Валерій Петров
У своїй праці "До електродинаміки рухомих середовищ» А. Ейнштейн вказав, що поширенню принципу відносності на оптику і електродинаміку сприяли і «невдалі спроби виявити рух Землі відносно« світлоносний середовища ». Ейнштейн ніколи не вказував, які саме досліди він мав на увазі. Поява спеціальної теорії відносності (СТО) багатьма фізиками було розцінено як спроба пояснення негативного результату саме досвіду Майкельсона - Морлі, в якому, як вважають, питання про рух Землі відносно ефіру був поставлений в найбільш прямій формі. Ця версія вкоренилася в літературі, зокрема, у навчальній: дуже зручно методично виводити СТО з досвіду Майкельсона - Морлі.
Відомо, що при постановці свого досвіду в 1881р. Майкельсон вважав час T ┴ руху променя світла від джерела світла (напівпрозорого дзеркала) до відбивача і назад в напрямку, перпендикулярному руху приладу, рівним 2L / c. Однак при постановці цього ж досвіду в 1887р. він прийняв T ┴ = 2L / c / √ (1-v ² / c ²), надавши тим самим велику послугу теорії, яку сам згодом назвав чудовиськом.
Як описує У. І. Франкфурт в [1], «Нові можливості підвищення точності дослідів типу Майкельсона з'явилися зі створенням квантових генераторів. Шамір і Р. Фокс повторили досвід Майкельсона з одним лазером. В обидва плеча інтерферометра були введені скляні стержні однакової довжини. Досвід показав відсутність ефірного вітру зі швидкістю, що перевищує 6,6 км / с ». Так як очікувана швидкість ефірного вітру в цьому досвіді, як і в досвіді Майкельсона - Морлі повинна була бути не менше 30км / с, результати досвіду Шаміра і Фокса слід визнати нульовими.
У цьому досвіді, очевидно, світло рухається всередині скляних стрижнів. У системі координат, пов'язаної з ефіром, скляні стержні рухаються в напрямку руху інтерферометра. Відповідно, і світло, що рухається всередині цих стержнів, також зміщується в напрямку руху інтерферометра. У цьому випадку швидкість світла, що рухається всередині стрижня в перпендикулярному напрямку, виявляється рівною √ (c ²-v ²), а шлях, який проходить кожен імпульс світла, рівним √ (L ² - (vt) ²) (рис.1). Тоді час t руху променя світла від напівпрозорого дзеркала до відбивача в перпендикулярному напрямку виявляється рівним L / c, а час T ┴ = 2t = 2L / c.
Рис.1. Система координат, пов'язана з ефіром а) трикутник швидкостей, б) трикутник відстаней
У цьому випадку, якщо скорочення довжини одного з плечей приладу дійсно має місце, коефіцієнт скорочення довжини повинен бути прийнятий рівним 1-v ² / c ², а не √ (1-v ² / c ²) як це випливає з перетворень Лоренца-Ейнштейна. Таким чином, стосовно цього досвіду перетворення Лоренца-Ейнштейна не мають ніякого фізичного сенсу.
Припустимо тепер, що, як це випливає із СТО, не існує ніякої середовища, що заповнює весь світовий простір, щодо якої інтерферометр рухається з деякою швидкістю, що дорівнює, принаймні, орбітальної швидкості Землі. У цьому випадку T | | дорівнюватиме T ┴ = 2L / c. Однак якщо скорочення довжини одного з плечей дійсно має місце, тоді T | | вже не буде так само T ┴ саме внаслідок скорочення довжини, так як з урахуванням скорочення довжини плеча, паралельного руху інтерферометра, час T | | виявляється рівним 2L / c / √ ( 1-v ² / c ²), тоді як час T ┴ як і раніше одно 2L / c.
Таким чином, ні гіпотеза Лоренца про скорочення довжини одного з плечей інтерферометра, ні СТО Ейнштейна не в змозі пояснити нульовий результат досвіду Шаміра і Фокса.
Як показали досліди Ейхенвальда з обертовими дисками, тверді тіла непроникні для зовнішнього по відношенню до них ефіру, внаслідок чого «ефірний вітер», обумовлений рухом таких тіл, всередині цих тіл не виникає. Свого часу Міллер, відомий своїм досвідом, виконаним на горі Маунт-Вільсон, зазначав екранує властивість металевих покриттів по відношенню до ефіру [3]. Фізичну інтерпретацію явища екранування запропонував В. А. Ацюковскій, пояснивши це явище наявністю на поверхні металів шару Фермі [4]. Відомо, що існування такого шару обумовлено електромагнітним взаємодією між атомами й молекулами металів. Відомо також, що і між молекулами рідин і газів при ненульовий їх в'язкості також існує електромагнітне взаємодію. Таким чином, не тільки метали і, взагалі, будь-які тверді речовини, але також і будь-які рідини і гази при ненульовий їх в'язкості непроникні для зовнішнього по відношенню до них ефіру. Тому всередині рухомих рідин або газів при ненульовий їх в'язкості, так само як і всередині твердих тіл, «ефірний вітер», обумовлений їх рухом, не виникає, отже, не може бути виявлений ніякими дослідами саме через його повної відсутності. Як правильно зауважив Ацюковскій, «... це все одно, що намагатися виміряти вітер, який дме на вулиці, дивлячись на анемометр, встановлений в щільно закупореній кімнаті »[5]. Правда, Ацюковскій поширює цей висновок лише на метали, тоді як його потрібно поширити на будь-які тверді тіла, рідини і гази при їх ненульовий в'язкості.
Таким чином, усередині рухомих скляних стрижнів «ефірний вітер», обумовлений їх рухом, не виникає, тому T ┴ в досвіді Шаміра і Фокса виявляється рівним T | | = 2L / c. Саме в цьому і полягає єдино правильне пояснення нульового результату розглянутого досвіду.
Список літератури
Франкфурт У.И. Оптика рухомих середовищ і спеціальна теорія відносності. Ейнштейнівської збірка 1977, М.: Наука, 1980.
Shamir J., FoxR. A new experimental test of special relativity. Nuov. Cim., 1969, 62B, p.258 ... 264.
Miller DCThe ether-drift experiment of 1925 at Mount Wilson. Science. 1926, LXIII, № 1635, p.433 ... 443.
Ацюковскій В.А. Загальна ефіродінамікі. Моделювання структур речовини і полів на основі уявлень про газоподібному ефірі. М.: Вища школа, 1993.
Ефірний вітер. СБ ст. під ред. д.т.н. В. А. Ацюковскій. М. Вища школа, 1993.