev. Lett . 91 (2): 020401. arXiv : physics/0305117 . Bibcode : 2003PhRvL..91b0401M . DOI : 10.1103/PhysRevLett.91.020401 . PMID  12906465 .
  34. ↑ Brillet, A.; Hall, JL (1979). "Parannettu avaruuden isotropian lasertesti". Phys. Rev. Lett . 42 (9): 549-552. Bibcode : 1979PhRvL..42..549B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.42.549 .
  35. ↑ susi; et ai. (2003). "Lorentzin invarianssin testit mikroaaltoresonaattorilla" (PDF) . Physical Review Letters . 90 (6): 060402. arXiv : gr-qc/0210049 . Bibcode : 2003PhRvL..90f0402W . DOI : 10.1103/PhysRevLett.90.060402 . HDL : 2440/101285 . PMID  12633279 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 19.07.2018 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  36. ↑ Wolf, P.; Tobar, M.E.; Bize, S.; Clairon, A.; Luiten, A.N.; Santarelli, G. (2004). "Kuiskaavat galleriaresonaattorit ja Lorentzin invarianssin testit" . Yleinen suhteellisuusteoria ja gravitaatio . 36 (10): 2351-2372. arXiv : gr-qc/0401017 . Bibcode : 2004GReGr..36.2351W . DOI : 10.1023/B:GERG.0000046188.87741.51 .
  37. ↑ Wolf, P.; Bize, S.; Clairon, A.; Santarelli, G.; Tobar, M.E.; Luiten, A.N. (2004). "Paranneltu testi Lorentzin invarianssista sähködynamiikassa" (PDF) . Fyysinen arvostelu D. 70 (5): 051902. arXiv : hep-ph/0407232 . Bibcode : 2004PhRvD..70e1902W . DOI : 10.1103/PhysRevD.70.051902 . HDL : 2440/101283 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 30.10.2021 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  38. ↑ Antonini, P.; Okhapkin, M.; Goklu, E.; Schiller, S. (2005). "Valon nopeuden pysyvyyden testi pyörivillä kryogeenisilla optisilla resonaattoreilla". Fyysinen arvostelu A. 71 (5): 050101. arXiv : gr-qc/0504109 . Bibcode : 2005PhRvA..71e0101A . DOI : 10.1103/PhysRevA.71.050101 .
  39. ↑ Stanwix, P.L.; Tobar, M.E.; Wolf, P.; Susli, M.; Locke, C. R.; Ivanov, EN; Winterflood, J.; Kann, van F. (2005). "Lorentzin invarianssin testi elektrodynamiikassa pyörivien kryogeenisten safiirimikroaaltooskillaattorien avulla". Physical Review Letters . 95 (4): 040404. arXiv : hep-ph/0506074 . Bibcode : 2005PhRvL..95d0404S . DOI : 10.1103/PhysRevLett.95.040404 . PMID  16090785 .
  40. ↑ Herrmann, S.; Senger, A.; Kovalchuk, E.; Müller, H.; Peters, A. (2005). "Valon nopeuden isotropian testaus jatkuvasti pyörivällä optisella resonaattorilla." Phys. Rev. Lett . 95 (15): 150401. arXiv : physics/0508097 . Bibcode : 2005PhRvL..95o0401H . DOI : 10.1103/PhysRevLett.95.150401 . PMID  16241700 .
  41. ↑ Stanwix, P.L.; Tobar, M.E.; Wolf, P.; Locke, C. R.; Ivanov, EN (2006). "Parannettu Lorentzin invarianssin testi sähködynamiikassa pyörivien kryogeenisten safiirioskillaattorien avulla". Fyysinen arvostelu D. 74 (8): 081101. arXiv : gr-qc/0609072 . Bibcode : 2006PhRvD..74h1101S . DOI : 10.1103/PhysRevD.74.081101 .
  42. ↑ Müller, H.; Stanwix, Paul L.; Tobar, M.E.; Ivanov, E.; Wolf, P.; Herrmann, S.; Senger, A.; Kovalchuk, E.; Peters, A. (2007). "Suhteellisuustestit täydentävillä pyörivillä Michelson-Morley-kokeilla". Phys. Rev. Lett . 99 (5): 050401. arXiv : 0706.2031 . Bibcode : 2007PhRvL..99e0401M . DOI : 10.1103/PhysRevLett.99.050401 . PMID  17930733 .
  43. ↑ Nagel, M.; Parker, S.; Kovalchuk, E.; Stanwix, P.; Hartnett, JV; Ivanov, E.; Peters, A.; Tobar, M. (2015). "Suora maanpäällinen Lorentzin symmetrian testi sähködynamiikassa arvoon 10 -18 " . Luontoviestintä . 6 :8174 . arXiv : 1412.6954 . Bibcode : 2015NatCo...6.8174N . DOI : 10.1038/ncomms9174 . PMC  4569797 . PMID26323989  . _
Lähteet
  1. ↑ 1 2 3 Staley, Richard (2009), Albert Michelson, The Velocity of Light ja Ether Drift, Einsteinin sukupolvi. Suhteellisuusteorian vallankumouksen alkuperä , Chicago: University of Chicago Press, ISBN 978-0-226-77057-4 
  2. ↑ Albrecht Fölsing. Albert Einstein: Elämäkerta . - Penguin Group , 1998. - ISBN 0-14-023719-4 .
