Katika nusu ya pili ya karne ya 19, maoni ya kimwili juu ya asili ya uenezi wa mwanga, hatua ya uvutano na matukio mengine kwa uwazi zaidi na zaidi yalianza kukutana na matatizo. Waliunganishwa na dhana ya ethereal inayotawala katika sayansi. Wazo la kufanya jaribio ambalo lingesuluhisha mizozo iliyokusanywa, kama wanasema, lilikuwa hewani.
Katika miaka ya 1880, msururu wa majaribio ulianzishwa, changamano sana na hila kwa nyakati hizo - majaribio ya Michelson ya kuchunguza utegemezi wa kasi ya mwanga kwenye mwelekeo wa mwendo wa mwangalizi. Kabla ya kukaa kwa undani zaidi juu ya maelezo na matokeo ya majaribio haya maarufu, ni muhimu kukumbuka dhana ya aetha ilikuwa nini na jinsi fizikia ya mwanga ilieleweka.
mionekano ya karne ya 19 kuhusu asili ya ulimwengu
Mwanzoni mwa karne hii, nadharia ya wimbi la mwanga ilishinda, ikipokea majaribio mahiri.uthibitisho katika kazi za Jung na Fresnel, na baadaye - na uhalali wa kinadharia katika kazi ya Maxwell. Nuru ilionyesha sifa za mawimbi bila shaka, na nadharia ya mwili ilizikwa chini ya rundo la ukweli ambao haikuweza kueleza (itafufuliwa tu mwanzoni mwa karne ya 20 kwa msingi mpya kabisa).
Hata hivyo, fizikia ya enzi hiyo haikuweza kufikiria uenezi wa wimbi vinginevyo isipokuwa kupitia mitetemo ya kimitambo ya chombo cha habari. Ikiwa nuru ni wimbi, na inaweza kueneza katika ombwe, basi wanasayansi hawakuwa na chaguo ila kudhania kuwa utupu huo umejaa kitu fulani, kutokana na mitetemo yake inayoendesha mawimbi ya mwanga.
Aetha Mwangaza
Dutu ya ajabu, isiyo na uzito, isiyoonekana, isiyosajiliwa na kifaa chochote, iliitwa etha. Jaribio la Michelson liliundwa ili kuthibitisha ukweli wa mwingiliano wake na vitu vingine halisi.
Hypotheses juu ya uwepo wa ethereal matter ilionyeshwa na Descartes na Huygens katika karne ya 17, lakini ikawa muhimu kama hewa katika karne ya 19, na wakati huo huo ilisababisha vitendawili visivyoweza kuyeyuka. Ukweli ni kwamba ili kuwepo kwa ujumla, etha ilipaswa kuwa na sifa za kipekee au, kwa ujumla, za kimwili zisizo za kweli.
dhana ya etha kinzani
Ili kuendana na picha ya ulimwengu unaoangaliwa, etha mwangaza lazima iwe bila mwendo kabisa - vinginevyo picha hii ingepotoshwa kila mara. Lakini kutosonga kwake kulikuwa katika mzozo usioweza kusuluhishwa na milinganyo ya Maxwell na kanuniUhusiano wa Galilaya. Kwa ajili ya uhifadhi wao, ilikuwa ni lazima kukubali kwamba etha inachukuliwa na miili inayosonga.
Mbali na hilo, maada halisi ilifikiriwa kuwa dhabiti kabisa, yenye kuendelea na wakati huo huo bila kuzuia mwendo wa miili kupitia humo, isiyoshinikizwa na, zaidi ya hayo, yenye unyumbufu mwingi, vinginevyo isingeendesha mawimbi ya sumakuumeme. Kwa kuongezea, etha ilitungwa kama dutu inayoenea kila mahali, ambayo, tena, haiendani vyema na wazo la shauku yake.
Wazo na utayarishaji wa kwanza wa jaribio la Michelson
Mwanafizikia wa Marekani Albert Michelson alipendezwa na tatizo la aetha baada ya kusoma barua ya Maxwell, iliyochapishwa baada ya kifo cha Maxwell mwaka wa 1879, inayoelezea jaribio lisilofanikiwa la kugundua mwendo wa Dunia kuhusiana na aetha kwenye jarida la Nature..
Mnamo 1881, jaribio la kwanza la Michelson lilifanyika ili kubaini kasi ya mwanga kueneza katika pande tofauti kuhusiana na etha, mwangalizi anayetembea na Dunia.
Dunia, inayosonga katika obiti, lazima iwe chini ya hatua ya kinachojulikana kama upepo wa ethereal - jambo linalofanana na mtiririko wa hewa inayoendesha kwenye mwili unaosonga. Nuru ya mwanga ya monochromatic iliyoelekezwa sambamba na "upepo" huu itaelekea, ikipoteza kidogo kwa kasi, na kinyume chake (kutafakari kutoka kioo) kinyume chake. Mabadiliko ya kasi katika matukio yote mawili ni sawa, lakini yanapatikana kwa nyakati tofauti: boriti iliyopunguzwa "inayokuja" itachukua muda mrefu kusafiri. Kwa hivyo ishara ya mwangainayotolewa sambamba na "upepo wa etha" itacheleweshwa kulingana na mawimbi inayosafiri umbali sawa, pia na kuakisi kutoka kwenye kioo, lakini kwa mwelekeo wa pembeni.
