Мишельсон ба Морлигийн туршилт
Пендахулуан
19-р зууны сүүлчээр гэрэлтэгч эфир буюу зүгээр л "эфир" гэсэн ойлголт физикчдийн дунд түгээмэл байв. Эфир нь агаар нь дууны долгионы орчинг бүрдүүлдэгтэй адил орчлон ертөнцөд нэвтэрч, гэрлийн тархалтын орчинг бүрдүүлдэг үл үзэгдэх орчин гэж үздэг байв. 1887 онд хийгдсэн Мишельсон, Морлигийн туршилт нь энэхүү эфирийн оршин тогтнолыг илрүүлэх зорилготой байв. Тэдний үр дүн нь зөвхөн эфирийн тухай ойлголтыг эргэлзээнд оруулаад зогсохгүй Альберт Эйнштейний харьцангуйн тусгай онолыг хөгжүүлэх замыг нээсэн юм. Энэ нийтлэлд Мишельсон, Морлигийн туршилтын үндэслэл, арга зүй, үр дүн, нөлөөллийг авч үзэх болно.
Латар Белаканг
Майкельсон, Морли нарын туршилтаас өмнө олон тэргүүлэх физикчид гэрэл бусад механик долгионуудын нэгэн адил тархахын тулд орчин шаардлагатай гэж үздэг байв. Эфирийн энэхүү ойлголтыг вакуум орчинд тархах зэрэг гэрлийн шинж чанарыг тайлбарлахад шаардлагатай гэж үздэг байв.
Гэсэн хэдий ч эфир оршин тогтнохыг батлах туршилтын нотолгоо байгаагүй. Тиймээс Альберт А. Мишельсон, Эдвард В. Морли нар Майшельсоны өөрийнх нь бүтээсэн интерферометр ашиглан эфирээр дамжин дэлхийн хөдөлгөөнийг илрүүлэхийг оролдсон.
Арга зүй
Мишельсоны интерферометр
Майкельсон, Морли нарын ашигласан интерферометр нь хагас нэвчилттэй толинд гэрэл цацруулдаг гэрлийн эх үүсвэрээс бүрддэг байв. Энэ гэрэл нь хоёр перпендикуляр цацраг болж хуваагдан, зам бүрт байрлуулсан тольнуудаар буцаж ойдог байв. Дараа нь хоёр цацраг дахин нийлж, ажиглагдахуйц интерференцийн хэв маягийг үүсгэсэн.
Энэхүү интерферометр нь гэрлийн цацрагийн туулсан замын уртын жижиг өөрчлөлтөд маш мэдрэмтгий тул дэлхийн эфирээр дамжин өнгөрөх хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй ялгааг илрүүлэх чадвартай байх ёстой.
Туршилтын журам
Майкельсон, Морли нар лабораторидоо интерферометр суурилуулж, хоёр гэрлийн цацрагийг чиглүүлсэн бөгөөд нэг нь эфирээр дамжин өнгөрөх дэлхийн хөдөлгөөний чиглэлтэй параллель (тэд таамагласан), нөгөө нь уг чиглэлтэй перпендикуляр байв. Хэрэв эфир оршин байсан бол дэлхийн эфирээр дамжин өнгөрөх хөдөлгөөн нь хоёр гэрлийн цацрагийн аяллын хугацаанд зөрүү үүсгэж, улмаар интерференцийн хэв маягт хэмжигдэхүйц өөрчлөлт гарах болно гэж тэд таамагласан.
Дэлхийн эфиртэй харьцуулахад байрлалын өөрчлөлтийг харгалзан үзэхийн тулд жилийн турш олон удаа давтан хийсэн интерферометрийн янз бүрийн чиглэлтэй туршилтуудыг хийсэн.
Туршилтын үр дүн
Нарийн хэмжилт хийсний дараа Мишельсон, Морли нар ажиглагдсан интерференцийн хэв маягт мэдэгдэхүйц ялгаа олоогүй. Энэ үр дүн нь дэлхийн эфиртэй харьцуулахад хөдөлгөөн илрээгүй болохыг харуулж байгаа нь тэдний анхны таамаглалтай зөрчилдөж байна.
Энэ туршилтын үр дүнг тэг үр дүн гэж нэрлэдэг бөгөөд учир нь энэ нь эфир оршин тогтнох ямар ч нотолгоо өгөөгүй юм. Энэ үр дүн нь тухайн үед олон эрдэмтдийг гайхшруулж, физикийн түүхэн дэх хамгийн алдартай туршилтуудын нэг болсон юм.
