მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტი
პენდაჰულუანი
მე-19 საუკუნის ბოლოს ფიზიკოსებს შორის პოპულარული იყო მანათობელი ეთერის, ანუ უბრალოდ „ეთერის“ კონცეფცია. ეთერი უხილავ გარემოდ მიიჩნეოდა, რომელიც სამყაროში ვრცელდებოდა და სინათლის გავრცელების საშუალებას წარმოადგენდა, ისევე როგორც ჰაერი ბგერითი ტალღებისთვის გარემოს ქმნის. 1887 წელს ჩატარებული მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტი ამ ეთერის არსებობის აღმოჩენას ისახავდა მიზნად. მათმა შედეგებმა არა მხოლოდ ეთერის კონცეფცია ეჭვქვეშ დააყენა, არამედ ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის შემუშავებას შეუწყო ხელი. ეს სტატია განიხილავს მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტის ფონს, მეთოდოლოგიას, შედეგებსა და გავლენას.
ლატარ ბელაქანგი
მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტებამდე, ბევრი წამყვანი ფიზიკოსი თვლიდა, რომ სინათლეს გავრცელებისთვის, სხვა მექანიკური ტალღების მსგავსად, გარემო სჭირდებოდა. ეთერის ეს კონცეფცია აუცილებლად ითვლებოდა სინათლის თვისებების ასახსნელად, მათ შორის მისი ვაკუუმში გავრცელებისთვის.
თუმცა, ეთერის არსებობის დამადასტურებელი ექსპერიმენტული მტკიცებულება არ არსებობდა. ამიტომ, ალბერტ ა. მიკელსონმა და ედვარდ ვ. მორლიმ სცადეს დედამიწის მოძრაობის დაფიქსირება ეთერში ინტერფერომეტრის გამოყენებით, მოწყობილობისა, რომელიც თავად მიკელსონმა შეიმუშავა.
მეთოდოლოგია
მიკელსონის ინტერფერომეტრი
მიკელსონისა და მორლის მიერ გამოყენებული ინტერფერომეტრი შედგებოდა სინათლის წყაროსგან, რომელიც სინათლეს ასხივებდა ნახევრადგამტარ სარკეზე. ეს სინათლე იყოფა ორ პერპენდიკულარულ სხივად და უკან აირეკლება თითოეულ გზაზე განთავსებული სარკეებით. შემდეგ ორი სხივი ხელახლა გაერთიანდა და შექმნა დაკვირვებადი ინტერფერენციული ნიმუში.
ეს ინტერფერომეტრი ძალიან მგრძნობიარეა სინათლის სხივის მიერ გავლილი გზის სიგრძის მცირე ცვლილებების მიმართ, ამიტომ მას უნდა შეეძლოს ეთერში დედამიწის მოძრაობით გამოწვეული განსხვავებების აღმოჩენა.
ექსპერიმენტული პროცედურა
მიკელსონმა და მორლიმ თავიანთ ლაბორატორიაში დაამონტაჟეს ინტერფერომეტრი და მიმართეს ორი სინათლის სხივი, ერთი პარალელურად დედამიწის ეთერში მოძრაობის მიმართულებასთან (როგორც მათ ვარაუდობდნენ), ხოლო მეორე პერპენდიკულარულად ამ მიმართულებასთან. მათ გამოთქვეს ჰიპოთეზა, რომ თუ ეთერი არსებობდა, დედამიწის ეთერში მოძრაობა გამოიწვევდა ორი სინათლის სხივის გადაადგილების დროის სხვაობას, რაც ინტერფერენციის ნიმუშის გაზომვად ცვლილებას გამოიწვევდა.
ინტერფერომეტრის სხვადასხვა ორიენტაციით ჩატარდა ექსპერიმენტები, რომლებიც წლის განმავლობაში მრავალჯერ განმეორდა დედამიწის ეთერთან მიმართებაში მდებარეობის ცვლილებების გათვალისწინებით.
ექსპერიმენტული შედეგები
დეტალური გაზომვების შემდეგ, მიკელსონმა და მორლიმ დაკვირვებულ ინტერფერენციულ ნიმუშებში მნიშვნელოვანი განსხვავება ვერ აღმოაჩინეს. ეს შედეგი მიუთითებდა, რომ დედამიწის მოძრაობა ეთერთან მიმართებაში არ შეინიშნებოდა, რაც ეწინააღმდეგებოდა მათ საწყის ჰიპოთეზას.
ამ ექსპერიმენტის შედეგს ნულოვანი შედეგის სახელით მოიხსენიებენ, რადგან ის ეთერის არსებობის დამადასტურებელ მტკიცებულებას არ იძლეოდა. ამ შედეგმა იმ დროის ბევრი მეცნიერი გააკვირვა და ფიზიკის ისტორიაში ერთ-ერთ ყველაზე ცნობილ ექსპერიმენტად იქცა.
