Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли, обсерватория Маунт Вилсон. Выступление Д.К.Миллера. 4 и 5 февраля 1927 г.

Материал из Эфирный ветер

Перейти к: навигация, поиск


[править] Конференция по эксперименту Майкельсона–Морли, состоявшаяся в обсерватории Маунт Вилсон, г. Пасадена, Калифорния, 4 и 5 февраля 1927 г.

[править] III. Профессор Дэйтон К.Миллер, Кейсовская школа прикладных наук

Дейтон Миллер (слева) и Альберт Майкельсон (справа) на конференции по эксперименту Майкельсона-Морли, проведённой в обсерватории Маунт Вилсон в феврале 1927 г.

Эксперименты, о которых я буду докладывать сегодня, похоже, приводят к заключению, которое противоречит обычной интерпретации эксперимента Майкельсона-Морли, Для того чтобы изложить историю полнее, я начну с заключения по экспериментам, которые были проведены Майкельсоном и Морли в 1887 г. в Кливленде; эти эксперименты были истолкованы как показавшие отсутствие эфирного ветра. Д-р Лоренц в 1895 г. предложил первое объяснение этому неожиданному результату, предположив, что движение твердого тела сквозь эфир может сопровождаться сокращением размера этого тела в направлении движения с одновременным вытягиванием его в поперечном направлении, сокращение и растяжение пропорциональны квадрату отношения скоростей перемещения и света, их значения таковы, что уничтожают эффект эфирного ветра в интерферометре Майкельсона-Морли. Оптические размеры этого интерферометра были определены базой из песчаника, на которой были размещены зеркала. Если сокращение размеров зависит от физических свойств твердого тела, то можно предположить, что сосновые балки будут испытывать большее сокращение, чем песчаник, в то время как сталь может сократиться в меньших пределах. Если сокращение размеров нивелирует ожидаемое смещение полос в одном аппарате, то оно же может в другом аппарате дать смещение, отличное от нуля, возможно, даже противоположного знака.

На Международном конгрессе по физике, состоявшемся в 1900 г. в Париже, Лорд Кельвин произнес речь, в которой он изложил теорию эфира. Он заметил, что

«… только единственным облаком в ясном небе теории был нулевой результат эксперимента Майкельсона-Морли».

Профессор Морли и автор присутствовали при этом, и в разговоре Лорд Кельвин сказал, что эксперимент должен быть повторен с более чувствительным прибором. Автор в содружестве с профессором Морли сконструировал интерферометр примерно в четыре раза более чувствительный, чем примененный в первом эксперименте, с длиной оптического пути 214 футов (65,3 м), эквивалентной, примерно, 130 млн длин волн. В этом приборе относительная скорость Земли и эфира, равная орбитальной скорости Земли, должна быть выявлена смещением интерференционных полос на 1,1 полосы. Такое смещение определяется размером прибора, который с тех пор и применялся. Оптическая часть была сделана заново, из первоначального аппарата использовали только бак с ртутью и деревянный поплавок.

Такой прибор с основой из сосновых досок был применен в Кливленде в 1902, 1903 и 1904 гг. для непосредственной проверки эффекта Лоренца-Фицжеральда, но изменения параметров деревянной рамы, вызванные изменениями влажности и температуры, затрудняли получение точных наблюдений. Проф. Ф. Х. Нефф из отделения гражданской техники Кейсовской школы прикладных наук рассчитал новый опорный каркас в целях обеспечения как симметрии, так и жесткости. Этот каркас или основа был сделан из структурной стали и был так сконструирован, что оптические размеры могли быть зависимыми лишь от длины кусков дерева или же самого стального каркаса. Наблюдения с этим аппаратом были выполнены в 1904 г. Вся методология была основана на ожидании эффекта, вызванного комбинацией суточного и годичного движения Земли совместно с предполагаемым движением Солнечной системы со скоростью в 19 км/с в направлении созвездия Геркулеса. Для наблюдений было выбрано два момента времени, когда результирующая этих движений лежала в плоскости интерферометра: около 11 ч 30 мин (до полудня) и в 9 ч (после полудня). Рассчитанный азимут движения должен быть для этих двух моментов времени различен. Наблюдения для этих двух моментов времени были поэтому сконструированы таким образом, чтобы ожидаемый азимут для утреннего времени совпадал с азимутом для вечернего времени. Наблюдения для этих двух моментов времени суток дали результаты, имеющие положительную амплитуду, но почти противоположные фазы; когда они были сложены, результат был почти нулевым. Таким образом, результат оказался противоположным ранее обсуждавшейся теории, но согласуется с идеями, которые появились позже и изложены в настоящем докладе; теперь видно, что совмещение двух серий наблюдений с различными фазами основано на ошибочной гипотезе и что положительные результаты, полученные тогда, находятся в согласии с новой гипотезой солнечного движения. Наш доклад об этих экспериментах, опубликованный в Philosophical Magazine в мае 1905 г., заканчивается следующим соображением:

