Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Приколист
Сообщений: 4
Зарегистрирован: 02 сен 2013, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение Приколист » 02 сен 2013, 23:38

В 19-м веке все учёные считали, что существует некая общемировая пространственная субстанция, именуемая коротким словом "эфир".
Именно он, в представлениях того времени, был переносчиком взаимодействий между телами, являлся универсальной системой отсчёта, и так далее, и тому подобное.
В общем и целом, с эфиром картина мира выглядела достаточно ясно, стройно и логично.

Проблемы начались тогда, когда Майкельсон провёл свой знаменитый опыт (опыт Майкельсона).
Результирующая интерференционная картина должна была меняться при повороте установки, но она не менялась.
Почему так – было совершенно непонятно.
Майкельсон неоднократно переделывал свой опыт, но искомое изменение картинки при вращении так и не происходило.
В попытках объяснить неудачи Майкельсона разные учёные выдвигали всевозможные гипотезы.
Одним из них был Х.А.Лоренц, железно убеждённый в том, что эфир всё-таки существует.
Пытаясь "спасти" эфир, он выдвинул весьма странную на первый взгляд версию неудачи опыта Майкельсона.
Он предположил, что при движении сквозь эфир все предметы определённым образом сжимаются вдоль направления движения.
Тогда обнаружение эфира в классическом варианте эксперимента Майкельсона становится принципиально невозможно.
Просто по причине компенсирующего влияния продольного линейного сжатия.
Стоит подчеркнуть, что эфир при таком раскладе не обнаруживается не потому, что его нет, а потому что два эффекта, один из которых возникает в результате поворота, а другой – в результате лоренцевого сжатия, накладываются друг на друга, давая в сумме нулевой результат.
Все многочисленные повторы и перепроверки опыта Майкельсона по сути своей являлись его полным аналогом с тем же самым слабым звеном.
И по той же самой причине обнаружить эфир в них не получилось.

Возникла удивительная ситуация.
С одной стороны, официально общепринятыми считаются безэфирные представления о мире вкупе с теорией относительности.
С другой стороны, необнаружимость эфира в классическом эксперименте Майкельсона может объясняться банальным лоренцевым сокращением, возникающим по факту движения сквозь эфир.

Но как определить, кто был прав?
Эйнштейн, заявивший, что "эфира нет"?
Или Лоренц, утверждавший, что "эфир есть, но мы его не обнаруживаем из-за соответствующего сжатия установки"?
А очень просто.
Надо переделать опыт Майкельсона так, чтобы движение относительно эфира обнаруживалось бы, даже с учётом лоренцева сокращения.

Допустим, что Лоренц был прав, и тела испытывают продольное сжатие при движении сквозь эфир.
Почему установка Майкельсона не обнаруживает эфир?
Потому что оба расщеплённых на полупрозрачном зеркале луча движутся по пути "туда-обратно", что и обуславливает стопроцентную взаимную компенсацию противоположно действующих эффектов.
Сам Лоренц математически показал это сотню с лишним лет назад.
Значит, чтобы обнаружить эфир, один из лучей надо направить как-нибудь иначе, и, разумеется, траектории двух лучей не должны быть одинаковыми.
Например, вот так:
Изображение

(Движение "туда-обратно" для нижнего луча необходимо, чтобы уравнять общую длину пути обоих лучей).
Нехитрые расчёты показывают, что в этом случае интерференционная картина будет изменяться при повороте установки относительно направления движения сквозь эфир, даже если лоренцево сокращение действительно существует.
И теперь остаётся чисто опытным путём проверить, кто же всё-таки был прав, Лоренц или Эйнштейн?



Описание эксперимента.

