Майкельсон менен Морлинин эксперименти
Pendahuluan
19-кылымдын аягында физиктер арасында жарык берүүчү эфир же жөн гана "эфир" түшүнүгү кеңири тараган. Эфир ааламга сиңип, жарыктын таралышы үчүн аба сыяктуу эле чөйрөнү камсыз кылган көрүнбөгөн чөйрө деп эсептелген. 1887-жылы жүргүзүлгөн Майкельсон менен Морлинин эксперименти бул эфирдин бар экендигин аныктоого багытталган. Алардын жыйынтыктары эфир түшүнүгүнө гана шек келтирбестен, Альберт Эйнштейндин салыштырмалуулуктун атайын теориясынын өнүгүшүнө жол ачкан. Бул макалада Майкельсон менен Морлинин экспериментинин тарыхы, методологиясы, жыйынтыктары жана таасири каралат.
Латар Белаканг
Майкельсон менен Морлинин эксперименттерине чейин көптөгөн алдыңкы физиктер жарыктын таралышы үчүн башка механикалык толкундар сыяктуу эле чөйрө керек деп эсептешкен. Эфирдин бул түшүнүгү жарыктын касиеттерин, анын ичинде анын вакуум аркылуу таралышын түшүндүрүү үчүн зарыл деп эсептелген.
Бирок, эфирдин бар экенин тастыктаган эксперименталдык далилдер болгон эмес. Ошондуктан, Альберт А. Майкельсон жана Эдвард В. Морли Майкельсон өзү тарабынан иштелип чыккан интерферометрди колдонуп, Жердин эфир аркылуу кыймылын аныктоого аракет кылышкан.
Методология
Майкельсон интерферометри
Майкельсон менен Морли колдонгон интерферометр жарым өткөргүч күзгүгө жарык чыгаруучу жарык булагынан турган. Бул жарык эки перпендикулярдуу нурга бөлүнүп, ар бир жолго коюлган күзгүлөр менен кайра чагылдырылган. Андан кийин эки нур кайрадан биригип, байкалуучу интерференциялык үлгүнү түзгөн.
Бул интерферометр жарык нуру өткөн жолдун узундугундагы кичинекей өзгөрүүлөргө абдан сезгич, ошондуктан ал Жердин эфир аркылуу кыймылынан келип чыккан айырмачылыктарды аныктай алышы керек.
Эксперименталдык жол-жобо
Майкельсон менен Морли өздөрүнүн лабораториясында интерферометр орнотуп, эки жарык нурун багытташкан, бири Жердин эфир аркылуу кыймылынын багытына параллель (алар болжолдошкон), экинчиси ошол багытка перпендикуляр. Алар эгер эфир бар болсо, Жердин эфир аркылуу кыймылы эки жарык нурунун жүрүү убактысында айырмачылыкты жаратып, интерференция схемасында өлчөнө турган өзгөрүүгө алып келет деген гипотеза коюшкан.
Жердин эфирге карата абалындагы өзгөрүүлөрдү эске алуу үчүн жыл бою көп жолу кайталанган интерферометрдин ар кандай багыттары менен эксперименттер жүргүзүлдү.
Эксперименталдык жыйынтыктар
Майкельсон менен Морли кылдат өлчөөлөрдү жүргүзгөндөн кийин, байкалган интерференциялык үлгүлөрдө эч кандай олуттуу айырмачылыктарды табышкан эмес. Бул жыйынтык Жердин эфирге карата эч кандай байкалуучу кыймылы жок экенин көрсөтүп, алардын баштапкы гипотезасына карама-каршы келген.
Бул эксперименттин жыйынтыгы нөлдүк натыйжа деп аталат, анткени ал эфирдин бар экендигине эч кандай далил келтирген эмес. Бул жыйынтык ошол кезде көптөгөн окумуштууларды таң калтырып, физика тарыхындагы эң белгилүү эксперименттердин бирине айланган.