«Можно полагать, что эксперимент лишь показал, что эфир в конкретной подвальной комнате увлекается в продольном направлении вместе с ней. Мы собираемся поэтому переместить аппарат на холм, чтобы посмотреть, не обнаружится ли там эффект».

Как о важном факторе я могу упомянуть о наших представлениях, при которых мы выполняли эксперимент. Было желательно получить определенный эффект, чтобы подтвердить конкретную теорию. Мы представляли, что должна получаться определенная картина. Мы рассчитали амплитуду и азимут эффекта из теории и обсуждали наши экспериментальные результаты в связи с этими специфическими ожиданиями. В каждом случае мы устанавливали, что результат был отрицателен, как и ожидалось. Но никогда не было числового нуля, даже в первоначальном эксперименте Майкельсона-Морли. Это был нуль лишь по отношению к орбитальному движению Земли. Полученный же эффект, однако, был более чем достаточным, чтобы быть измеренным. Эксперименты были призваны доказать, что это происходит не только не благодаря магнитным деформациям формы прибора, но и не вследствие температурных возмущений, тем более, что смещения полос были систематическими. Высказывалось предположение, что эфир может увлекаться внешней и внутренними сторонами каменного строения различно.

Осенью 1905 г. Морли и Миллер возвратили интерферометр из подвального помещения лаборатории на место на Евклидовых высотах Кливленде, свободное от нагромождения зданий и находящееся на высоте около 300 футов (90 м) над озером Эри и около 870 футов (265 м) выше уровня моря. Дом был построен из очень легких конструкций и его стеклянные окна были расположены в направлении ожидаемого эфирного ветра. В 1905—1906 гг. было сделано пять серий наблюдений, которые дали определенный положительный эффект — около 1/10 ожидаемого дрейфа. Проф. Морли устранился от активной работы в 1906 г., и продолжение эксперимента легло на плечи автора настоящего доклада. Было весьма желательно, чтобы дальнейшие наблюдения были вынесены на большую высоту, но многочисленные причины препятствовали проведению наблюдений.

Во время солнечного затмения 1919 г. было проведено измерение отклонения света звезд Солнцем, подтвердившее теорию относительности. Полученные результаты были широко восприняты как подтверждение этой теории. Это вновь возбудило интерес автора к экспериментам по эфирному ветру, интерпретация которых никогда для него не была приемлема. Благодаря любезности президента Мерриама и директоров Хале и Адамса было предоставлено место в обсерватории Маунт Вилсон на вершине горы Маунт Вилсон, имеющей высоту около 6000 футов (1860 м). Интерферометр для исследования эфирного ветра был установлен на место в феврале 1921 г., и наблюдения продолжались в течение пяти лет.

Наблюдения были начаты в марте 1921 г., аппарат и методика, использованные Морли и Миллером в 1904, 1905 и 1906 гг., претерпели некоторые изменения и были дополнены в деталях. Первое же наблюдение дало положительный эффект, такой, какой и должен был бы быть произведен реальным эфирным ветром, соответствующим движению Земли относительно эфира со скоростью 10 км/с. Однако прежде чем объявлять этот результат, показалось необходимым изучить каждую возможную причину, которая способна вызвать смещение интерференционных полос, подобное тому, что вызывается эфирным ветром; среди причин наиважнейшими были магнитострикция и тепловое излучение. Для исследования последнего металлические части интерферометра были полностью закрыты пробкой толщиной 1 дюйм; было проведено 50 серий наблюдений, обнаруживших такое же периодическое смещение интерференционных полос, как и в первых наблюдениях, и таким образом показавших, что тепловое излучение не является причиной наблюдаемого эффекта.