Поскольку при больших углах отражения могут возникнуть сильные искажения, было решено сделать установку немного иначе, нежели в вышеприведённом примере.
Принципиальная схема:
Изображение
1 – источник когерентного излучения
2 – полупрозрачное зеркало (далее в тексте - ПЗ)
3 – сплошное зеркало (далее СЗ)
4 – экран

В качестве источника когерентного излучения использовалась зелёная лазерная указка.
Длина волны 532нм.
Попытка использовать обычные зеркала закончилась неудачей из-за чрезмерно сильных искажений, создаваемых дефектами отражающих поверхностей.
Поэтому надлежащего, оптического, качества зеркала (и сплошные, и полупрозрачные) пришлось отдельно заказывать на фирме, специализирующейся в данной области.
В качестве экрана использовался обычный лист бумаги, для жёсткости прикрепленный к картону.
Общая длина пути лучей от одного ПЗ до другого ≈154,4см.
Расстояние от первого ПЗ до первого верхнего СЗ ≈30,2см.
От второго верхнего СЗ до второго ПЗ расстояние тоже ≈30,2см.
Расстояние между зеркалами для второго луча подбиралось таким образом, чтобы общая длина пути двух лучей была равна друг другу.
Общий вид установки:
Изображение

Изображение

В качестве держателей для экрана использовались обычные пластиковые уголки:
Изображение

Держатели для зеркал выглядят так:
Изображение

Изображение

Верхняя фанерная часть крепится к нижней винтом с потайной головкой (на фото его не видно), что позволяет легко вращать зеркало в горизонтальной плоскости.
Нижняя часть крепится к основе установки кусочком монтажной двусторонней клейкой ленты, с одной стороны от зеркала.
С другой стороны находится регулировочный винт, вращением которого можно регулировать вертикальный наклон зеркала.
Зеркало вставляется в паз, образованный сточенными углами верхней фанерной части, и приклеенным картоном:
Изображение
Размер каждого зеркала 30X30мм.

Ход эксперимента и результаты.

При первом же тестировании установки стало понятно, что получающаяся интерференционная картинка имеет слишком маленькие линейные размеры для качественного документирования результатов (осуществления видеозаписи).
Поэтому вслед за вторым ПЗ пришлось поставить линзу.
Луч лазерной указки после прохождения через линзу превращается в круглое пятно с дифракционными максимумами и минимумами, присущими самой указке.
Для получения более наглядной картинки желательно пропускать луч через щель.
Самый простой способ сделать ровную щель – прикрепить к плоской основе два острых лезвия.
Для этого использовался обычный пластилин.
Это позволяет при необходимости произвольно менять ширину щели:
Изображение
Щель ставится между указкой и первым ПЗ.

После настройки всей установки полученная интерференционная картина выглядит примерно так:
Изображение

Остаётся только выяснить, будет ли меняться полученная интерференционная картина при повороте установки, или нет.
Первая же проверка даёт положительный результат.
Она изменяется!
Для документальной фиксации динамических изменений, возникающих при повороте, использовалась видеокамера, установленная в центре установки.
Полученные записи выложены в интернете.
Вращение по часовой стрелке:
[url=http://www.youtube.com/watch?v=-6To2lgQjKA]http://www.youtube.com/watch?v=-6To2lgQjKA[/url]
Против часовой стрелки:
[url=http://www.youtube.com/watch?v=RNE8Eh1-Hi0]http://www.youtube.com/watch?v=RNE8Eh1-Hi0[/url]

Дальнейшие исследования показали, что степень сдвига интерференционных полос относительно угла поворота весьма ощутимо зависит от времени суток, и от ориентации самой установки по сторонам света.

Выводы.
Проведённый при помощи данной, видоизменённой установки Майкельсона, опыт показывает ясно и чётко выраженное существование анизотропии пространства относительно поворота.
Зависимость результатов вращения установки от времени суток и от ориентации по сторонам света однозначно доказывает, что обнаруженная анизотропия пространства возникает из-за движения Земли относительно неподвижного мирового эфира.
И самый главный вывод стоит выделить отдельно.
Данный эксперимент однозначно доказывает, что мировой эфир – существует.
Последний раз редактировалось Приколист 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Pyotr
Сообщений: 4896
Зарегистрирован: 19 авг 2008, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение Pyotr » 03 сен 2013, 04:09

Если это не "прикол", пишите статью в "Nature" и готовьте Нобелевскую речь.
Последний раз редактировалось Pyotr 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
kiv
Сообщений: 1012
Зарегистрирован: 02 дек 2011, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение kiv » 03 сен 2013, 05:10

Припоминается мне, как 30 лет тому в рамках студенческих научных работ я немного занимался нелинейной оптикой, и получали мы всякие картинки из-за самодифракции. Страшной проблемой было требование абсолютной жесткости и неподвижности установки, грубо - требовалось отсутствие вибраций и т.п. на уровне длины световой волны... Даже ходить и громко разговаривать рядом было противопоказано


