String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: What Waves Light Waves? Searching for the Ether

Что волнит световые волны? Поиск эфира.

Swarlz 29.06.14 в 11:39

Во второй половине 19го столетия, физики искали загадочный эфир — посредник, как они считали, который существовал для световых волн, по котором они распространяются.

Swarlz 29.06.14 в 11:44

Их неспособность обнаружить этот эфир, несмотря на хорошие эксперименты, как минимум разочаровывала.

Swarlz 29.06.14 в 11:47

Их неудача проложила путь для Эйнштейновского объяснения в форме теории относительности.

Swarlz 29.06.14 в 11:49

Как я и объясняю в главе 5, волны должны были распространятся через посредника, субстанцию, которая на самом деле делала рябь.

Swarlz 30.06.14 в 21:25

Световые волны распространяются через "пустое пространство" вакуума (место без воздуха или какой-либо другой материи), так что физиками был предсказан световой эфир, который должен везде существовать и быть что-то вроде субстанции, с которой ученые никогда прежде не сталкивались.

Swarlz 01.07.14 в 20:38

Другими словами, "пустое пространство" не было (в представлении времени) на самом деле пустым, потому что оно содержало эфир.

Swarlz 01.07.14 в 20:39

Однако, некоторые вещи могли быть предсказаны касаемо эфира.

Swarlz 01.07.14 в 20:41

Например, если присутствовал посредник для света, то свет перемещался через него, подобно пловцу, плывущему по воде.

Swarlz 01.07.14 в 20:44

И, подобно пловцу, когда направление совпадает с течением воды, свет должен распространятся немного быстрее, нежели когда пловец пытается плыть против течения.

Swarlz 01.07.14 в 20:48

Это не означает, что сам эфир перемещался.

Swarlz 01.07.14 в 20:50

Даже если эфир был полностью неподвижен, Земля двигалась в эфире, что, в сущности, тоже самое.

Eva_tj 19.07.14 в 07:35

Если вы идёте сквозь неподвижный водоём, то ощущаете в основном то же самое, как если бы вы шли на месте, а вода текла вокруг вас.

Eva_tj 19.07.14 в 07:36

(На самом деле, сейчас есть небольшие бассейны, которые используют именно этот принцип.

Eva_tj 19.07.14 в 07:38

Вы можете часами плавать в бассейне, который в длину всего в несколько футов.

Eva_tj 19.07.14 в 07:38

Поскольку в нём нагнетается сильное течение, вы плывёте против него и остаётесь на месте.)

Eva_tj 19.07.14 в 07:54

Физики хотели построить эксперимент, организованный на этой концепции, чтобы проверить путешествует ли свет в разных направлениях с разной скоростью.

Eva_tj 19.07.14 в 08:10

Этот вид изменения поддержал бы идею, что свет проходит сквозь эфирную среду.

Eva_tj 19.07.14 в 08:21

В 1881 году физик Абрахам Микельсон создал устройство, названное интерферометром и разработанное именно для этого эксперимента.

Eva_tj 19.07.14 в 08:23

С помощью своего коллеги, Эдварда Морли, в 1887 году он улучшил конструкцию и точность устройства.

Eva_tj 19.07.14 в 08:26

Интерферометр Микельсона-Морли показан на рисунке 6-1.

Eva_tj 19.07.14 в 08:26

Рисунок 6-1. Интерферометр Микельсона-Морли посылает лучи света по двум разным путям, встречающимся на экране.

Eva_tj 19.07.14 в 08:28

Интерферометр использовал зеркала, которые лишь частично были отражающими. Таким образом, они позволяли половине света проходить сквозь них, а половину отражали.

Eva_tj 19.07.14 в 08:40

Зеркала на интерферометре были установлены под углом, деля единый пучок света так, что он в итоге шёл двумя разными путями.

Eva_tj 19.07.14 в 09:11

Траэктории шли перпендикулярно друг другу, но в конце они попадали на один экран.

Eva_tj 19.07.14 в 09:13

В 1887 году Микельсон и Морли провели серию тестов с улучшенным интерферометром, чтобы обнаружить эфир.

Eva_tj 19.07.14 в 09:14

Они полагали, что свет, идущий по одному из этих путей должен быть немного быстрее, чем свет, идущий по другому пути, потому что один из них будет идти с эфиром или против него, а другой путь будет перпендикулярен эфиру.

Eva_tj 19.07.14 в 09:18

Когда свет доходит до экрана, каждый луч проходит одинаковое расстояние.

Eva_tj 19.07.14 в 09:19

Если один луч прошёл с немного отличной скоростью, то оба луча были бы немного не в фазе друг с другом, что показало бы отличительный пример волновой интерференции – на экране появились бы светлые и тёмные области.

Eva_tj 19.07.14 в 10:43

Не имело значения сколько раз Микельсон и Морли проводили эксперимент, они так и не нашли различия в скорости для двух пучков света.

Eva_tj 19.07.14 в 10:45

Они всегда получали ту же скорость – приблизительно 670 миллионов миль в час, независимо от направления движения света.

Eva_tj 19.07.14 в 10:46

Физики не сразу отклонили эфирную модель. Вместо этого они (включая Микельсона и Морли) сочли эксперимент неудачным, не смотря на то, что он должен был сработать, если бы там был эфир.

Eva_tj 19.07.14 в 10:49

В 1900 году, когда лорд Кельвин произнёс свою речь о "двух тёмных облаках", прошло уже 13 лет невозможности обнаружить движение эфира, но всё ещё предполаголось, что он существовал.

Eva_tj 19.07.14 в 10:55

Иногда учёные неохотно отказываются от теории, которой они посвятили годы, даже если доказательства оборачиваются против них – то, что как верят критики теории струн, может происходить и прямо сейчас в сообществе физиков-теоретиков.

Eva_tj 19.07.14 в 10:57