Летом 1921 г. стальной каркас интерферометра был демонтирован, и база из цельного куска бетона, усиленного латунью, была помещена на чан с ртутью. Все металлические части были сделаны из алюминия или латуни; таким образом" весь аппарат был освобожден от магнитных влияний, а возможные эффекты, зависящие от тепла, были сильно уменьшены. В декабре 1921 г. были проведены 42 серии наблюдений с немагнитным интерферометром. Они показали положительный эффект, такой, как от воздействия эфирного ветра, который полностью соответствовал наблюдениям в апреле 1921 г. В этот период было испытано множество вариаций случайных воздействий. Наблюдения проводили с вращением интерферометра по часовой и против часовой стрелки с быстрым и очень медленным вращением, с интерферометром, крайне наклоненным благодаря нагрузке на одну сторону поплавка. Результаты наблюдений не зависели ни от одного из этих изменений.

Весь аппарат был возвращен в лабораторию в Кливленд. За период 1922 и 1923 гг. было проведено множество испытаний при различных условиях, которые контролировались, с множеством модификаций и переделками частей аппарата. Были переделаны призмы и зеркала, так что источник света можно было расположить вне помещения для наблюдения, далее потребовалось усложнение зеркал для наблюдения интерференционных полос в стационарный телескоп. Были опробованы методы фотографической регистрации с помощью кинокамеры. Были опробованы различные источники света, включая Солнце и электрическую фару. Наконец, подготовка был признана удовлетворительной для того, чтобы проводить наблюдения с астрономическим телескопом, имеющим объектив с 5-дюймовой апертурой (127 мм) и увеличением в 50 раз. Источником света служила яркая ацетиленовая лампа типа тех, которые применяются в автомобилях в качестве головных фар. Для определения влияния неравномерности температуры и теплового излучения была проведена обширная серия экспериментов, в которой были опробованы различные изолирующие покрытия для основы интерферометра и его оптических путей. Эти эксперименты доказали, что в условиях реальных экспериментов периодические смещения не могут быть вызваны температурными эффектами. Расширенные исследования, проведенные в лаборатории, показали, что полнопериодическое смещение полос, упоминавшееся в предварительном докладе о наблюдениях на Маунт Вилсон, обязательно проявляется в результате геометрической регулировки зеркал, когда используются интерференционные полосы конечной ширины, и что это смещение исчезает только для полос неопределенной ширины, что и предполагается простой теорией эксперимента.

В июле 1924 г. интерферометр был вновь перенесен на Маунт Вилсон и смонтирован на новом месте, где температурные условия были более благоприятные, чем в 1921 г. Домик для интерферометра был также смонтирован с иной ориентацией. Снова наблюдения показали периодическое смещение интерференционных полос, как и во всех наблюдениях, предварительно выполненных на Маунт Вилсон и в Кливленде.

Несмотря на многочисленные попытки, оказалось невозможным объяснить эти эффекты как результат каких-либо земных причин или ошибками эксперимента. Были проделаны обширные вычисления с целью попытаться примирить теорию эфира с вероятным движением Земли в пространстве. Для того чтобы последовательно исследовать одну за другой предлагаемые гипотезы, наблюдения для определенных эпох были повторены. В конце 1924 г., когда объяснение получаемых результатов казалось уже невозможным, для начала каждого месяца года были проведены полные вычисления ожидаемого эффекта. Они показали, что смещение полос должно быть максимальным около 1 апреля и что направление максимального смещения полос должно вращаться вокруг горизонта в течение 24 часов в сутки. Для проверки этого предположения были проведены наблюдения в марте и апреле 1925 г. Смещение полос оказалось максимальным из всех ранее наблюдавшихся, но его направление не проходило последовательно все направления компаса и не давало направления 90° в сторону через интервал в шесть часов. Вместо этого направление максимума смещения полос только колебалось вперед и назад на угле около 60°, имея в основном северо-западное направление.

