Michelson və Morley təcrübəsi
Pendahuluan
19-cu əsrin sonlarında işıq saçan efir və ya sadəcə "efir" anlayışı fiziklər arasında məşhur idi. Efirin kainata nüfuz edən və işığın yayılması üçün mühit təmin edən görünməz bir mühit olduğuna inanılırdı, necə ki, hava səs dalğaları üçün mühit təmin edir. 1887-ci ildə aparılan Mişelson və Morli təcrübəsi bu efirin mövcudluğunu aşkar etməyi hədəfləyirdi. Onların nəticələri təkcə efir anlayışına şübhə ilə yanaşmadı, həm də Albert Eynşteynin xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin inkişafına yol açdı. Bu məqalədə Mişelson və Morli təcrübəsinin tarixi, metodologiyası, nəticələri və təsiri nəzərdən keçiriləcək.
Latar Belakang
Mayklson və Morlinin təcrübələrindən əvvəl bir çox aparıcı fiziklər işığın digər mexaniki dalğalar kimi yayılması üçün bir mühit tələb etdiyinə inanırdılar. Efirin bu anlayışı işığın xüsusiyyətlərini, o cümlədən vakuum vasitəsilə yayılmasını izah etmək üçün zəruri hesab olunurdu.
Lakin efirin mövcudluğunu dəstəkləyən heç bir eksperimental dəlil yox idi. Buna görə də, Albert A. Michelson və Edward W. Morley, Michelson tərəfindən hazırlanmış bir cihaz olan interferometrdən istifadə edərək Yerin efirdəki hərəkətini aşkar etməyə çalışdılar.
Metodologiya
Michelson İnterferometri
Mayklson və Morlinin istifadə etdiyi interferometr yarımkeçirici güzgüyə işıq yayan bir işıq mənbəyindən ibarət idi. Bu işıq iki perpendikulyar şüaya bölünür və hər bir yolda yerləşdirilmiş güzgülər tərəfindən geri əks olunurdu. Daha sonra iki şüa yenidən birləşərək müşahidə edilə bilən interferensiya nümunəsi əmələ gətirirdi.
Bu interferometr işıq şüasının keçdiyi yol uzunluğundakı kiçik dəyişikliklərə çox həssasdır, ona görə də Yerin efirdəki hərəkətindən qaynaqlanan fərqləri aşkar edə bilməlidir.
Eksperimental prosedur
Michelson və Morley laboratoriyalarında bir interferometr qurdular və iki işıq şüasını istiqamətləndirdilər: biri Yerin efirdən hərəkət istiqamətinə paralel (fərz etdilər), digəri isə həmin istiqamətə perpendikulyar idi. Onlar fərziyyə irəli sürdülər ki, əgər efir mövcud olsaydı, Yerin efirdən hərəkəti iki işıq şüası üçün səyahət vaxtında fərq yaradacaq və bu da interferensiya modelində ölçülə bilən bir dəyişikliyə səbəb olacaq.
Yer kürəsinin efirə nisbətən mövqeyindəki dəyişiklikləri nəzərə almaq üçün il ərzində dəfələrlə təkrarlanan interferometrin müxtəlif istiqamətləri ilə təcrübələr aparıldı.
Eksperimental Nəticələr
Dəqiq ölçmələr apardıqdan sonra, Michelson və Morley müşahidə edilən müdaxilə nümunələrində heç bir əhəmiyyətli fərq tapmadılar. Bu nəticə, Yerin efirə nisbətən heç bir aşkar edilə bilən hərəkətinin olmadığını göstərdi və bu da onların ilkin fərziyyəsinə ziddir.
Bu təcrübənin nəticəsi sıfır nəticə kimi tanınır, çünki efirin mövcudluğuna dair heç bir dəlil təqdim etməmişdir. Bu nəticə o dövrdə bir çox alimi təəccübləndirdi və fizika tarixinin ən məşhur təcrübələrindən birinə çevrildi.
