Zgodovina Michelson-Morleyjevega eksperimenta

Alan Migdall/Wikimedia Commons/CC BY-SA

Michelson-Morleyjev eksperiment je bil poskus merjenja gibanje Zemlje skozi svetlobni eter. Čeprav se pogosto imenuje poskus Michelson-Morley, se fraza dejansko nanaša na vrsto poskusov, ki jih je izvedel Albert Michelson leta 1881 in nato ponovno (z boljšo opremo) na univerzi Case Western leta 1887 skupaj s kemikom Edwardom Morleyjem. Čeprav je bil končni rezultat negativen, je eksperiment ključen v tem, da je odprl vrata alternativni razlagi za nenavadno valovitost svetlobe.

Kako naj bi delovalo

Do konca 19. stoletja je bila prevladujoča teorija o delovanju svetlobe, da gre za valovanje elektromagnetne energije, zaradi poskusov, kot je npr. Youngov eksperiment z dvojno režo .

Težava je v tem, da se mora val premikati skozi nekakšen medij. Nekaj ​​mora biti tam, da maha. Znano je, da svetloba potuje skozi vesolje (za katerega so znanstveniki verjeli, da je vakuum) in lahko bi celo ustvarili vakuumsko komoro in skoznjo posvetili svetlobo, tako da so vsi dokazi jasno pokazali, da se svetloba lahko premika skozi območje brez zraka ali druga zadeva.

Da bi rešili to težavo, so fiziki postavili hipotezo, da obstaja snov, ki napolnjuje celotno vesolje. To snov so poimenovali svetlobni eter (ali včasih svetleči eter, čeprav se zdi, da gre le za dodajanje pretenciozno zvenečih zlogov in samoglasnikov).

Michelson in Morley (verjetno predvsem Michelson) sta prišla na idejo, da bi lahko izmerili gibanje Zemlje skozi eter. Za eter so običajno verjeli, da se ne premika in je statičen (seveda razen vibracij), vendar se je Zemlja gibala hitro.

Pomislite, ko med vožnjo roko povesite skozi okno avtomobila. Tudi če ni vetrovno, poskrbi tvoj lasten gib zdi se vetrovno. Enako bi moralo veljati za eter. Tudi če bi stala, ker se Zemlja premika, bi se morala svetloba, ki gre v eno smer, premikati hitreje skupaj z etrom kot svetloba, ki gre v nasprotno smer. Kakor koli že, dokler je obstajalo nekakšno gibanje med etrom in Zemljo, bi moralo ustvariti učinkovit 'eterni veter', ki bi potiskal ali oviral gibanje svetlobnega vala, podobno kot se plavalec giblje hitreje ali počasneje, odvisno od tega, ali se premika s tokom ali proti toku.

Da bi preverili to hipotezo, sta Michelson in Morley (spet večinoma Michelson) zasnovala napravo, ki je razdelila žarek svetlobe in ga odbila od ogledal, tako da se je premaknil v različne smeri in končno zadel isto tarčo. Delujoče načelo je bilo, da če dva žarka prepotujeta enako razdaljo po različnih poteh skozi eter, se morata gibati z različno hitrostjo in zato, ko zadeneta končni ciljni zaslon, bi bila svetlobna žarka med seboj nekoliko v nefazi, kar bi ustvariti prepoznavno motnje vzorec. Ta naprava je zato postala znana kot Michelsonov interferometer (prikazan na grafiki na vrhu te strani).

Rezultati

Rezultat je bil razočaranje, ker niso našli prav nobenega dokaza o relativni pristranskosti gibanja, ki so jo iskali. Ne glede na to, po kateri poti je šel žarek, se je zdelo, da se svetloba premika s popolnoma enako hitrostjo. Ti rezultati so bili objavljeni leta 1887. Drug način za interpretacijo rezultatov v tistem času je bila domneva, da je eter nekako povezan z gibanjem Zemlje, vendar nihče ni mogel ustvariti modela, ki bi to dopuščal in bi imel smisel.

Pravzaprav je leta 1900 britanski fizikLord Kelvin je znano nakazal, da je ta rezultat eden od dveh 'oblakov'ki je kazilo sicer popolno razumevanje vesolja s splošnim pričakovanjem, da bo razrešeno v razmeroma kratkem času.

Trajalo bi skoraj 20 let (in delo Albert Einstein ), da bi resnično premagali konceptualne ovire, ki so potrebne za popolno opustitev modela etra in sprejetje trenutnega modela, v katerem svetloba razstavlja dualnost val-delec .

Vir

Poiščite celotno besedilo njihovega prispevka, objavljenega v izdaji leta 1887 American Journal of Science , arhivirano na spletu na spletno mesto AIP .