შედეგები და რეაქციები
გავლენა ეთერის თეორიაზე
მიკელსონისა და მორლის მიერ ეთერის აღმოჩენის უუნარობამ სერიოზული ეჭვი შეიტანა ამ გარემოს არსებობაში. ნულოვანი შედეგების ასახსნელად მრავალი თეორია წამოაყენეს, მათ შორის დედამიწასთან დაკავშირებული ეთერის კონცეფცია ან სიგრძის შეკუმშვის კონცეფცია, რომელსაც ფიზიკოსები ჯორჯ ფიცჯერალდი და ჰენდრიკ ლორენცი აყალიბებდნენ.
ლორენც-ფიცჯერალდის შეკუმშვა
ფიცჯერალდმა და ლორენცმა ივარაუდეს, რომ ეთერში მოძრავი ობიექტები განიცდიან სიგრძის შეკუმშვას მათი მოძრაობის მიმართულებით, რითაც სინათლის გადაადგილების დრო ორივე ინტერფერომეტრის ტრაექტორიაზე გათანაბრდება. ამ თეორიამ, რომელიც ცნობილია როგორც ლორენც-ფიცჯერალდის შეკუმშვის ჰიპოთეზა, მოგვცა ad hoc ახსნა, რომელმაც დროებით შეინარჩუნა ეთერის კონცეფცია.
ფარდობითობის თეორიაში შეტანილი წვლილი
ალბერტ აინშტაინმა, რომელიც მიქსონისა და მორლის ექსპერიმენტების შედეგებს იცნობდა, 1905 წელს შეიმუშავა ფარდობითობის სპეციალური თეორია. ამ თეორიამ გამორიცხა ეთერის საჭიროება იმ პოსტულირებით, რომ სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში მუდმივი და ერთნაირია ყველა დამკვირვებლისთვის, მათი ფარდობითი მოძრაობის მიუხედავად. სპეციალურმა ფარდობითობამ მიქსონისა და მორლის ექსპერიმენტების შედეგების თანმიმდევრული და ელეგანტური ახსნა მოგვცა ეთერული გარემოს საჭიროების გარეშე.
ექსპერიმენტის მნიშვნელობა
მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტმა ფიზიკის ისტორიაში მნიშვნელოვანი გარდამტეხი მომენტი აღნიშნა. ამ ექსპერიმენტის რამდენიმე მნიშვნელოვანი დეტალი შემდეგია:
1. ეთერის კონცეფციის გამოწვევა:
ამ ექსპერიმენტმა ეთერის არსებობის წინააღმდეგ მყარი მტკიცებულებები მოგვაწოდა, რამაც მეცნიერები აიძულა, გადაეხედათ სინათლისა და ელექტრომაგნიტური ტალღების თეორიის საფუძვლებისთვის.
2. ფარდობითობის განვითარების წახალისება:
ამ ექსპერიმენტის ნულოვანი შედეგი იყო ერთ-ერთი ფაქტორი, რამაც აინშტაინი აიძულა შეემუშავებინა ფარდობითობის სპეციალური თეორია, რამაც რევოლუცია მოახდინა სივრცისა და დროის შესახებ ჩვენს გაგებაში.
3. ექსპერიმენტული მეთოდოლოგია:
მიკელსონის მიერ შემუშავებული ინტერფერომეტრიული მეთოდი კვლავ გამოიყენება მრავალ სხვა სამეცნიერო ექსპერიმენტში, მათ შორის 2015 წელს LIGO ინტერფერომეტრით გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენაში.
დასკვნა
მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტი ფიზიკის ისტორიაში ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ექსპერიმენტია. ეთერის არსებობის შემოწმებით და ნულოვანი შედეგის მიღებით, ამ ექსპერიმენტმა ეჭვქვეშ დააყენა იმ დროის გაბატონებული სამეცნიერო პარადიგმა და გზა გაუხსნა აინშტაინის მიერ სპეციალური ფარდობითობის თეორიის შემუშავებას. ამ ექსპერიმენტის შედეგებმა არა მხოლოდ შეარყია სინათლისა და მისი გავრცელების საშუალების შესახებ ჩვენი გაგების საფუძვლები, არამედ გამოიწვია მნიშვნელოვანი ცვლილება თეორიულ ფიზიკაში, რამაც სამყაროს თანამედროვე გაგებასთან მიგვიყვანა.
ეს ექსპერიმენტი გვახსენებს მეცნიერებაში ექსპერიმენტული დადასტურების მნიშვნელობას და იმას, თუ როგორ შეიძლება მოულოდნელმა შედეგებმა გამოიწვიოს სამეცნიერო გაგების მნიშვნელოვანი წინსვლა. ეთერის საჭიროების აღმოფხვრით, მიკელსონისა და მორლის ექსპერიმენტმა ხელი შეუწყო ფიზიკაში ახალი ეპოქის დაწყებას, რომელიც დღემდე გრძელდება.
