[вернуться к содержанию сайта]
В начале нашего столетия отрицательный результат опыта Майкельсона истолковывался по-разному. Сторонники гипотезы эфира отказались от представлений о неподвижном эфире и выдвинули предположение, что эфир увлекается Землёй и движется вместе с ней. В таком случае смещение интерференционных полос не должно было наблюдаться (здесь опять же можно провести аналогию со звуковыми волнами в воздухе). Однако это предположение противоречит наблюдаемой аберрации света, объяснение которой предполагает неподвижность эфира.
В 1908 году Ритц выступил со своей баллистической гипотезой, согласно которой свет, обладающий инерцией, ведёт себя в отношении сложения скоростей подобно ньютоновской материальной точке (в то время уже было известно, что хотя частицы света – фотоны – и не обладают массой покоя, в движении они обладают импульсом, а следовательно, и массой). Скорость света, излучаемого земным источником в системе отсчёта, связанной с Солнцем, должна складываться из измеренной на Земле скорости света в вакууме и скорости движения Земли относительно Солнца. Другими словами, скорость света, излучаемого источником, движущимся по направлению к наблюдателю, должна быть для этого наблюдателя больше скорости света в вакууме с, и наоборот.
Эта гипотеза противоречила тому факту, что двойные звёзды наблюдаются как отдельные светящиеся точки. Двойная звезда – это по сути две звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Если бы свет, идущий от приближающейся к нам звезды, имел большую скорость, а свет от удаляющейся звезды – меньшую, то свет каждой из звёзд доходил бы до нас за различное время, и вследствие этого наблюдаемое движение звёзд отличалось бы от предсказываемого законами механики.
В этом опыте, проведённом в 1913–1914 гг. Саньяком, на вращающемся круге размещались источник монохроматического света, стеклянная пластинка с полупрозрачным покрытием, расположенная между двумя другими стеклянными пластинками, несколько зеркал по краю круга и фотографическая камера, регистрировавшая интерференционные полосы. Свет, испускаемый источником, делился полупрозрачным покрытием на два пучка, которые далее направлялись от зеркала к зеркалу во встречных направлениях, соединялись вновь и попадали на фотопластинку. При вращении круга наблюдалось смещение интерференционных полос.
Объяснить эффект Саньяка нетрудно, если допустить, что свет обладает инерцией. Для наблюдателя в инерциальной системе отсчёта за то время, пока свет идёт от зеркала к зеркалу, круг успевает несколько повернуться, так что эффективное расстояние между зеркалами, увеличивается, вследствие чего увеличивается время, затрачиваемое светом на прохождение пути между зеркалами, и в конечном счёте возникает сдвиг фаз.
Бросается в глаза сходство между опытом Саньяка в оптике и опытом Фуко в механике.
В опыте Саньяка скорость вращения круга составляла всего несколько оборотов в секунду; позднее Б. Погань довёл скорость вращения до 25 об/с. Полученные им в 1925–1926 гг. результаты всего на 2% отличались от теоретических значений.
Поскольку в опыте Саньяка, а также в опыте Майкельсона по обнаружению эфирного ветра, который рассматривается далее, используется вращающаяся установка и, следовательно, не выполняются критерий инерциальности системы отсчёта, указанные опыты выходят за рамки специальной теории относительности. Поставленные этими экспериментами задачи решаются в общей теории относительности.
Этот опыт, поставленный в 1924–1925 гг., представляет собой опыт Саньяка в большом масштабе; в качестве вращающегося круга здесь используется Земля. Как опыт Фуко с маятником, доказывающий вращение Земли с точки зрения механики, опыт Майкельсона доказывает вращение Земли оптическим путём.
Поскольку угловая скорость вращения Земли относительно невелика, проходимый светом путь должен быть сделан как можно большим, так как величина эффекта определяется произведением угловой скорости на путь, проходимый светом. С этой целью луч света пропускался через эвакуированную трубу почти километровой длины. Опыт затруднялся также невозможностью проведения контрольных измерений на неподвижной установке, из-за чего приходилось второй луч направлять по короткому пути, дающему пренебрежимо малый вклад в сдвиг фаз. Чтобы составляющая угловой скорости, перпендикулярная плоскости установки, была как можно большей, эксперимент необходимо было проводить в полярной области северного полушария Земли.
Дата установки: 18.03.2011
[вернуться к содержанию сайта]