Насколько я помню, такие вещи по-хорошему вообще делать надо на чем-то типа бетонной плиты, плавающей в ртути Т.е. я даже удивлен, что у вас картинка вообще при повороте (а равно перемещении в одном направлении - кстати, вы это не пробовали делать?) сохраняется. Просто собрать такое и получить картинку в домашних условиях - это уже немалое достижение. Но говорить о каком-то надежно зарегистрированном эффекте, на мой взгляд, рановато.
Последний раз редактировалось kiv 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
grigoriy
Сообщений: 11916
Зарегистрирован: 18 ноя 2009, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение grigoriy » 03 сен 2013, 06:11

Итак, вы современный физик и хотите повторить этот
знаменитый опыт. Вы в не меньшей степени, чем ваши
предшественники, убеждены в том, что в ходе
эксперимента очень существенно выдержать неизменным расстояние
до зеркал во время поворота установки. Ho для того,
чтобы обеспечить это условие, вы можете воспользоваться
современными методами, a не воспроизводить лабораторную
технику XIX в. Поэтому вы, возможно, не польститесь на
сталь и бетон, a предпочтете дистанционное измерительное
устройство и сервомоторы, чтобы, передвигая зеркала,
удерживать их на постоянном расстоянии от
полупрозрачной пластинки. Вряд ли стоит сомневаться в том, что
для определения расстояний вы воспользуетесь световыми
пучками и интерференционными измерениями. Ho когда
вы решите удержать зеркала на заданном расстоянии,
контролируя их положения тем условием, чтобы
интерференционные полосы oставались неподвижными, едва ли
потребуется проводить эксперимент, чтобы выяснить,
произойдет смещение интерференционных полос или нет.
Вообще говоря, здесь eсть некоторые тонкие моменты, по-
поскольку в опыте участвуют два различных световых пучка,
но и c учетом этих хитростей наш вывод существенно не
меняется.
Таким образом, oсновываясь на современных представлениях
и современной технике, приходится сказать, что
опыт Майкельсона-Морли — это просто тавтология.
Мои слова ни в коей мере не являются критикой Майкельсона
и Морли, потому что их опыт способствовал становлению
наших современных физических воззрений. Однако я
решительно восстаю против тех, кто продолжает опираться в
изложении специальной теории относительности на то
направление, которое никак не coответствует современному
физическому мировоззрению.

Г. Бонди. Гипотезы и мифы в физической теории. 1972
Последний раз редактировалось grigoriy 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Приколист
Сообщений: 4
Зарегистрирован: 02 сен 2013, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение Приколист » 06 сен 2013, 01:28

Немного математики.

Формула для расчёта времени движения луча в эфире (без учёта лоренцевого сжатия), в аналитическом виде:
Изображение
Где l - длина пути, v - скорость движения установки относительно эфира, альфа - угол между лучом, и вектором скорости движения установки относительно эфира.
Нулевым считается угол, при котором луч и установка движутся относительно эфира сонаправленно.
Не трудно заметить, что при углах 0, 90, 180 градусов получаются всем известные Изображение, Изображение, Изображение
Дальше остаётся просто просчитать на компьютере интересующие нас варианты.
Для наглядности и уменьшения трудоёмкости расчётов лучше воспользоваться какой-нибудь программой типа Excel.

Сначала был сделан расчёт для классического опыта Майкельсона (ещё раз подчеркну, что это - без учёта лоренцевого сжатия).
Поскольку в моём опыте от первого ПЗ до второго луч проходит примерно 1,5 метра, то и опыт М. рассчитывался для плеч длиной 0,75 метра (туда-обратно - 1,5).
Результаты таковы:
Изображение
Сдвиг весьма невелик.
Потому и неудивительно, что Майкельсон впоследствии увлёкся гигантоманией.
Хотя обнаружить этот сдвиг было бы вполне возможно, если бы не лоренцево сжатие.

