Майкельсон Альберт Абрахам (стр. 3 из 3)

Рис. 4. Ход лучей в интерферометре

Настройка проводилась так. С помощью винтов в отливках, удерживавших зеркала, к которым последние прижимались пружинами, зеркала устанавливались так, чтобы свет обоих пучков мог быть виден в зрительную трубу. Посредством легкого деревянного стержня, достававшего по диагонали от зеркала до зеркала, измерялись длины двух путей, причем расстояния отсчитывались по маленькой стальной шкале с точностью до десятых долей миллиметра. Затем разность длин двух путей ликвидировалась путем передвижения зеркала е₁. Это зеркало имело три регулировки; имелись регулировки по высоте и азимуту, как и у других зеркал, но только более тонкие, а также регулировка в направлении падающего пучка, благодаря ему оно скользило взад и вперед, оставаясь, однако, с высокой точностью параллельным своей начальной плоскости. Все три регулировки могли производиться при закрытом деревянном кожухе.

Поскольку теперь пути были приближенно равны, два изображения источника света или какого-либо другого хорошо очерченного предмета сводились вместе и зрительная труба оказывалась настроенной на отчетливое наблюдение ожидаемых интерференционных полос. Когда они появлялись, белый свет заменялся на свет натрия. Путем регулировки зеркала е₁ полосы делались настолько отчетливыми, насколько это было возможно; затем возвращался белый свет, а винт, меняющий длину пути, приводился в очень медленное вращение (один оборот винта с сотней шагов резьбы на один дюйм менял путь примерно на 1000 длин волны) до тех пор, пока окрашенные интерференционные полосы не покажутся вновь в белом свете. Это давало удобную ширину и положение полос, и теперь прибор был готов для наблюдений.

Наблюдения проводились следующим образом. Вокруг чугунного лотка имелось шестнадцать эквидистантных отметок. Прибор приводился в очень медленное вращение (один оборот за шесть минут), и через несколько минут в момент прохождения одной из отметок пересечение нитей микрометра наводилось на самую яркую интерференционную полосу. Вращение происходило столь медленно, что это можно было сделать легко и точно. Отмечалось показание головки винта микрометра и делался очень легкий и плавный толчок для поддержания движения камня. При прохождении следующей отметки процедура повторялась, и все это продолжалось до тех пор, пока прибор не завершал шесть оборотов. Было обнаружено, что при поддержании прибора в состоянии медленного равномерного движения результаты оказывались гораздо более однородными и согласующимися между собой, чем когда камень останавливался для каждого наблюдения, поскольку эффекты деформаций могли быть заметными по крайней мере в течение полуминуты после того, как камень остановился, а за это время вступали в действие эффекты изменения температуры.

Полуденные наблюдения
16	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
8 июля	44,7	44	43,5	39,7	35,2	34,7	34,3	32,5	28,2	26,2	23,8	23,2	20,3	18,7	17,5	16,8	13,7
9 июля	57,4	57,3	58,2	59,2	58,7	60,2	60,8	62	61,5	63,3	65,8	67,3	69,7	70,7	73	70,2	72,2
11 июля	27,3	23,5	22	19,3	19,2	193	187	18,8	16,2	14,3	13,3	12,8	13,3	12,3	10,2	7,3	6,5
Среднее	43,1	41,6	41,2	39,4	37,7	38,1	37	37,8	35,3	34,6	34,3	34,4	34,4	33,9	33,6	32,4	30,8
Среднее в длинах волн	0,862	0,832	0,824	0,788	0,754	0,762	0,758	0,756	0,706	0,692	0,686	0,688	0,678	0,678	0,672	0,628	0,616
0,706	0,692	0,686	0,688	0,688	0,678	0,672	0,628	0,616
Конечное среднее	0,784	0,762	0,755	0,738	0,721	0,72	0,715	0,692	0,661
Вечерние наблюдения
8 июля	61,2	63,3	63,3	68,2	67,7	69,3	70,3	69,8	69	71,3	71,3	70,5	71,2	71,2	70,5	72,5	75,7
9 июля	26	26	28,2	29,2	31,5	32	31,3	31,7	33	35,8	36,5	37,3	38,8	41	42,7	43,7	44
12 июля	66,8	66,5	66	64,3	62,2	61	61,3	59,7	58,2	55,7	53,7	54,7	55	58,2	58,5	57	56
Среднее	51,3	51,9	52,5	53,9	53,8	54,1	54,3	53,7	53,4	54,3	53,8	54,2	55	56,8	57,2	57,7	58,6
Среднее в длинах волн	1,026	1,038	1,05	1,078	1,076	1,082	1,086	1,074	1,068	1,086	1,076	1,084	1,1	1,136	1,144	1,154	1,172
1,068	1,086	1,076	1,084	1,1	1,136	1,144	1,154	1,172
Конечное среднее	1,047	1,062	1,063	1,081	1,088	1,109	26	1,114	1,12	11

