Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
наших лабораториях принимает некоторое участие как в движении Земли, так
и в движении жидкости в исследованиях Физо. Отсюда вытекает, что эфир
движется по отношению к нашим приборам со скоростью, изменяющейся со
временем. Кроме того, надо было бы ожидать, что в оптических явлениях
будет наблюдаться анизотропия пространства; иначе говоря, эти явления
должны были бы зависеть от ориентации приборов. Так, например, в пустоте
или в воздухе свет в направлении движения Земли должен был бы
распространяться быстрее, чем против движения Земли. Нельзя было и думать
получить непосредственное экспериментальное подтверждение этого следствия
теории; так как по порядку величины ожидаемый эффект равен отношению
скорости Земли к скорости света, т. е. 10-4, то нечего было и думать о
достижении подобной точности при прямом определении скорости света. Кроме
того,- и это главное - способами измерения в земных условиях можно
определить скорость света, используя лучи света, проходящие по замкнутому
пути - туда и обратно,- а не по прямой. Причина этого заключается з том,
что необходимо определить момент выхода лучей и момент их возвращения с
помощью одних и тех же приборов, например, с помощью зубчатого колеса.
Известно много оптических явлений, которые позволяют надежно фиксировать
изменения скорости света порядка 10'4; наблюдая эти явления, согласно
теории, можно было бы ожидать, что результаты получатся различными в
зависимости от ориентации приборов по отношению к скорости Земли. Не
вдаваясь в подробности, скажем, что все эти эксперименты
141
Принцип относительности и его следствия
1910 г.
дали отрицательные результаты. Таким образом, эксперимент Физо приводил к
гипотезе частичного увлечения эфира движущимися телами, а все иные
эксперименты не подтверждали этой гипотезы. Теория Лоренца 4 дает, по
крайней мере, хоть какой-то ключ к решению этой загадки. Наличие
постоянной скорости v прибора по отношению к эфиру оказывает влияние на
оптические явления; однако это влияние на распределение интенсивности
света оказалось очень слабым, соответствующие ему члены в уравнениях
Лоренца пропорциональны (v/c) 2 (с - скорость света в пустоте).
Казалось бы, таким образом объясняется отрицательный результат
экспериментов, поставленных с целью доказать существование относительного
движения Земли по отношению к эфиру. Тем не менее, один из этих
отрицательных результатов оказался настоящей головоломкой для теоретиков.
Мы имеем в виду знаменитый опыт Майкельсона и Морли. Эти физики исходили
из следующего замечания. Пусть М и N - две точки твердого тела; световой
луч испускается из точки М и идет к N, где он отражается и возвращается в
М. В этом случае, если тело имеет постоянную скорость по отношению к
эфиру, теория предсказывает для времени t, необходимого для ! прохождения
замкнутого пути MNM, различные
| величины в зависимости от того, по этому направ-
! лению или перпендикулярно ему движется тело.
_________| Правда, разница времен прохождения очень
** I "1 невелика, поскольку она порядка (г/с)2, где v-
| скорость Земли, т. е. порядка 10"8;тем не менее
! Майкельсон и Морли смогли поставить интер-
! ференционный эксперимент, с помощью кото-
Ту рого эту разницу можно было, измерить. Ос-
новные идеи их опыта состоят в следующем.
Рис. 1 Световой луч из источника S (см. рис. 1) раз-
деляется с помощью полупрозрачного зеркала в точке А на два пучка. Один
из них отражается от зеркала в В и возвращается в А, где он снова
разделяется и дает луч, который идет в I. Другой луч проходит через
полупрозрачное зеркало А и идет в зеркало В , где он отражается и
попадает в Л. В точке А он отражается снова и дает луч, также идущий в /.
В точке / эти два луча интерферируют. Положение интерференционных полос
зависит от разности хода обоих лучей АВА и АВ'А. Эта разность хода должна
зависеть от ориентации прибора.
4 Правда, необходимо сказать, что Лоренц не рассматривал тела, которые
спо-
собны вращать плоскость поляризации в отсутствие магнитного поля (тела
с природной активностью).
142
13
Принцип относительности и его следствия
Должно было бы наблюдаться смещение интерференционных полос, если вместо
плеча АВ' по направлению движения Земли будет ориентировано плечо АВ.
Однако ничего подобного не было обнаружено, и основы теории Лоренца
пошатнулись. Чтобы спасти эту теорию, Лоренц и Фицджеральд прибегли к
странной гипотезе: они предположили, что размеры любого-тела, движущегося
относительно эфира, сокращаются в направлении движения на часть, или, что
сводится к тому же, если рассматривать только члены второго порядка
малости, - что длина тела в этом направлении уменьшается в отношении 1 :
У 1 - (у/с)2.
В самом деле, эта гипотеза уничтожала разногласие между теорией и
экспериментом. Однако эта теория не представляла собой единого целого.
Она основывалась на существовании эфира, который нужно было считать
движущимся относительно Земли, причем последствия этого движения никогда
