Eksperyment Michelsona-Morleya był próbą zmierzenia ruch Ziemi przez świetlisty eter. Choć często nazywane eksperymentem Michelsona-Morleya, tak naprawdę odnosi się do serii eksperymentów przeprowadzonych przez Albert Michelson w 1881 r., A następnie ponownie (z lepszym sprzętem) na Case Western University w 1887 r. Wraz z chemikiem Edwardem Morley. Chociaż ostateczny wynik był negatywny, klucz eksperymentu polegał na tym, że otworzył drzwi do alternatywnego wyjaśnienia dziwnego falowego zachowania światła.
Jak miało to działać
Pod koniec XIX wieku dominującą teorią działania światła było to, że była to fala energii elektromagnetycznej z powodu eksperymentów takich jak Eksperyment Younga z podwójną szczeliną.
Problem polega na tym, że fala musiała przejść przez jakiś rodzaj medium. Coś musi tam być, aby wykonać falowanie. Wiadomo było, że światło przemieszcza się w przestrzeni kosmicznej (która według naukowców jest próżnią), a można nawet stworzyć komorę próżniową i świecą przez nią światło, więc wszystkie dowody jasno wskazują, że światło może przemieszczać się przez region bez powietrza lub innej materii.
Aby obejść ten problem, fizycy postawili hipotezę, że istnieje substancja wypełniająca cały wszechświat. Nazwali tę substancję świetlistym eterem (lub czasem świetlistym eterem, choć wydaje się, że to tylko rodzaj rzucania pretensjonalnie brzmiących sylab i samogłosek).
Michelson i Morley (prawdopodobnie głównie Michelson) wpadli na pomysł, że powinieneś być w stanie zmierzyć ruch Ziemi przez eter. Eter był zwykle uważany za nieruchomy i statyczny (z wyjątkiem, oczywiście, wibracji), ale Ziemia poruszała się szybko.
Zastanów się, kiedy zawiesisz rękę na oknie samochodu podczas jazdy. Nawet jeśli nie wieje wiatr, robi to twój własny ruch wydać się wietrzny. To samo powinno być prawdą dla eteru. Nawet jeśli stał nieruchomo, ponieważ Ziemia się porusza, wówczas światło, które idzie w jednym kierunku, powinno poruszać się szybciej wraz z eterem niż światło, które idzie w przeciwnym kierunku. Tak czy inaczej, o ile istniał jakiś ruch między eterem a Ziemią, powinien stworzyć skuteczny „eterowy wiatr”, który miałby albo popychał lub utrudniał ruch fali świetlnej, podobnie jak pływak porusza się szybciej lub wolniej w zależności od tego, czy porusza się razem z obecny.
Aby przetestować tę hipotezę, Michelson i Morley (znowu głównie Michelson) zaprojektowali urządzenie, które rozdzieliło wiązkę światła i odbił go od luster, tak że poruszał się w różnych kierunkach i ostatecznie trafiał w to samo cel. Zasada działania polegała na tym, że jeśli dwie wiązki pokonywały tę samą odległość wzdłuż różnych ścieżek przez eter, powinny poruszać się z różnymi prędkościami i dlatego, gdy uderzą w końcowy ekran docelowy, wiązki światła będą nieco ze sobą niefazowe, co stworzy rozpoznawalny ingerencja wzór. Dlatego to urządzenie stało się znane jako interferometr Michelsona (pokazany na rysunku u góry tej strony).
Wyniki
Wynik był rozczarowujący, ponieważ nie znaleźli absolutnie żadnych dowodów na względne odchylenie ruchu, którego szukali. Wydawało się, że światło porusza się z dokładnie taką samą prędkością, bez względu na to, jaką ścieżkę podąża wiązka. Wyniki te zostały opublikowane w 1887 r. Innym sposobem interpretacji wyników w tym czasie było założenie, że eter był w jakiś sposób połączony na ruch Ziemi, ale tak naprawdę nikt nie mógł wymyślić modelu, który pozwoliłby na to, aby to zrobić sens.
W rzeczywistości w 1900 roku brytyjski fizyk Lord Kelvin zasłynął, że wynik ten był jedną z dwóch „chmur” zagrażało to całkowicie kompletnemu zrozumieniu wszechświata, z ogólnym oczekiwaniem, że zostanie on rozwiązany w stosunkowo krótkim czasie.
Zajmie to prawie 20 lat (i pracy Albert Einstein), aby naprawdę pokonać przeszkody koncepcyjne potrzebne do całkowitego porzucenia modelu eteru i przyjęcia obecnego modelu, w którym światło wykazuje dualność falowo-cząsteczkowa.
Źródło
Znajdź pełny tekst ich pracy opublikowanej w wydaniu z 1887 r American Journal of Science, zarchiwizowane online w Strona internetowa AIP.