Таблица дают среднее шести отсчетов: для наблюдений, выполненных около полудня и для наблюдений около шести часов вечера. Отсчеты – это деления головки винта. Ширина полос менялась от 400 до 60 делений, причем среднее значение составляло около 50, так что одно деление означает 0,02 длины волны. При полуденных наблюдениях вращение производилось против часовой стрелки, при вечерних – по часовой стрелке. Результаты наблюдений представлены графически на рис. 5. Кривая 1 соответствует полуденным наблюдениям, кривая 2 – вечерним. Пунктирные линии показывают одну восьмую теоретического смещения¹. Из рисунка возможно сделать вывод о том, что если и существует какое-либо смещение благодаря относительному движению Земли и светоносного эфира, оно не может быть значительно больше, чем 0,01 расстояния между полосами.

Рис. 5. Графики результатов наблюдений

При учете лишь движения Земли по орбите это смещение должно быть равно 2D · v₂/V₂ = 2D ·10^–8. Расстояние D составляло около 11 м, или 2107 длин волн желтого света; следовательно, ожидавшееся смещение равно 0,4 полосы. Действительное смещение было, безусловно, меньше, чем одна двадцатая часть этой величины, и, вероятно, меньше, чем одна сороковая. Но поскольку смещение пропорционально квадрату скорости, относительная скорость Земли и эфира, вероятно, меньше, чем одна шестая часть орбитальной скорости Земли, и безусловно меньше, чем одна четвертая.

В вышеизложенном учитывалось только орбитальное движение Земли. Если его сложить с движением Солнечной системы, относительно которого, однако, мало что известно с достоверностью, вероятно, результаты следует модифицировать; и вполне возможно, что результирующая скорость во время наблюдений была мала, хотя против этого и очень много шансов. Поэтому эксперимент должен быть повторен с интервалами в три месяца, и таким образом будут преодолены все неопределенности.

Из всего изложенного довольно определенно следует, что если существует какое-либо относительное движение Земли и светоносного эфира, то оно должно быть настолько мало, чтобы полностью отказаться от френелевского объяснения аберрации. Стокс дал теорию аберрации⁶, которая предполагает, что эфир на поверхности Земли находится по отношению к ней в состоянии покоя, и в дополнение требует, чтобы относительная скорость имела потенциал; но Лоренц показал, что эти условия несовместимы. Тогда Лоренц предложил усовершенствованную теорию, которая соединяет некоторые идеи Стокса и Френеля и предполагает существование потенциала наряду с коэффициентом Френеля. Если теперь из настоящей работы позволительно заключить, что эфир покоится относительно поверхности Земли, то, согласно Лоренцу, не может быть потенциала скорости и его собственная теория также терпит неудачу (...)

Заключение

Альберт Майкельсон вошел в историю науки как гений физического эксперимента, непревзойденный мастер прецизионных измерений. Диапазон выполненных им работ поразителен v от точнейшего измерения длины световой волны (порядка 0,5 микрона) до измерения диаметра гигантской звезды Бетельгейзе (примерно 380 миллионов километров). В 1907 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике.

Львиную долю своего времени он отдавал научной работе. Но когда на него "находило настроение", уходил на берег моря или в горы, взяв с собой акварельные краски и мольберт. Однажды его уговорили дать несколько акварелей на выставку в Чикагском университете. Одна из посетительниц выставки подошла к нему и сказала:

«Мистер Майкельсон, по-моему, вы совершили ошибку, отказавшись от искусства в пользу науки».

Майкельсон пристально посмотрел на собеседницу и произнес:
«Но я и не думал отказываться от искусства. Ведь только в науке искусство может найти свое высочайшее выражение».

Гении не бывают без странностей. При всей своей любви к живописи Майкельсон никогда не заходил в картинные галереи. Испытывая большое удовольствие от игры на скрипке, очень редко посещал концерты. Заинтересовавшись такими далекими от его профессии предметами, как зоология и ботаника, Майкельсон опубликовал работу "О металлической окраске птиц и насекомых" со своими собственными рисунками.

После смерти Альберта Майкельсона о нем много говорили и писали. Но, пожалуй, суть дела лучше всего выразил его великий тезка Альберт Эйнштейн: «Доктор Майкельсон был одним из величайших художников в мире научного эксперимента».

Некоторые ученые не верят в это до сих пор, находят в опытах Майкельсона – Морли ошибки и призывают пересмотреть теорию относительности Эйнштейна.

Литература

1. Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки. М.: Высш. шк., 1989. – 576 с.

2. Майкельсон А.А. Исследования по оптике. М. – Л., 1928.

3. Майкельсон А.А. Световые волны и их применение. М. – Л., 1934.

4. Биография А. Майкельсона, написанная его дочерью: Livingston Michelson D. The master of light. N. Y., 1973.