В 19-м веке все учёные считали, что существует некая общемировая пространственная субстанция, именуемая коротким словом "эфир".
Именно он, в представлениях того времени, был переносчиком взаимодействий между телами, являлся универсальной системой отсчёта, и так далее, и тому подобное.
В общем и целом, с эфиром картина мира выглядела достаточно ясно, стройно и логично.
Проблемы начались тогда, когда Майкельсон провёл свой знаменитый опыт (
опыт Майкельсона).
Результирующая интерференционная картина должна была меняться при повороте установки, но она не менялась.
Почему так – было совершенно непонятно.
Майкельсон неоднократно переделывал свой опыт, но искомое изменение картинки при вращении так и не происходило.
В попытках объяснить неудачи Майкельсона разные учёные выдвигали всевозможные гипотезы.
Одним из них был Х.А.Лоренц, железно убеждённый в том, что эфир всё-таки существует.
Пытаясь "спасти" эфир, он выдвинул весьма странную на первый взгляд версию неудачи опыта Майкельсона.
Он предположил, что
при движении сквозь эфир все предметы определённым образом сжимаются вдоль направления движения.
Тогда обнаружение эфира в классическом варианте эксперимента Майкельсона становится принципиально невозможно.
Просто по причине компенсирующего влияния продольного линейного сжатия.
Стоит подчеркнуть, что эфир при таком раскладе не обнаруживается
не потому, что его нет, а потому что два эффекта, один из которых возникает в результате поворота, а другой – в результате лоренцевого сжатия, накладываются друг на друга, давая в сумме нулевой результат.
Все многочисленные повторы и перепроверки опыта Майкельсона по сути своей являлись его полным аналогом с тем же самым слабым звеном.
И по той же самой причине обнаружить эфир в них не получилось.
Возникла удивительная ситуация.
С одной стороны, официально общепринятыми считаются безэфирные представления о мире вкупе с теорией относительности.
С другой стороны, необнаружимость эфира в классическом эксперименте Майкельсона может объясняться банальным лоренцевым сокращением, возникающим по факту движения сквозь эфир.
Но как определить, кто был прав?
Эйнштейн, заявивший, что "эфира нет"?
Или Лоренц, утверждавший, что "эфир есть, но мы его не обнаруживаем из-за соответствующего сжатия установки"?
А очень просто.
Надо переделать опыт Майкельсона так, чтобы движение относительно эфира обнаруживалось бы, даже с учётом лоренцева сокращения. Допустим, что Лоренц был прав, и тела испытывают продольное сжатие при движении сквозь эфир.
Почему установка Майкельсона не обнаруживает эфир?
Потому что оба расщеплённых на полупрозрачном зеркале луча движутся по пути "туда-обратно", что и обуславливает стопроцентную взаимную компенсацию противоположно действующих эффектов.
Сам Лоренц математически показал это сотню с лишним лет назад.
Значит, чтобы обнаружить эфир, один из лучей надо направить как-нибудь иначе, и, разумеется, траектории двух лучей не должны быть одинаковыми.
Например, вот так:
(Движение "туда-обратно" для нижнего луча необходимо, чтобы уравнять общую длину пути обоих лучей).
Нехитрые расчёты показывают, что в этом случае интерференционная картина будет изменяться при повороте установки относительно направления движения сквозь эфир, даже если лоренцево сокращение действительно существует.
И теперь остаётся чисто опытным путём проверить, кто же всё-таки был прав, Лоренц или Эйнштейн?
Описание эксперимента. Поскольку при больших углах отражения могут возникнуть сильные искажения, было решено сделать установку немного иначе, нежели в вышеприведённом примере.
Принципиальная схема:
1 – источник когерентного излучения
2 – полупрозрачное зеркало (далее в тексте - ПЗ)
3 – сплошное зеркало (далее СЗ)
4 – экран
В качестве источника когерентного излучения использовалась зелёная лазерная указка.
Длина волны 532нм.
Попытка использовать обычные зеркала закончилась неудачей из-за чрезмерно сильных искажений, создаваемых дефектами отражающих поверхностей.
Поэтому надлежащего, оптического, качества зеркала (и сплошные, и полупрозрачные) пришлось отдельно заказывать на фирме, специализирующейся в данной области.
В качестве экрана использовался обычный лист бумаги, для жёсткости прикрепленный к картону.
Общая длина пути лучей от одного ПЗ до другого ≈154,4см.
Расстояние от первого ПЗ до первого верхнего СЗ ≈30,2см.
От второго верхнего СЗ до второго ПЗ расстояние тоже ≈30,2см.
Расстояние между зеркалами для второго луча подбиралось таким образом, чтобы общая длина пути двух лучей была равна друг другу.
Общий вид установки:
В качестве держателей для экрана использовались обычные пластиковые уголки:
Держатели для зеркал выглядят так:
Верхняя фанерная часть крепится к нижней винтом с потайной головкой (на фото его не видно), что позволяет легко вращать зеркало в горизонтальной плоскости.
Нижняя часть крепится к основе установки кусочком монтажной двусторонней клейкой ленты, с одной стороны от зеркала.
С другой стороны находится регулировочный винт, вращением которого можно регулировать вертикальный наклон зеркала.
Зеркало вставляется в паз, образованный сточенными углами верхней фанерной части, и приклеенным картоном:
Размер каждого зеркала 30X30мм.
Ход эксперимента и результаты. При первом же тестировании установки стало понятно, что получающаяся интерференционная картинка имеет слишком маленькие линейные размеры для качественного документирования результатов (осуществления видеозаписи).
Поэтому вслед за вторым ПЗ пришлось поставить линзу.
Луч лазерной указки после прохождения через линзу превращается в круглое пятно с дифракционными максимумами и минимумами, присущими самой указке.
Для получения более наглядной картинки желательно пропускать луч через щель.
Самый простой способ сделать ровную щель – прикрепить к плоской основе два острых лезвия.
Для этого использовался обычный пластилин.
Это позволяет при необходимости произвольно менять ширину щели:
Щель ставится между указкой и первым ПЗ.
После настройки всей установки полученная интерференционная картина выглядит примерно так:
Остаётся только выяснить, будет ли меняться полученная интерференционная картина при повороте установки, или нет.
Первая же проверка даёт положительный результат.
Она изменяется! Для документальной фиксации динамических изменений, возникающих при повороте, использовалась видеокамера, установленная в центре установки.
Полученные записи выложены в интернете.
Вращение по часовой стрелке:
http://www.youtube.com/watch?v=-6To2lgQjKAПротив часовой стрелки:
http://www.youtube.com/watch?v=RNE8Eh1-Hi0Дальнейшие исследования показали, что степень сдвига интерференционных полос относительно угла поворота весьма ощутимо
зависит от времени суток, и от ориентации самой установки по сторонам света.
Выводы. Проведённый при помощи данной, видоизменённой установки Майкельсона, опыт показывает ясно и чётко выраженное существование анизотропии пространства относительно поворота.
Зависимость результатов вращения установки от времени суток и от ориентации по сторонам света однозначно доказывает, что обнаруженная анизотропия пространства возникает из-за движения Земли относительно неподвижного мирового эфира.
И самый главный вывод стоит выделить отдельно.
Данный эксперимент однозначно доказывает, что мировой эфир – существует.