После этого был сделан расчёт для моей установки.
Путь верхнего луча состоит из 3 отрезков:
(альфа=135;l=0,3)+(альфа=0;l=0,9)+(альфа=-135;l=0,3)
Путь нижнего луча состоит из 3 отрезков:
(альфа=0;l=0,6)+(альфа=180;l=0,5)+(альфа=0;l=0,4)
Результаты расчётов таковы:
Изображение

Как нетрудно заметить, максимально возможный сдвиг по фазе при идеальном раскладе превышает 9 длин волны!
То есть данный вариант установки более, чем в 300 раз эффективнее классического интерферометра Майкельсона такого же размера, и по сути своей равноценен и.М. с длиной плеч, равной 240 метров.
И это - без учёта лоренцева сжатия.
С учётом этого сжатия установка М. вообще становится абсолютно бесполезной, и в принципе своём неспособной зафиксировать движение сквозь эфир.
А на данную установку лоренцево сжатие влияет весьма несущественно.

Стоит отметить, что идеальные 30км/с бывают крайне редко.
Как правило, вертикальная составляющая скорости движения сквозь эфир оказывается весьма значительной.
И типичная горизонтальная скорость при экспериментах оказывается равной 10-20км/с, поэтому и сдвиг оказывается не столь значительным.
Получаемые экспериментальные данные великолепно согласуются с приведёнными расчётами.

=================

Не менее важна и другая часть расчётов.
Как зависит степень сдвига фаз, при повороте установки на одинаковый угол, в зависимости от направления относительно эфира?
Расчёт делался для поворота с шагом 15 градусов.
Результаты расчёта:

Изображение

То есть, согласно расчётам, при равномерном вращении от направления вдоль эфира скорость сдвига фаз постепенно увеличивается, достигает максимума, потом уменьшается до нуля, после чего происходит сдвиг в обратную сторону, по той же схеме.

Именно такая картина сдвига и наблюдается в реальности.
Именно это и поразумевалось, когда говорилось, что сдвиг картины зависит от направления установки по сторонам света.

Приведённые расчёты позволяют теперь уже со стопроцентной уверенностью считать существование эфира абсолютно доказанным.
Последний раз редактировалось Приколист 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
grigoriy
Сообщений: 11916
Зарегистрирован: 18 ноя 2009, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение grigoriy » 06 сен 2013, 12:05

Приколист!
Ну положили вы доску на колени, а на неё лазерную указку (Майкельсону и не снилась!),
ну подтвердили с помощью интерференционной картины, что колени у вас трясутся...
А нам что - смеяться или плакать?
Последний раз редактировалось grigoriy 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
grigoriy
Сообщений: 11916
Зарегистрирован: 18 ноя 2009, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение grigoriy » 07 сен 2013, 14:49


Ожидаемого смещения полос никто не видел (из честных экспериментаторов), его можно было
представить только априори
Моё "низкообразованное априори" представляет картинку, в которой положение оси симметрии
интерференционной картины неподвижно, а левая и правая части зеркально-симметрично
гуляют относительно оси симметрии
.
На видиках я вижу только вышеупомянутую дрожь в коленках - интерференционная картинка
гуляет целиком.

Али как?
Последний раз редактировалось grigoriy 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

М_Сергей П
Сообщений: 930
Зарегистрирован: 15 авг 2012, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение М_Сергей П » 07 сен 2013, 16:08

У нас есть работа с баллистическим гальванометром. Он почти "вмурован" в стенку 1.5 м толщиной и всё равно трясётся. Напротив стенки дорога, только для легковых...
Последний раз редактировалось М_Сергей П 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Аватар пользователя
Andrew58
Сообщений: 8961
Зарегистрирован: 20 янв 2009, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение Andrew58 » 07 сен 2013, 16:21

Все эти претензии по поводу точности эксперимента имеют обоснование. ТС не предоставил никаких дополнительных сведений о возможных погрешностях эксперимента - следовательно, результаты эксперимента ничтожны. Точка. Подпись.
Последний раз редактировалось Andrew58 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test

Ponomarev
Сообщений: 10
Зарегистрирован: 15 сен 2013, 21:00

Ошибка Майкельсона, в чём она заключалась

Сообщение Ponomarev » 16 сен 2013, 17:12

Pyotr писал(а):Source of the post
Если это не "прикол", пишите статью в "Nature" и готовьте Нобелевскую речь.


Почему бы и нет?
Последний раз редактировалось Ponomarev 28 ноя 2019, 06:53, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test


Вернуться в «Физика»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 6 гостей