  3. ↑ 1 2 3 Robertson, HP (1949). "Postulaatti vs. havainnointi erityisessä suhteellisuusteoriassa" . Modernin fysiikan arvostelut . 21 (3): 378-382. Bibcode : 1949RvMP...21..378R . DOI : 10.1103/RevModPhys.21.378 . Arkistoitu alkuperäisestä (PDF) 24.10.2018.
  4. ↑ 1 2 3 Whittaker, Edmund Taylor. Eetterin ja sähkön teorioiden historia . - 1. - Longman, Green and Co., 1910.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 Janssen, Michel. Liikkuvien kappaleiden optiikka ja sähködynamiikka // Kriittinen / Michel Janssen, John Stachel. - Springer, 2010. - ISBN 978-1-4020-1308-9 .
  6. ↑ Laub, Jakob (1910). "Über die experimentellen Grundlagen des Relativitätsprinzips (Suhteellisuusperiaatteen kokeellisista perusteista)". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 7 : 405-463.
  7. ↑ Malli: Cite EB9
  8. ↑ Maxwell, James Clerk (1880), Aurinkokunnan liikkeen mahdollisesta havaitsemisesta valoeetterin kautta , Nature osa 21 (535): 314–5 , DOI 10.1038/021314c0 
  9. ↑ 1 2 Miller, AI Albert Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria. Syntyminen (1905) ja varhainen tulkinta (1905–1911) . - Lukeminen: Addison-Wesley, 1981. - s  . 24 . - ISBN 978-0-201-04679-3 .
  10. ↑ Fickinger, William. Fysiikka tutkimusyliopistossa: Case Western Reserve, 1830–1990. - Cleveland, 2005. - P. 18–22, 48. - "Asuntohuoneisto sijaitsi nykyään suurelta osin tyhjillään Biology Buildingin ja Adelbert Gymnasiumin välissä, jotka molemmat ovat edelleen CWRU:n kampuksella." — ISBN 978-0977338603 .
  11. ↑ Hamerla, Ralph R. Amerikkalainen tutkija tutkimuksen rintamalla: Edward Morley, Community and Radical Ideas in Nineteenth-Century Science . — Springer, 2006. — s. 123–152. - ISBN 978-1-4020-4089-4 . Arkistoitu 30. lokakuuta 2021 Wayback Machinessa
  12. ↑ 1 2 Miller, Dayton C. (1933). "Eetteri-drift-koe ja Maan absoluuttisen liikkeen määrittäminen". Modernin fysiikan arvostelut . 5 (3):203-242. Bibcode : 1933RvMP....5...203M . DOI : 10.1103/RevModPhys.5.203 .
  13. ↑ Blum, Edward K. Fysiikan ja tekniikan matematiikka  / Edward K. Blum, Sergey V. Lototsky. - World Scientific, 2006. - S. 98. - ISBN 978-981-256-621-8 . Arkistoitu 2. joulukuuta 2021 Wayback Machinessa , luku 2, s. 98 Arkistoitu 2. joulukuuta 2021 Wayback Machinessa
  14. ↑ Shankland, RS (1964). Michelson-Morley-kokeilu. American Journal of Physics . 31 (1): 16-35. Bibcode : 1964AmJPh..32...16S . DOI : 10.1119/1.1970063 .
  15. ↑ Feynman, R.P. (1970), Michelson–Morley-kokeilu (15-3), The Feynman Lectures on Physics , voi. 1, luku: Addison Wesley Longman, ISBN 978-0-201-02115-8 
  16. ↑ Albert Shadowitz. erityinen suhteellisuusteoria . - Uusintapainos vuodelta 1968. - Courier Dover Publications, 1988. - S.  159-160 . - ISBN 978-0-486-65743-1 .
  17. ↑ Teller, Edward ; Teller, Wendy & Talley, Wilson (2002), Conversations on the Dark Secrets of Physics , Basic books, s. 10–11, ISBN 978-0786752379 , < https://books.google.com/books?id=QClyAWecl60C&pg=PA10 > Arkistoitu 30. marraskuuta 2021 Wayback Machinessa 
  18. ↑ 1 2 Schumacher, Reinhard A. (1994). "Erikoissuhteellisuusteoria ja Michelson-Morley-interferometri". American Journal of Physics . 62 (7): 609-612. Bibcode : 1994AmJPh..62..609S . DOI : 10.1119/1.17535 .