До 1925 г. эксперимент Майкельсона-Морли всегда использовался для проверки определенной гипотезы. Рассматривалась только та теория эфира, которая предполагала, что это абсолютно стационарный эфир, через который Земля движется, совершенно не возмущая его. Применительно к этой гипотезе эксперимент дал отрицательный ответ. Этот эксперимент был предназначен только для проверки вопроса с учетом особенностей известных движений Земли, называемых осевым и орбитальным, сложенных с постоянным движением Солнечной системы по направлению к созвездию Геркулеса со скоростью около 19 км/с. Результаты эксперимента оказались не согласованными с такими предполагаемыми движениями. Эксперимент был годен и для проверки гипотезы Лоренц-Фицжеральда, предполагавшей, что размеры тел изменяются при их движении сквозь эфир; были проведены проверки эффектов магнитострикции, теплового излучения и гравитационной деформации каркаса интерферометра. И хотя все эти наблюдения, продолжавшиеся годами, на различные вопросы давали отрицательный ответ, неизменно присутствовал постоянный и устойчивый небольшой эффект, который не был объяснен.

Интерферометр для измерения эфирного ветра — это инструмент, который обычно приспособлен для определения относительного движения Земли и эфира; следовательно, он способен указать направление и скорость абсолютного движения Земли и Солнечной системы в пространстве. Если наблюдения были проведены для определения такого абсолютного движения, то каков же должен быть результат, независимый от каких бы то ни было ожиданий? Для ответа на этот главный вопрос было решено провести более обширные наблюдения в другие периоды 1925 г., что и было сделано в июле, августе и сентябре.

Можно задать вопрос: почему к этому не пришли раньше? Ответ частично заключается в том, что наше внимание было сконцентрировано на проверке определенной, так называемой «классической» теории, а частично в том, что не так-то легко разработать новые гипотезы, если для этого нет особых причин. Возможно, что существенной причиной неудач является значительная сложность выполнения наблюдений во все время суток в течение каждого периода времени. Я не думаю, что я самоуверен, я просто устанавливаю факт, когда отмечаю, что наблюдения эфирного ветра наиболее утомительны и изнурительны, требуют наибольшего физического, умственного и нервного напряжения из любых научных работ, с которыми я соприкасался. Простое регулирование интерферометра для интерференционных полос белого света и сохранив их в этом отрегулированном состоянии при длине светового пути в 214 футов (65 м) содержало более 60 различных операций, когда он находился на открытом воздухе; это требует как крепких нервов, так и твердой руки. Проф. Морли однажды сказал:
«Терпение есть самообладание, без которого нельзя начинать наблюдения подобного рода».
Наблюдения должны проводиться в темноте, в дневное время интерферометр должен затеняться экраном из черной бумаги; наблюдения должны проводиться при температуре точно такой же, что и на открытом воздухе; наблюдатель должен ходить по кругу диаметром около 20 футов (6 м); наблюдатель не должен касаться интерферометра во время этого хождения и в то же время он не должен терять из виду интерференционные полосы, которые видны только через маленький зрачок в окуляре телескопа, имеющий диаметр 1 /4 дюйма (6,5 мм); наблюдатель должен удерживать глаз на движущемся окуляре телескопа, укрепленного на интерферометре, который плавает в ртути и равномерно поворачивается на своей оси со скоростью около одного оборота в минуту; наблюдатель делает 60 считываний положения интерференционных полос за каждый оборот, иногда сопровождая их электрическим щелчком. Эти операции должны продолжаться без перерыва во всей серии наблюдений, которая длится обычно 15-20 мин., и это повторяется непрерывно в течение нескольких часов рабочего цикла.