Кесепеттери жана реакциялары
Эфир теориясына тийгизген таасири
Майкельсон менен Морлинин эфирди аныктай албаганы бул чөйрөнүн бар экендигине олуттуу шек келтирди. Нөлдүк натыйжаларды түшүндүрүү үчүн көптөгөн теориялар сунушталган, анын ичинде физиктер Джордж ФицДжералд жана Хендрик Лоренц тарабынан Жерге байланышкан эфир же узундуктун кыскарышы түшүнүгү да бар.
Лоренц-Фицджералддын жыйрылуу процесси
Фицджералд жана Лоренц эфир аркылуу кыймылдаган объектилер кыймыл багытында узундук боюнча кыскарууга дуушар болот, ошентип, эки интерферометрдик жолдогу жарыктын жүрүү убактысы теңдешет деп божомолдошкон. Лоренц-Фицджералд кыскаруу гипотезасы катары белгилүү болгон бул теория эфир түшүнүгүн убактылуу сактап калган ad hoc түшүндүрмөсүн берген.
Салыштырмалуулук теориясына кошкон салымдары
Майкельсон менен Морлинин эксперименттеринин жыйынтыктарын билген Альберт Эйнштейн 1905-жылы салыштырмалуулуктун атайын теориясын иштеп чыккан. Бул теория вакуумдагы жарыктын ылдамдыгы туруктуу жана бардык байкоочулар үчүн, алардын салыштырмалуу кыймылына карабастан, бирдей деп постулаттоо менен эфирге болгон муктаждыкты жокко чыгарган. Атайын салыштырмалуулук теориясы Майкельсон менен Морлинин эксперименттеринин жыйынтыктары үчүн эфир чөйрөсүнө муктаждыксыз ырааттуу жана көркөм түшүндүрмө берген.
Эксперименттин мааниси
Майкельсон менен Морлинин эксперименти физика тарыхындагы чоң бурулуш учурду белгиледи. Бул эксперименттин негизги маанилеринин айрымдары:
1. Эфир түшүнүгүнө каршы чыгуу:
Бул эксперимент эфирдин бар экенине каршы күчтүү далилдерди келтирип, окумуштууларды жарык жана электромагниттик толкундар теориясынын негиздерин кайра карап чыгууга мажбур кылды.
2. Салыштырмалуулук теориясынын өнүгүшүнө түрткү бериңиз:
Бул эксперименттин нөлдүк натыйжасы Эйнштейнди мейкиндик жана убакыт жөнүндөгү түшүнүгүбүздү түп-тамырынан бери өзгөрткөн салыштырмалуулуктун атайын теориясын иштеп чыгууга түрткү берген факторлордун бири болгон.
3. Эксперименталдык методология:
Майкельсон тарабынан иштелип чыккан интерферометриялык ыкма башка көптөгөн илимий эксперименттерде, анын ичинде 2015-жылы LIGO интерферометри аркылуу гравитациялык толкундарды аныктоодо колдонулуп келет.
Корутунду
Майкельсон жана Морлинин эксперименти физика тарыхындагы эң маанилүү эксперименттердин бири болуп саналат. Эфирдин бар экендигин текшерип, нөлдүк натыйжа алуу менен, бул эксперимент ошол кездеги үстөмдүк кылган илимий парадигмага каршы чыгып, Эйнштейндин атайын салыштырмалуулук теориясын иштеп чыгуусуна жол ачкан. Бул эксперименттин жыйынтыктары жарык жана анын таралуу чөйрөсү жөнүндөгү түшүнүгүбүздүн пайдубалын солкулдатып гана тим болбостон, бизди аалам жөнүндөгү заманбап түшүнүгүбүзгө жакындаткан теориялык физикадагы чоң өзгөрүүнү да шарттады.
Бул эксперимент бизге илимдеги эксперименталдык текшерүүнүн маанилүүлүгүн жана күтүлбөгөн натыйжалар илимий түшүнүктө кандайча чоң жетишкендиктерге алып келерин эске салат. Эфирге болгон муктаждыкты жок кылуу менен, Майкельсон менен Морлинин эксперименти физикада бүгүнкү күнгө чейин уланып келе жаткан жаңы доордун башталышына жардам берди.
