ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Опыт Майкельсона из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Законы природы, определяющие изменение состояний физических систем, не зависят от того, к какой из двух инерциальных систем отсчета, движущихся одна относительно другой прямолинейно и равномерно, они относятся. [c.623] Это положение называется частньш, или специальньш, принципом относительности Эйнштейна. Он устанавливает равноправие только инерциальных систем отсчета. На основе этого принципа Эйнштейн создал в 1905 г. частную, или специальную, теорию относительности. Через 10 лет он обобщил принцип относительности на случай произвольных неинерциальных систем отсчета и создал общую теорию относительности, иначе называемую релятивистской теорией тяготения. Эта фундаментальная теория приобрела особое значение в связи с астрофизическими открытиями последнего времени. Общая теория относительности стала основной теорией в астрофизике, в частности в космологии. Однако в нашем курсе мы можем ограничиться изложением только специальной теории относительности. [c.623] Не было недостатка в предложениях, часто остроумных, как-фактически осуществить опыт. Но в принципиальном отношении все они не отличались от схемы опыта, описанной выше. Предложения такого рода были оставлены после следующего замечания Майкельсона. Времена 1ав и 1ва измеряются с помощью двух часов, находящихся в различных точках пространства. Для измерения необходимо эти часы синхронизовать, что практически невозможно сделать с требуемой точностью. (Эйнштейн позднее заметил, что эта трудность принципиальная, а не только практическая, см. 104.) Для осуществления опыта надо обойтись без синхронизации, т. е. все измерения производить с помощью только одних часов. Для этого из точки А, где помещены часы, надо послать световой сигнал и отразить его обратно в Л с помощью зеркала, помещенного в В. Полное время распространения света t вдоль прямой А В туда и обратно можно измерить с помощью лишь одних часов. Делением удвоенного расстояния между точками Л и В на это время можно найти скорость света с. Но это будет не скорость света в каком-либо одном определенном направлении, а средняя скорость в двух прямо противоположных направлениях. Майкельсон исследовал зависимость полного времени t от ориентации прямой АВ. [c.625] При вращении интерферометра угол а будет меняться, а интерференционные полосы должны смещаться. Этот эффект и пытался обнаружить Майкельсон. [c.626] Конечно, минимальное ожидаемое смещение в 0,04 полосы, вычисленное выше, могло бы наблюдаться только два раза в год, когда направление эфирного ветра совпадает или прямо противоположно направлению движения Земли. Поэтому необходимо производить наблюдения в течение по крайней мере полугода, что фактически и делалось Майкельсоном и всеми физиками, повторявшими его опыт. [c.627] Опыт был поставлен настолько тщательно, что позволял обнаружить смещение на 0,01 интерференционной полосы. Ожидаемое смещение на 0,04 полосы могло быть уверенно обнаружено на фоне неизбежных случайных ошибок измерений. Оказалось, что смещения нет. Точнее, результат опыта позволял утверждать, что скорость эфирного ветра, если бы он существовал, не может превышать 18 км/с. [c.627] Опыт Майкельсона неоднократно повторялся другими физиками с улучшенной аппаратурой и улучшенными методами наблюдения. Не останавливаясь на истории вопроса, укажем только, что к началу 30-х годов было с достоверностью установлено, что скорость эфирного ветра, если он и существует, не может превышать 1—1,5 км/с. [c.627] Остается выяснить, одинаковы ли численные значения скорости света в различных системах отсчета Утвердительный ответ можно дать на основании опыта Кеннеди и Торндайка, которые в 1932 г. изменили опыт Майкельсона. В их опыте использовался интерферометр Майкельсона, в котором длины плеч были разными и отличались на 16 см. Они наблюдали интерференционные полосы (при неподвижном относительно Земли интерферометре) в течение шести месяцев. За это время Земля из своего исходного положения непрерывно перемещалась в диаметрально противоположную точку своей орбиты, участвуя вместе с тем в движении Солнца. Тем самым реализовалось множество систем отсчета, отличающихся друг от друга положением и ориентацией в пространстве. Если бы в них скорость света была разной, то должно было бы наблюдаться регулярное смещение интерференционных полос. На самом деле смещение носило случайный характер и не превосходило 3/1000 ширины полосы. На этом основании можно прийти к заключению, что с точностью примерно 2 м/с скорость света в вакууме относительно Земли одинакова во всех ее положениях в пространстве. [c.629] Все это подтверждает равноправие различных инерциальных систем отсчета по отношению ко всем физическим явлениям — преимущественной инерциальной системы отсчета не существует. [c.629] Вернуться к основной статье