Опыт Майкельсона — Морли

Из опыта известно, что свет всегда распространяется в эфире с постоянной скоростью Предположим, что в определенный момент Земля движется в эфире со скоростью и в направлении от С к . С точки зрения земного наблюдателя, эфир проносится мимо точки в направлении от к С со скоростью и Допустим, что к концам двух жестких перпендикулярных друг другу стержней и прикреплены зеркала, обращенные к точке . В один и тот же момент времени из посылаются два световых сигнала вдоль отрезков и Эти сигналы попадают на зеркала и отражаются обратно к Распространение световых сигналов аналогично движению лодок в приведенном выше примере. Так как распространение света представляет собой волновой процесс в эфире, то каждый сигнал распространяется со скоростью 300 000 км/сек относительно эфира, подобно тому как каждая из лодок движется со скоростью относительно воды. Кроме того, эфир перемещается в направлении от к С со скоростью и аналогично воде, которая течет со скоростью

Итак, чтобы проплыть любое заданное расстояние вверх и вниз по течению, требуется больше времени,

Фиг. 8.

чем на то же расстояние поперек течения и обратно. Следовательно, сигнал из точки С должен вернуться в А позже сигнала, посланного в точку В. Если затем вычислить отношение промежутков времени, затраченного обоими сигналами, то это позволит оценить скорость эфира и равную по величине и противоположную по направлению скорость Земли в эфире.

Опыт Майкельсона — Морли должен был измерить отношение этих промежутков времени. Детальное описание использованного в этом опыте прибора можно найти в любом учебнике по оптике. К удивлению экспериментаторов, в этом состязании не оказалось победителя: оба сигнала вернулись в А одновременно.

Фиг. 9.

Так как Земля движется по своей орбите вокруг Солнца со скоростью приблизительно 30 км/сек, то в моменты времени, отстоящие друг от друга на 6 месяцев, разница в скоростях относительно эфира составит 60 км/сек. Следовательно, если бы Земля оказалась в один из моментов времени покоящейся относительно эфира, то этого уже не могло случиться полгода спустя. Однако повторение опыта через 6 месяцев по-прежнему не дало никакого результата.

Чтобы исключить возможные ошибки, связанные с различием длин плеч прибора и опыт был повторен с поворотом плеч так, что направление совпало с предполагаемым направлением потока, а направление оказалось перпендикулярным ему. Но и в этом случае не удалось обнаружить никакой разницы. В дальнейшем в качестве были испробованы различные направления, и снова безрезультатно. Позднее эксперимент повторялся с усовершенствованной методикой, позволявшей регистрировать

малые скорости до . И в этом случае был получен результат, противоречивший выводам теории. Стало ясно, что в теории что-то неблагополучно. Ученые оказались вынужденными искать объяснение или модификацию теории, которые позволили бы согласовать расчеты с результатами наблюдений.