Ili kusajili ucheleweshaji huu, kifaa kilichovumbuliwa na Michelson mwenyewe kilitumiwa - kipima kati, ambacho uendeshaji wake unategemea hali ya juu zaidi ya mawimbi ya mwanga yanayoshikamana. Ikiwa moja ya mawimbi yangechelewa, muundo wa mwingiliano ungebadilika kwa sababu ya tofauti ya awamu inayosababisha.
Jaribio la kwanza la Michelson la vioo na kipima sauti halikutoa matokeo dhahiri kutokana na unyeti wa kutosha wa kifaa na kupuuza kwa kuingiliwa mara nyingi (mitetemo) na kusababisha ukosoaji. Uboreshaji mkubwa wa usahihi ulihitajika.
Utendaji unaorudiwa
Mnamo 1887, mwanasayansi alirudia jaribio hilo pamoja na mshirika wake Edward Morley. Walitumia usanidi wa hali ya juu na kuchukua uangalifu maalum ili kuondoa athari za vipengele.
Kiini cha matumizi hakijabadilika. Mwangaza wa mwanga uliokusanywa kwa njia ya lenzi ulikuwa tukio kwenye kioo kisicho na uwazi kilichowekwa kwa pembe ya 45 °. Hapa aligawanya: boriti moja iliingia kupitia mgawanyiko, ya pili ilikwenda kwa mwelekeo wa perpendicular. Kila moja ya mihimili ilionyeshwa na kioo cha kawaida cha gorofa, ikarudi kwenye mgawanyiko wa boriti, na kisha ikapiga sehemu ya interferometer. Wajaribio walikuwa na uhakika wa kuwepo kwa "upepo halisi" na walitarajia kupata mabadiliko yanayoweza kupimika ya zaidi ya theluthi moja ya ukingo wa mwingiliano.
Haikuwezekana kupuuza kusogea kwa mfumo wa jua angani, kwa hivyo wazo la jaribio lilijumuisha uwezo wa kuzungusha usakinishaji ili kurekebisha mwelekeo wa "upepo wa ethereal".
Ili kuepuka kuingiliwa kwa mtetemo na kuvuruga kwa picha wakati wa kugeuza kifaa, muundo wote uliwekwa juu ya bamba kubwa la mawe lenye floti ya mbao inayoelea kwenye zebaki tupu. Msingi chini ya usakinishaji ulizikwa kwenye mwamba.
matokeo ya majaribio
Wanasayansi walifanya uchunguzi wa makini mwaka mzima, wakizungusha sahani na kifaa kisaa na kinyume cha saa. Utaratibu wa kuingilia kati ulirekodiwa katika mwelekeo 16. Na, licha ya usahihi ambao haujawahi kutokea katika enzi yake, jaribio la Michelson, lililofanywa kwa ushirikiano na Morley, lilitoa matokeo mabaya.
Mawimbi ya mwanga ya ndani ya awamu yakiacha kigawanya boriti yamefika kwenye mstari wa kumalizia bila mabadiliko ya awamu. Hili lilirudiwa kila wakati, katika nafasi yoyote ya kiingilizi, na kumaanisha kwamba kasi ya mwanga katika jaribio la Michelson haikubadilika kwa hali yoyote.
Kuangalia matokeo ya jaribio kulifanyika mara kwa mara, ikiwa ni pamoja na katika karne ya XX, kwa kutumia viingilizi vya leza na vipokea sauti vya microwave, na kufikia usahihi wa moja ya bilioni kumi ya kasi ya mwanga. Matokeo ya matumizi yanasalia kuwa thabiti: thamani hii haijabadilishwa.
Maana ya jaribio
Kutokana na majaribio ya Michelson na Morley inafuata kwamba "upepo wa hali ya juu", na, kwa hivyo, jambo hili lisiloeleweka lenyewe halipo. Ikiwa kitu chochote cha kimwili hakijagunduliwa katika mchakato wowote, hii ni sawa na kutokuwepo kwake. Wanafizikia, ikiwa ni pamoja na waandishi wa jaribio lililofanywa kwa ustadi, hawakutambua mara moja kuporomoka kwa dhana ya etha, na kwa hiyo sura kamili ya marejeleo.
Ni Albert Einstein pekee mwaka wa 1905 aliweza kuwasilisha maelezo thabiti na wakati huo huo ya kimapinduzi ya matokeo ya jaribio. Kwa kuzingatia matokeo haya jinsi yalivyo, bila kujaribu kuteka etha ya kubahatisha kwao, Einstein alifikia hitimisho mbili:
- Hakuna jaribio la macho linaloweza kutambua mwendo wa mstatili na sare wa Dunia (haki ya kuuzingatia kama hivyo hutolewa na muda mfupi wa kitendo cha uchunguzi).
- Kuhusu fremu yoyote ya marejeleo ajizi, kasi ya mwanga katika ombwe haibadilika.
Hitimisho hizi (za kwanza - pamoja na kanuni ya Kigalilaya ya uhusiano) zilitumika kama msingi wa uundaji wa Einstein wa machapisho yake maarufu. Kwa hivyo jaribio la Michelson-Morley lilitumika kama msingi dhabiti wa nadharia maalum ya uhusiano.