Когда наблюдения проходят успешно, интерферометр, к которому прикреплен наблюдательный телескоп, заставляют вращаться в ртутной ванне, так что отсчетные точки телескопа последовательно проходят все румбы или, что то же самое, точки всех азимутов. Относительное движение Земли и эфира должно служить причиной периодического смещения интерференционных полос, полосы движутся сначала в одну сторону, а затем в другую по отношению к исходному состоянию в поле зрения с двумя полными периодами в каждом обороте прибора. Начальная точка отсчета телескопа — север, положение интерференционных полос отмечается на 60 равноотстоящих в горизонтальной плоскости точках. Когда смещение максимально, что бывает 2 раза в сутки, отмечается азимут линии зрения, после чего несложно рассчитать прямое восхождение и склонение или «апекс» предполагаемого «абсолютного» движения Земли в пространстве. Определение направления движения Земли зависит только от направления, в котором находится отсчетная отметка телескопа при наблюдении максимального смещения полос, и не зависит от самого смещения или от смещения полос по отношению к некоторому частному положению нуля отсчета. Поскольку считывание проводится в интервале времени около 3 с, положение максимума зависит от наблюдений, перекрывающих интервал времени менее, чем 10 с. Полный же период смещения растягивается на время порядка 25 с. Кроме того, наблюдения для определения направления абсолютного движения существенно зависят от обычных температурных возмущений. Однако наблюдения являются дифференциальными и могут быть сделаны со значительной определенностью при всех условиях. Серия отсчетов обычно состоит из 20 поворотов интерферометра, сделанных, примерно, за 15 мин, это дает 40 определенных периодических эффектов. Эти 40 величин составляют одно «наблюдение». Любые температурные эффекты и другие причины возмущений, которые не являются регулярно периодическими в каждые 20 с на интервал в 15 мин будут гарантированно исключены в процессе усреднения. Периодический же эффект сохраняется в окончательном среднем, которое и должно быть реальным.

Положение системы интерференционных полос исчисляется в десятых долях ширины полос. Действительная скорость земного движения определяется амплитудой периодического смещения, которая пропорциональна квадрату относительной скорости Земли и эфира и длине оптического пути в интерферометре. Относительная скорость 30 км/с, равная орбитальной скорости Земли, будет производить смещение полос от одного экстремума до другого, равное 1,1 полосы. Возмущения из-за изменений температуры или из-за других причин, продолжительностью в несколько секунд или в несколько минут могут исказить действительное значение наблюдаемого смещения и, таким образом, дать менее достоверное значение скорости относительного движения, однако в то же время положение максимума смещения не изменится. Значит, следует ожидать, что наблюдения для определения скорости движения не будут столь точными, как наблюдения за направлением движения. Обе величины — амплитуда и азимут наблюдаемого относительного движения совершенно не зависят одна от другой.

Желательно проводить наблюдения, равномерно распределенные по 24 часам суток; поскольку одна серия требует около 15 мин времени, то 96 правильно распределенных серий будет достаточно. Чтобы провести такую серию, обычно нужно затратить 10 дней. Наблюдения окончательно сводятся к одной группе, и средняя дата принимается за дату всей серии наблюдений. Наблюдениям, выполненным на Маунт Вилсон, соответствуют три даты — 1 апреля, 1 августа и 15 сентября; их более чем вдвое больше, чем всех других наблюдений эфирного ветра, выполненных начиная с 1881 г. Общее число наблюдений, выполненных в Кливленде, потребовало около тысячи оборотов интерферометра, в то время как для всех наблюдений, выполненных на Маунт Вилсон до 1925 года, понадобилось 1200 оборотов. Наблюдения же 1925 года состоят из 4400 оборотов интерферометра, за время которых было сделано более 100.000 отсчетов. Группа из восьми отсчетов дает значения скорости и направления эфирного течения, так что было получено 12.500 отдельных измерений ветра. Это потребовало, чтобы наблюдатель прошел пешком в темноте по малой окружности 100 миль, произведя при этом отсчеты. В течение этих наблюдений условия были особенно хорошими. Все время был туман, который поддерживал температуру весьма стабильной. На внешних окнах дома были повешены четыре прецизионных термометра; часто максимальные изменения температуры не превышали 0,1°, а обычно они были менее 0,4°. Такие вариации не влияли на периодическое смещение интерференционных полос. Можно добавить, что во время отсчетов не только наблюдатель, но и записывающий показания не могли иметь даже смутного представления о том, какой из двух периодов они наблюдают, и еще менее, каковы направление и величина какого бы то ни было периодического эффекта.

Сто тысяч отсчетов, сложенные в группы по двадцать и усредненные, затем изображены в виде кривых. Эти кривые подвергнуты механическому гармоническому анализу в целях определения азимута и скорости эфирного ветра. В этой работе использованы все первичные наблюдения без каких-либо пропусков и без придания весовых коэффициентов; к тому же наблюдаемые величины никак не корректировались. Результаты анализа окончательно картированы таким образом, чтобы показать изменения азимута ветра за полные сутки для каждой эпохи; вариации амплитуды были картированы подобным же образом.