Təsirlər və Reaksiyalar
Efir Nəzəriyyəsinə Təsir
Maykelson və Morlinin efiri aşkar edə bilməməsi bu mühitin mövcudluğuna ciddi şübhə yaratdı. Sıfır nəticələri izah etmək üçün bir çox nəzəriyyələr irəli sürüldü, o cümlədən fiziklər Corc FitzGerald və Hendrik Lorentz tərəfindən Yerə bağlı efir anlayışı və ya uzunluq daralması.
Lorentz-FitzGerald daralması
FitzGerald və Lorentz, efirdən keçən cisimlərin hərəkət istiqamətində uzunluq daralmasına məruz qaldığını və beləliklə, hər iki interferometr yolunda işığın hərəkət müddətlərinin bərabərləşdiyini irəli sürdülər. Lorentz-FitzGerald daralma hipotezi kimi tanınan bu nəzəriyyə, efir anlayışını müvəqqəti olaraq xilas edən ad hoc izahat verdi.
Nisbilik Nəzəriyyəsinə Töhfələr
Mayklson və Morlinin təcrübələrinin nəticələrindən xəbərdar olan Albert Eynşteyn 1905-ci ildə xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini inkişaf etdirdi. Bu nəzəriyyə, vakuumdakı işığın sürətinin sabit və nisbi hərəkətindən asılı olmayaraq bütün müşahidəçilər üçün eyni olduğunu irəli sürərək efirə olan ehtiyacı aradan qaldırdı. Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi, efir mühitinə ehtiyac olmadan Mayklson və Morlinin təcrübələrinin nəticələri üçün ardıcıl və zərif bir izahat təmin etdi.
Təcrübənin əhəmiyyəti
Mayklson və Morlinin təcrübəsi fizika tarixində böyük bir dönüş nöqtəsi oldu. Bu təcrübənin bəzi əsas əhəmiyyəti bunlardır:
1. Efir Konsepsiyasına Etiraz:
Bu təcrübə efirin mövcudluğuna qarşı güclü dəlillər təqdim etdi və alimləri işıq və elektromaqnit dalğaları nəzəriyyəsinin əsaslarını yenidən düşünməyə məcbur etdi.
2. Nisbilik nəzəriyyəsinin inkişafını təşviq edin:
Bu təcrübənin sıfır nəticəsi Eynşteyni məkan və zaman anlayışımızı inqilab edən xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini inkişaf etdirməyə sövq edən amillərdən biri idi.
3. Eksperimental Metodologiya:
Michelson tərəfindən hazırlanmış interferometrik metod, 2015-ci ildə LIGO interferometri tərəfindən cazibə dalğalarının aşkarlanması da daxil olmaqla, bir çox digər elmi təcrübələrdə istifadə olunmağa davam edir.
Nəticə
Mişelson və Morli təcrübəsi fizika tarixində ən vacib təcrübələrdən biridir. Efirin mövcudluğunu sınaqdan keçirməklə və sıfır nəticə əldə etməklə, bu təcrübə o dövrün hakim elmi paradiqmasına meydan oxudu və Eynşteynin xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin inkişafına yol açdı. Bu təcrübənin nəticələri təkcə işığın və onun yayılma mühitinin anlayışımızın təməlini sarsıtmaqla yanaşı, həm də bizi kainatın müasir anlayışımıza yaxınlaşdıran nəzəri fizikada böyük bir dəyişikliyə səbəb oldu.
Bu təcrübə bizə elmdə eksperimental yoxlamanın vacibliyini və gözlənilməz nəticələrin elmi anlayışda böyük irəliləyişlərə necə səbəb ola biləcəyini xatırladır. Efirə olan ehtiyacı aradan qaldırmaqla, Mişelson və Morlinin təcrübəsi fizikada bu günə qədər davam edən yeni bir dövrün başlanğıcına kömək etdi.
