História Michelsonovho-Morleyho experimentu

Alan Migdall/Wikimedia Commons/CC BY-SA

Experiment Michelson-Morley bol pokusom zmerať pohyb Zeme cez svietiaci éter. Hoci sa často nazýva Michelson-Morley experiment, táto fráza v skutočnosti odkazuje na sériu experimentov vykonaných Albertom Michelsonom v roku 1881 a potom znova (s lepším vybavením) na Case Western University v roku 1887 spolu s chemikom Edwardom Morleym. Hoci konečný výsledok bol negatívny, kľúčom experimentu bolo to, že otvoril dvere pre alternatívne vysvetlenie podivného vlnového správania svetla.

Ako to malo fungovať

Koncom 19. storočia bola dominantnou teóriou o fungovaní svetla, že ide o vlnu elektromagnetickej energie, pretože experimenty ako napr. Youngov experiment s dvojitou štrbinou .

Problém je v tom, že vlna sa musela pohybovať cez nejaké médium. Niečo tam musí byť, aby to mávalo. Bolo známe, že svetlo prechádza vesmírom (o ktorom vedci verili, že je to vákuum) a dokonca ste mohli vytvoriť vákuovú komoru a presvietiť cez ňu svetlo, takže všetky dôkazy jasne ukázali, že svetlo sa môže pohybovať oblasťou bez vzduchu alebo iná záležitosť.

Aby sa tento problém obišiel, fyzici predpokladali, že existuje látka, ktorá vypĺňa celý vesmír. Túto látku nazvali svetelný éter (alebo niekedy svetielkujúci éter, aj keď sa zdá, že je to len akési hádzanie domýšľavých slabík a samohlások).

Michelson a Morley (pravdepodobne väčšinou Michelson) prišli s myšlienkou, že by ste mali vedieť zmerať pohyb Zeme cez éter. Éter sa zvyčajne považoval za nehybný a statický (samozrejme okrem vibrácií), ale Zem sa pohybovala rýchlo.

Zamyslite sa nad tým, keď počas jazdy zvesíte ruku z okna auta. Aj keď nefúka vietor, robí to váš vlastný pohyb zdať veterno. To isté by malo platiť pre éter. Aj keby stál na mieste, keďže sa Zem pohybuje, svetlo, ktoré ide jedným smerom, by sa malo pohybovať rýchlejšie spolu s éterom ako svetlo, ktoré ide opačným smerom. Tak či onak, pokiaľ medzi éterom a Zemou existoval nejaký pohyb, malo by to vytvoriť efektívny „éterový vietor“, ktorý by buď tlačil alebo bránil pohybu svetelnej vlny, podobne ako sa plavec pohybuje rýchlejšie. alebo pomalšie podľa toho, či sa pohybuje po prúde alebo proti prúdu.

Na testovanie tejto hypotézy Michelson a Morley (opäť väčšinou Michelson) navrhli zariadenie, ktoré rozdelilo lúč svetla a odrazilo ho od zrkadiel, takže sa pohybovalo rôznymi smermi a nakoniec zasiahlo rovnaký cieľ. Princíp bol taký, že ak dva lúče prechádzajú rovnakú vzdialenosť po rôznych dráhach cez éter, mali by sa pohybovať rôznymi rýchlosťami, a preto, keď dopadnú na konečnú cieľovú obrazovku, budú tieto svetelné lúče navzájom mierne mimo fázu, čo by vytvoriť rozpoznateľný rušenie vzor. Toto zariadenie sa preto stalo známym ako Michelsonov interferometer (zobrazený na obrázku v hornej časti tejto stránky).

Výsledky

Výsledok bol sklamaním, pretože nenašli absolútne žiadne dôkazy o relatívnej pohybovej zaujatosti, ktorú hľadali. Bez ohľadu na to, ktorou cestou sa lúč vybral, zdalo sa, že svetlo sa pohybuje presne rovnakou rýchlosťou. Tieto výsledky boli publikované v roku 1887. Ďalším spôsobom, ako interpretovať výsledky v tom čase, bolo predpokladať, že éter bol nejakým spôsobom spojený s pohybom Zeme, ale nikto v skutočnosti nedokázal prísť s modelom, ktorý by to umožňoval a dávalo zmysel.

V skutočnosti v roku 1900 britský fyzikLord Kelvin skvele naznačil, že tento výsledok bol jedným z dvoch „oblakov“čo narušilo inak úplné pochopenie vesmíru so všeobecným očakávaním, že sa to vyrieši v relatívne krátkom čase.

Trvalo by to takmer 20 rokov (a práca Albert Einstein ) skutočne prekonať koncepčné prekážky potrebné na úplné opustenie éterového modelu a prijatie súčasného modelu, v ktorom sa prejavuje svetlo vlnovo-časticová dualita .

Zdroj

Úplné znenie ich článku uverejneného vo vydaní z roku 1887 American Journal of Science , archivované online na Webová stránka AIP .