Наблюдения 1925 г. были описаны, а детали результатов были показаны с помощью световых слайдовых диаграмм. Подобный доклад, переданный в адрес президента Американского физического общества, прочитан в Канзас-Сити 29 октября 1925 г. Эта речь полностью отпечатана в Science, т. 63, С.433-443, 30 апреля 1926 г.

Рис. 14.6. Данные наблюдений азимута эфирного ветра, приведенные к звездному времени (а) и к времени суток (б)

Вычисления, основанные только на наблюдениях 1925 г., были выполнены для того, чтобы определить абсолютное движение Земли. Результат этого, как было доложено на совещании в Канзас-Сити, показал, что Солнечная система движется вперед со скоростью, превышающей 200 км/с. Для того чтобы подкрепить доложенное в Канзас-Сити, на Маунт Вилсон была выполнена серия наблюдений, составляющая 2020 оборотов интерферометра и соответствующая дате 10 февраля 1926 г. Полные вычисления, которые были теперь проделаны, включают наблюдения как 1925, так и 1926 г., из них вытекает следующее заключение: эксперименты по эфирному ветру на Маунт Вилсон показали, во-первых, что имеется систематическое смещение интерференционных полос в интерферометре, соответствующее относительному движению Земли и эфира в этой обсерватории со скоростью 10 км/с с вероятной погрешностью 0,5 км/с; во-вторых, что вариации в направлении и скорости указанного движения именно такие, как если бы происходило постоянное движение Солнечной системы в пространстве со скоростью 200 км/с или более по направлению к апексу в созвездии Дракона, около полюса эклиптики, который имеет прямое восхождение в 255° (17 часов) и склонение +68°; и, в-третьих, что ось, вокруг которой флуктуирует наблюдаемый азимут эфирного ветра, указывает в северо-западном направлении, тогда как простая теория показывает, что эта ось должна совпадать с северным и южным меридианом.

Аргументы, на которых основаны эти заключения, могут быть проиллюстрированы с помощью рис. 14.6 и 14.7. На рис. 14.6,б четыре кривые отражают средний азимут для четырех дат наблюдений, составленных применительно к местному или гражданскому времени Маунт Вилсон. Все кривые отражают величины по ординате на ноль часов, а полуденные величины — для 12 часов. Толстая кривая изображает среднее из 4 серий наблюдений, и ясно видна ее нерегулярность и близость величин к прямой. На рис. 14.6, а четыре азимутальные кривые, напротив, приведены к звездному времени. Толстая кривая отражает среднюю отчетливо видимую периодическую кривую. Если эффект возникает благодаря движению Земли сквозь пространство, то звездное время в том месте, где кривая пересекает временную ось, означает прямое восхождение апекса движения. Это время соответствует 17 часам. Склонение апекса, определяемое из амплитуды кривой и косинуса широты обсерватории, равно +68°. На рис. 14.7 внизу показана средняя дневная вариация азимута (ломаная линия) сравнительно с теоретической вариацией, показанной плавной линией. В верхней части рис. 14.7 ломаной линией показана средняя дневная вариация наблюдаемой амплитуды смещения полос, а плавная линия показывает ее теоретическую вариацию. Если это проявление эфирного ветра, то звездное время минимального значения амплитуды есть прямое восхождение апекса. Это 17 часов, время, находящееся в соответствии с прямым восхождением, полученным из азимутальной кривой. Склонение апекса зависит от минимума и максимума эффекта и превышает широту обсерватории. Вычисленное значение близко к +69°, оно согласуется с тем, которое получено из азимутальной кривой. Как показали инструментальные исследования, азимут и амплитуда не зависят друг от друга; только в том случае, если на них оказала влияние одна и та же причина, появляется между ними некоторая связь. Согласование вычисленного и наблюдаемого эффектов как для амплитуды, так и для азимута, уверенно указывает на реальную космическую причину. Этот результат не может быть истолкован как «нулевой» эффект, он не может быть вызван инструментальными или локальными возмущениями.