Үр дагавар ба хариу үйлдэл
Эфирийн онолд үзүүлэх нөлөө
Майкельсон, Морли нар эфирийг илрүүлж чадаагүй нь энэ орчны оршин тогтнолд ноцтой эргэлзээ төрүүлж байв. Тэг үр дүнг тайлбарлахын тулд олон онол дэвшүүлсэн бөгөөд үүнд дэлхийтэй холбогдсон эфир буюу физикч Жорж ФицЖералд, Хендрик Лоренц нарын уртын агшилтын тухай ойлголт багтсан.
Лоренц-Фицжералд агшилт
Фицжералд, Лоренц нар эфирээр дамжин хөдөлж буй объектууд хөдөлгөөнийхөө чиглэлд уртын агшилтанд ордог бөгөөд ингэснээр хоёр интерферометрийн зам дээрх гэрлийн аяллын хугацааг тэнцүүлдэг гэж үзсэн. Лоренц-Фицжералд агшилтын таамаглал гэгддэг энэхүү онол нь эфирийн тухай ойлголтыг түр хугацаанд хадгалсан ad hoc тайлбарыг өгсөн.
Харьцангуйн онолд оруулсан хувь нэмэр
Альберт Эйнштейн Майкелсон, Морли нарын туршилтын үр дүнг мэдэж байсан бөгөөд 1905 онд харьцангуйн тусгай онолыг боловсруулсан. Энэхүү онол нь вакуум дахь гэрлийн хурд нь бүх ажиглагчдын хувьд харьцангуй хөдөлгөөнөөс үл хамааран тогтмол бөгөөд ижил байдаг гэж таамагласнаар эфирийн хэрэгцээг арилгасан. Харьцангуйн тусгай онол нь Майкелсон, Морли нарын туршилтын үр дүнг эфирийн орчингүйгээр тууштай, дэгжин тайлбар өгсөн.
Туршилтын ач холбогдол
Майкельсон, Морли нарын туршилт нь физикийн түүхэн дэх томоохон эргэлтийн цэг болсон юм. Энэхүү туршилтын зарим гол ач холбогдол нь:
1. Эфирийн тухай ойлголтыг сорих нь:
Энэхүү туршилт нь эфирийн оршин тогтнолын эсрэг хүчтэй нотолгоо гаргаж, эрдэмтдийг гэрэл ба цахилгаан соронзон долгионы онолын үндсийг дахин бодоход хүргэсэн.
2. Харьцангуйн онолын хөгжлийг дэмжих:
Энэхүү туршилтын тэг үр дүн нь Эйнштейнийг орон зай, цаг хугацааны талаарх бидний ойлголтыг хувьсгал хийсэн харьцангуйн тусгай онолыг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон хүчин зүйлсийн нэг байв.
3. Туршилтын арга зүй:
Мишельсоны боловсруулсан интерферометрийн аргыг бусад олон шинжлэх ухааны туршилтуудад ашигласаар байгаа бөгөөд үүнд 2015 онд LIGO интерферометрээр таталцлын долгионыг илрүүлсэн явдал багтаж байна.
Дүгнэлт
Майкельсон ба Морлигийн туршилт бол физикийн түүхэн дэх хамгийн чухал туршилтуудын нэг юм. Эфирийн оршин тогтнолыг туршиж, тэг үр дүн гаргаснаар энэхүү туршилт нь тухайн үеийн зонхилж буй шинжлэх ухааны парадигмыг сорьж, Эйнштейний харьцангуйн тусгай онолын хөгжлийн замыг нээсэн юм. Энэхүү туршилтын үр дүн нь гэрэл болон түүний тархалтын орчны талаарх бидний ойлголтын үндэс суурийг ганхуулаад зогсохгүй, орчлон ертөнцийн талаарх орчин үеийн ойлголтод ойртуулсан онолын физикийн томоохон өөрчлөлтийг бий болгосон.
Энэхүү туршилт нь шинжлэх ухаанд туршилтын баталгаажуулалтын ач холбогдол, гэнэтийн үр дүн нь шинжлэх ухааны ойлголтод хэрхэн томоохон дэвшилд хүргэж болохыг бидэнд сануулж байна. Эфирийн хэрэгцээг арилгаснаар Майкельсон, Морли нарын туршилт нь өнөөг хүртэл үргэлжилж буй физикийн шинэ эрин үеийг эхлүүлэхэд тусалсан.
