Фактически на экране наблюдается система светлых и темных полосз светлые полосы — там, где волны, отраженные от зеркал Б и В, имеют одинаковую фазу, темные — там, где их фаза противоположна. Фаза волны зависит от того, сколько колебаний укладывается на ее пути. Колебаний уложится тем меньше, чем быстрее распространяется волна. Поэтому если время распространения волны по некоторому пути изменится, волна будет проходить в другой фазе. Опыт Майкельсона поставлен в предположении, что свет распространяется с различной скоростью вдоль движения Земли и под углом к нему. Поэтому при повороте прибора на 45° ожидалось, что волны будут приходить на экран в других фазах, а следовательно, система светлых и темных полос переместится. Опыт, иными словами, построен на улавливании разностного эффекта, что неизмеримо легче, чем обнаружить эффект абсолютный.
В 1887 году[2] Майкельсон и Морли произвели описанный опыт с необходимой точностью и получили определенно отрицательный результат. Полосы не смещались. Таким образом, скорость света в пустоте не складывается ни с какой другой скоростью. Относительно любого тела она равна одной и той же величине — 300 000 км/сек.
В то время физики еще не понимали, что максвелловская электродинамика сделала эфир просто ненужным архаизмом. Именно эфиру попытались приписать отрицательный результат опыта Майкельсона: предположили, что, двигаясь «сквозь эфир», все тела, и в частности Земля, сокращаются как раз настолько, чтобы компенсировать эффект сложения скоростей. Учитывая это воображаемое сокращение, можно было вывести формулы сложения наблюдаемых скоростей, которые согласуются и с опытом Майкельсона и с опытом Физо. Эти формулы сохранились и в теории относительности, но приобрели в ней совсем другой смысл.
Необходимость иного толкования опыта Майкельсона выяснялась по мере развития электронной теории, т. е. электродинамики элементарного заряда. Идея атомности электрического заряда существовала в физике задолго до того. Она непосредственно подтверждалась фарадеевскими законами электролиза, согласно которым заряд, прошедший через электролит, пропорционален химическому эквиваленту выделенного вещества. Но отсюда еще очень далеко до электронной теории, призванной объяснять все свойства элементарного заряда, в том числе его поведение как механической частицы.
В этом пункте выявилась недостаточность ньютоновской механики в применении к электронам. Потребовался полный пересмотр основ механики, включая и такие привычные определения, какие давались пространству и времени. Здесь имеются в виду не отвлеченные философские определения, а чисто физические, связанные со способом измерения определяемой величины: времени — по часам и длин в пространстве с помощью твердых масштабов. Никаких других определений физическая наука не знает.
Почему же ньютоновская механика не может быть в общем случае применима к движению элементарных электрических зарядов? Потому, что заряды действуют друг на друга не непосредственно, а через создаваемое ими электромагнитное поле. Это действие передается не мгновенно, а, как уже указывалось, с конечной скоростью. Механика элементарных, зарядов должна относиться не к дальнодействию, а к близкодействию, иначе говоря, должна трактовать само поле как реальный объект наравне с зарядами. Между тем механика Ньютона формулируется для точечных масс.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.