Рис. 14.7. Теоретические плавные кривые и экспериментальные ломаные кривые скорости (а) и азимуты эфирного ветра (б)

Тот факт, что направление и амплитуда наблюдаемого эфирного ветра не зависят от местного времени и постоянны по отношению к звездному времени, предполагает, что в наблюдениях влияние орбитального движения Земли очень незначительно. Проведенные эксперименты не показали эффекта от действия орбитального движения и, следовательно, они не более согласуются со старой теорией неподвижного эфира, чем эксперименты Майкельсона и Морли. Отсутствие орбитального эффекта позволяет считать, что постоянная скорость движения Земли в пространстве больше 200 км/с, но это не объясняет причин уменьшения скорости относительного движения Земли и эфира в интерферометре на Маунт Вилсон до 10 км/с; при этих условиях составляющая скорости, равная орбитальной скорости Земли, будет в результирующем значении вызывать эффект, который практически ниже наименьшего значения, которое может быть измерено данным интерферометром. Это и есть та причина, которая привела к выводу о том, что скорость движения Солнечной системы составляет самое меньшее 200 км/с, а может быть и много больше.

Некоторые критики полагают, что ранние кливлендские наблюдения дали реальный нулевой эффект и что положительный эффект на Маунт Вилсон достигнут благодаря большой высоте. Это неверно. Числовые значения положительного эффекта на Кливленде и на Маунт Вилсон столь близки, что эти наблюдения и теперь полезны, хотя на Кливленде число их было невелико, невозможно установить, что какой-либо эффект возник благодаря влиянию высоты. Если и есть некоторая доля влияния высоты, то она очень мала. Дальнейшие наблюдения в Кливленде дадут ответ на этот вопрос.

Чтобы объяснить эти эффекты результатом действия эфирного ветра, представляется необходимым учесть, что Земля захватывает эфир так, что относительное движение в точке наблюдения уменьшается с 200 км/с или более до 10 км/с и что этот захват, кроме того, смещает истинный азимут движения на 60° к западу от севера. Возможно, что западное отклонение определено влиянием направления хребта Маунт Вилсон, протянувшегося с юго-востока на северо-запад. Уменьшение указанной скорости с 200 км/с или более до наблюдаемого значения 10 км/с может быть объяснено теорией Лоренца-Фицжеральда сокращения тел без привлечения представлений о захвате эфира. Это сокращение может зависеть или не зависеть от физических свойств тела, и это может быть или не быть пропорциональным квадрату относительной скорости Земли и эфира. Очень слабое отклонение сокращения от значения, вычисленного Лоренцом, должно быть отнесено на счет наблюдаемого эффекта.

Числовые значения абсолютной скорости Солнечной системы, полученные из наблюдений эфирного ветра, вполне согласуются с результатами, полученными другими методами. Недавние исследования собственного движения звезд, выполненные Ральфом Вильсоном из Дадлеевской обсерватории, и радиального движения звезд, выполненные Кэмпбэллом и Муром из Ликовской обсерватории, дали апекс Солнечного пути в созвездие Геркулеса с прямым восхождением 270° и склонением около +30° со скоростью около 19 км/с. Д-р Г.Штремберг из обсерватории Маунт Вилсон, исходя из результатов исследований шаровидных скоплений и спиральных галактик, установил с очевидностью факт движения Солнечной системы в точку, имеющую прямое восхождение 307° и склонение +56° со скоростью 300 км/с. Лундмарк, изучая спиральные галактики, установил факт движения со скоростью 400 км/с. Все различные определения движения Солнечной системы дают то же самое главное направление с погрешностью в пределах окружности, имеющей радиус 20°. Принятая нами скорость 200 км/с есть просто нижний предел, она может составлять и 300 и 400 км/с. Первое допущение, следовательно, не представляет трудности. Нахождение апекса в созвездии Дракона с прямым восхождением 255° и склонением +68° находится внутри 6 от полюса эклиптики. Установленное движение Солнечной системы почти перпендикулярно плоскости эклиптики. Направление оси Солнца указывает в точку, находящуюся в пределах 12° от этого апекса. Однако это не может разрешить недоумение, откуда же могли появиться подобные функциональные зависимости в этих фактах.