  19. ↑ Lorentz, Hendrik Antoon (1895), Sähköisten ja optisten ilmiöiden teorian yritys liikkuvissa kappaleissa , Leiden: E. J. Brill 
  20. ↑ 1 2 Lorentz, Hendrik Antoon (1904), Sähkömagneettiset ilmiöt järjestelmässä, joka liikkuu millä tahansa valon nopeutta pienemmällä nopeudella, Proceedings of the Royal Academy of Arts and Sciences, osa 6: 809–831 
  21. ↑ Poincaré, Henri (1905), Elektronin dynamiikasta, Comptes Rendus T. 140: 1504–1508  (Wikilähdekäännös)
  22. ↑ Einstein, A (30. kesäkuuta 1905). Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik [ saksa ] ]. 17 (10): 890-921. Bibcode : 1905AnP...322..891E . DOI : 10.1002/andp.19053221004 .Englanninkielinen käännös: Perrett, W On the Electrodynamics of Moving Bodies . Fourmilab . Haettu 27. marraskuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 1. helmikuuta 2013.
  23. ↑ Einstein, A. (1916), Suhteellisuusteoria: Special and General Theory , New York: H. Holt and Company 
  24. ↑ 1 2 Stachel, John (1982), Einstein ja Michelson: löytämisen ja vanhurskauden konteksti , Astronomische Nachrichten T. 303 (1): 47–53 , DOI 10.1002/asna.2103030110 
  25. ↑ Michael Polanyi , Personal Knowledge: Towards a Post-Critical Philosophy , ISBN 0-226-67288-3 , alaviite sivut 10–11: Einstein raportoi Dr N Balzasin kautta vastauksena Polanyin kyselyyn, että "Michelson-Morley-kokeessa oli ei roolia teorian perustamisessa." ja "..suhteellisuusteoriaa ei perustettu selittämään sen lopputulosta ollenkaan." [1] Arkistoitu 25. joulukuuta 2021 Wayback Machinessa
  26. ↑ Jeroen, van Dongen (2009), Michelson–Morley-kokeen roolista: Einstein Chicagossa , Archive for History of Exact Sciences, osa 63 (6): 655–663 , DOI 10.1007/s00407-009-0050-5 
  27. ↑ 1 2 Mansouri, R.; Sexl, R. U. (1977). "Erikoissuhteellisuusteorian testiteoria: III. Toisen asteen testit". Gen. Suh. Gravit . 8 (10): 809-814. Bibcode : 1977GReGr...8..809M . DOI : 10.1007/BF00759585 .
  28. ↑ Norton, John D. (2004). "Einsteinin tutkimukset Galilean kovarianttielektrodynamiikasta ennen vuotta 1905" . Tarkkojen tieteiden historian arkisto . 59 (1): 45-105. Bibcode : 2004AHES...59...45N . DOI : 10.1007/s00407-004-0085-6 . Arkistoitu alkuperäisestä 2009-01-11 . Haettu 26.01.2022 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  29. ↑ Swenson, Loyd S. (1970). Michelson-Morley-Millerin kokeet ennen ja jälkeen 1905. Tähtitieteen historian lehti . 1 (2): 56-78. Bibcode : 1970JHA.....1...56S . DOI : 10.1177/002182867000100108 .
  30. ↑ Swenson, Loyd S., Jr. Eetterinen eetteri: Michelson-Morley-Millerin eetterin ajautumiskokeiden historia, 1880–1930 . - University of Texas Press, 2013. - ISBN 978-0-292-75836-0 . Arkistoitu 30. marraskuuta 2021 Wayback Machinessa
  31. ↑ Thirring, Hans (1926). "Prof. Millerin eetteriajokokeet. luonto . 118 (2959): 81-82. Bibcode : 1926Natur.118...81T . DOI : 10.1038/118081c0 .
  32. ↑ 12 Michelson , AA; et ai. (1928). "Konferenssi Michelson–Morley-kokeesta, joka pidettiin Mount Wilsonissa, helmikuussa 1927" . Astrophysical Journal . 68 : 341-390. Bibcode : 1928ApJ....68..341M . DOI : 10.1086/143148 .
  33. ↑ Shankland, Robert S.; et ai. (1955). "New Analysis of the Interferometer Observations of Dayton C. Miller." Modernin fysiikan arvostelut . 27 (2): 167-178. Bibcode : 1955RvMP...27..167S . DOI : 10.1103/RevModPhys.27.167 .
  34. ↑ Roberts, TJ (2006), Selitys Dayton Millerin poikkeavasta "eetteriryömintä" -tuloksesta, arΧiv : physics/0608238 . 
  35. ↑ Suhteellisuusteorian FAQ (2007): Mikä on erityissuhteellisuusteorian kokeellinen perusta? Arkistoitu 15. lokakuuta 2009 Wayback Machinessa
  36. ↑ Haugan, Mark P.; Will, Clifford M. (toukokuu 1987). "Nykyaikaiset erityissuhteellisuustestit" (PDF) . Fysiikka tänään . 40 (5): 67-76. Bibcode : 1987PhT....40e..69H . DOI : 10.1063/1.881074 . Haettu 14. heinäkuuta 2012 .

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Erikoissuhteellisuusteorian kokeellinen verifiointi
Nopeus/isotropia
Lorentzin invarianssi
Aikalaajennus
Lorentzin supistuminen
Energiaa
Fizeau/Sagnac
Vaihtoehtoja
Kenraali