Эксперимент Майкельсона-Морли, теория относительности Эйнштейна

Иногда мы учимся больше на ошибках, чем на успехах. Это относится к ученым, которые по ошибке в эксперименте Майкельсона-Морли опровергли некоторые фундаментальные законы физики.

В начале 19-го века ученые не знали, был ли свет волной или частицей. В 1801 году физик по имени Томас Янг разъяснил проблему с помощью эксперимента. Свет проходил через две щели, обращенные к стене, создавая световой рисунок штрих-кода. Если бы источник света создавал только поток частиц, полученное изображение имело бы форму двух щелей. Но полученная картина была четким признаком того, что волны распространяются и мешают друг другу, сообщает Curiosity.

Но это принесло новую проблему, поскольку всем известным волнам требовалась среда, через которую можно пройти. Потому что свет путешествует с Земли на Солнце и другие звезды земля физики определили, что это должно быть вещество, которое существует в вселенная , Они назвали это вещество «эфиром» и решили, что оно нуждается в некоторых странных свойствах. Это должно быть что-то, что можно найти где угодно, но не взаимодействует с обычной материей (это звучит как темная материя, но это не одно и то же). До 1887 года такие физики, как Альберт Майкельсон и Эдвард Морли, были убеждены, что эфир можно носить только там, где свет , решив доказать эту гипотезу в эксперименте.

Альберт Майкельсон, лауреат Нобелевской премии по физике в 1907 году. Предоставлено: Википедия.

Чтобы понять эксперимент Майкельсона-Морли, нужно понять эфирный «ветер». Допустим, Земля похожа на машину, которая едет в день без ветра. Даже если ветер не дует, но потяните руку над окном, вы почувствуете сильный ветерок. Точно так же эфир должен течь по поверхности планеты со скоростью, примерно равной скорости земля который путешествует в пространстве.

Чтобы проиллюстрировать эксперимент, вам нужно представить, как два пловца тонут в реке шириной 30 метров, которая течет со скоростью 1 метр в секунду. Оба пловца имеют скорость 1,5 метра в секунду. Первый, Ион, проплывает 30 метров вверх по течению, затем поворачивает вниз и на 30 метров длиннее. Поскольку он движется против течения в первой гонке, его скорость составляет всего около 0,5 метра в секунду, но он восстанавливается при скорости 2,5 метра в секунду. Это означает, что первые 30 метров пройдены примерно за 50 секунд, а вторая гонка длится всего 12,5 секунды, что составляет 62,5 секунды. Второй пловец, Сильвия, плывет перпендикулярно реке, сопоставляя его движение с потоком реки, затем возвращается и едет туда, где он ушел. В отличие от Иона, его скорость остается постоянной: 1,2 метра в секунду. Обе гонки длятся 50 секунд, меньше чем у Иона.

Предоставлено: Википедия.

То же самое должно быть верно для света, который проходит через эфир. Майкельсон и Морли создали устройство, называемое интерферометр, которое использует то, что по существу можно рассматривать как одностороннее зеркало, для разделения светового импульса, отражая половину угла в 90 градусов в туннеле и позволяя другой половине пройти через другой туннель. Оба импульса затем отражаются зеркалами, размещенными в конце каждого туннеля. Наконец, их параметры измеряются детектором.

Теперь мы можем представить, что импульс - это Ион, а другой - Сильвия. Если бы гипотеза эфира была правильной, токи в «воде» заставили бы импульсы двигаться по-разному, поэтому они могли бы попасть в детектор в разное время. Однако они прибыли в одно и то же время, независимо от того, сколько раз была предпринята попытка эксперимента. Что-то не было понятно в мире физики.

Майкельсон и Морли не могли обнаружить влияние эфира, потому что, конечно, он не был эфирным. Более того, физика следующего столетия пришла к выводу, что свет - это и волна, и частица. Он также движется с одинаковой скоростью в вакууме независимо от обстоятельств. Это основа для теории общая теория относительности и специально разработанный Альберт Эйнштейн и эксперимент Майкельсона-Морли создал основу для наиболее влиятельных научных теорий двадцатого века. Без их обнаружения эфира мы, вероятно, не осознали бы, что это огромная проблема, которую нужно решить. В конечном счете, эксперимент все еще доказывает, что наука прогрессирует как в успехах, так и в неудачах.

Мы также рекомендуем вам прочитать следующие статьи:

Важный шаг в физике: ученые решают проблему антивещества

Как 245 человек смогли прыгнуть с моста и выжить. Основа действия - законы Ньютона

Двойное замечательное открытие, сделанное физиками. Вакуум не является пустым пространством и квантовые частицы были в ПРЕМЬЕРЕ, наблюдаемой непосредственно

Исследователи обнаружили свойство воды, которое они не могут объяснить

Похожие