Аргумент, рассматриваемый теперь, может быть продемонстрирован только с помощью наблюдений, продолжающихся все 24 часа в сутки, для того, чтобы определить точную форму ежедневных вариаций амплитуды и азимута эффекта, и посредством наблюдений, сделанных в различное время года, чтобы выяснить, как эффект зависит от звездного времени. Ранние наблюдения 1887 и 1905 гг. были проведены в небольшом количестве и они не были распределены внутри суток таким образом, чтобы можно было рассчитать направление ветра. Эти ранние наблюдения были сделаны в целях определения орбитального движения Земли и, следовательно, были выполнены лишь в два выделенных момента суток, так что в один момент времени этот частичный эффект давал максимум, а в другой момент был равен нулю. Эти два момента в сутки были выбраны так, что азимуты орбитальной составляющей скорости движения должны были сильно различаться по величине. К тому же до 1925 г. эксперименты никогда не превышали интервала в 6 месяцев. Причиной того, что вторая серия экспериментов не была выполнена после этого интервала, проста: не было получено ожидаемого эффекта в первой серии.

Наблюдения, выполненные в Кливленде Майкельсоном и Морли в 1887 г,, и позже, повторенные Морли и Миллером, были точно пересчитаны под настоящую гипотезу, поэтому ранних наблюдений не достаточно для определения направления ветра, но они всецело совместимы с заключением, сделанным на основании экспериментов на Маунт Вилсон. Или иначе, настоящий результат полностью подтверждает результаты ранних экспериментов Майкельсона и Морли, не давая очевидного эффекта орбитального движения Земли. В дополнение к этому с помощью последних экспериментов тщательно изучен остаточный эффект, показавший, что имеется систематический космический эффект, такой, как от реального эфирного ветра. Это заключение поставило новый вопрос, почему этот эффект меньше, чем ожидаемый по классической теории и почему направление эффекта на Маунт Вилсон смещено к западу? Этот вопрос, конечно, не более труден, чем многие другие, теперь ожидающие своего решения.

Интерферометр снова установлен на территории Кейсовской школы прикладных наук в Кливленде около места, где в 1887 г. был проведен первый эксперимент Майкельсоном и Морли. Предполагается провести серию наблюдений для четырех моментов времени года, чтобы сравнить каждую серию с сериями Маунт Вилсон. Это даст информацию для возможного определения влияния на эффект местных условий; есть надежда, что будет определено влияние на эффект высоты и орбитального движения.


Из сборника «Эфирный ветер». Сб. статей/Под ред. — В.А.Ацюковского. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — 288 с. — ISBN 5-283-04990-6; М.: Энергоатомиздат, 2011. 419 с. ISBN 978-5-283-03319-8 - Скачать в формате PDF 33,8 Мб.

Эфирный ветер. ПредисловиеДж.К.Максвелл, 1877Дж.К.Максвелл, 1879А.Майкельсон, 1881А.А.Майкельсон, Э.В.Морли, 1887Э.В.Морли и Д.К.Миллер, Лорду Кельвину, 1904Э.В.Морли, Д.К.Миллер, 1905А.Эйнштейн об эфиреА.А.Майкельсон, 1925А.А.Майкельсон, Генри Г.Гель, при участии Ф.Пирсона, 1925Д.К.Миллер, 1925А.К.Тимирязев, 1926Д.К.Миллер, 1926А.К.Тимирязев, 1927Рой Дж. Кеннеди, 1926К. К. Иллингворт, 1927 • Конференция в обсерватории Маунт Вилсон, г. Пасадена, Калифорния, 4 и 5 февраля 1927 г. (Введение 1 2 3 4 5 6 7 8) • Е.Стаэль, 1926А.Пиккар, Е.Стаэль, 1927А.А.Майкельсон, Ф.Г.Пис и Ф.Пирсон, 1929Ф.Г.Пис, 1930 • Д.К.Миллер, 1933 (Часть 1 Часть 2) • Г.Йоос, Д.К.Миллер, 1934Дж.П.Седархольм и др., 1958Дж.П.Седархольм, Ч.Х.Таунс, 1959Ю.М.Галаев, 2011Е.И.Штырков, 2007В.А.Ацюковский. Эфирный ветер: проблема, ошибки, задачиПараметры эфира в околоземном пространстве

Короткая ссылка: Miller 1927

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Сборник «Эфирный ветер»
Инструменты