Mishelson va Morli tajribasi
Pendahuluan
19-asrning oxirida fiziklar orasida yorqin efir yoki shunchaki "efir" tushunchasi mashhur edi. Efir koinotga singib ketadigan va yorug'lik tarqalishi uchun muhit yaratadigan ko'rinmas muhit deb hisoblangan, xuddi havo tovush to'lqinlari uchun muhit yaratganidek. 1887-yilda o'tkazilgan Mishelson va Morli tajribasi ushbu efirning mavjudligini aniqlashga qaratilgan edi. Ularning natijalari nafaqat efir tushunchasiga shubha tug'dirdi, balki Albert Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasining rivojlanishiga yo'l ochdi. Ushbu maqolada Mishelson va Morli tajribasining kelib chiqishi, metodologiyasi, natijalari va ta'siri ko'rib chiqiladi.
Latar Belakang
Mishelson va Morlining tajribalaridan oldin ko'plab yetakchi fiziklar yorug'likning tarqalishi uchun boshqa mexanik to'lqinlar singari muhit kerakligiga ishonishgan. Efirning bu tushunchasi yorug'likning xususiyatlarini, jumladan, uning vakuum orqali tarqalishini tushuntirish uchun zarur deb hisoblangan.
Biroq, efirning mavjudligini tasdiqlovchi eksperimental dalillar yo'q edi. Shuning uchun Albert A. Michelson va Edward W. Morley Michelsonning o'zi tomonidan ishlab chiqilgan interferometr yordamida Yerning efir orqali harakatini aniqlashga harakat qilishdi.
Metodologiya
Mishelson interferometri
Mishelson va Morli tomonidan ishlatilgan interferometr yarim o'tkazuvchan oynaga yorug'lik chiqaradigan yorug'lik manbasidan iborat edi. Bu yorug'lik ikkita perpendikulyar nurga bo'lindi va har bir yo'lga joylashtirilgan oynalar tomonidan qaytarildi. Keyin ikkala nur birlashdi va kuzatiladigan interferensiya naqshini hosil qildi.
Bu interferometr yorug'lik nuri bosib o'tadigan yo'l uzunligidagi kichik o'zgarishlarga juda sezgir, shuning uchun u Yerning efir orqali harakatlanishi natijasida yuzaga keladigan farqlarni aniqlay olishi kerak.
Eksperimental protsedura
Mishelson va Morli o'z laboratoriyalarida interferometr o'rnatdilar va ikkita yorug'lik nurini yo'naltirdilar, biri Yerning efir orqali harakatlanish yo'nalishiga parallel (ular taxmin qilishdi) va ikkinchisi shu yo'nalishga perpendikulyar. Ular agar efir mavjud bo'lganida, Yerning efir orqali harakatlanishi ikkita yorug'lik nuri uchun harakatlanish vaqtida farqni keltirib chiqaradi va natijada interferentsiya naqshida o'lchanadigan o'zgarishga olib keladi, degan gipotezani ilgari surdilar.
Yerning efirga nisbatan pozitsiyasidagi o'zgarishlarni hisobga olish uchun yil davomida ko'p marta takrorlangan interferometrning turli yo'nalishlari bilan tajribalar o'tkazildi.
Eksperimental natijalar
Michelson va Morley puxta o'lchovlar o'tkazgandan so'ng, kuzatilgan interferensiya naqshlarida sezilarli farq topmadilar. Bu natija Yerning efirga nisbatan aniqlanadigan harakati yo'qligini ko'rsatdi, bu ularning dastlabki gipotezasiga zid keldi.
Bu tajriba natijasi nol natija sifatida tanilgan, chunki u efirning mavjudligiga hech qanday dalil keltirmadi. Bu natija o'sha paytda ko'plab olimlarni hayratda qoldirdi va fizika tarixidagi eng mashhur tajribalardan biriga aylandi.
Ta'sirlar va reaksiyalar
Eter nazariyasiga ta'siri
Mishelson va Morlining efirni aniqlay olmaganligi bu muhitning mavjudligiga jiddiy shubha tug'dirdi. Nol natijalarni tushuntirish uchun ko'plab nazariyalar taklif qilindi, jumladan, Yerga bog'langan efir yoki fiziklar Jorj FitsJerald va Xendrik Lorents tomonidan uzunlikning qisqarishi tushunchasi.
Lorentz-FitzGerald qisqarishi
FitzGerald va Lorentz efir orqali harakatlanayotgan jismlar o'z harakat yo'nalishida uzunlik qisqarishini boshdan kechiradi va shu bilan yorug'likning ikkala interferometr yo'lidagi harakatlanish vaqtini tenglashtiradi, deb taxmin qilishdi. Lorentz-FitzGerald qisqarish gipotezasi sifatida tanilgan bu nazariya efir tushunchasini vaqtincha saqlab qolgan ad hoc tushuntirishni taqdim etdi.
Nisbiylik nazariyasiga qo'shgan hissalari
Albert Eynshteyn, Mishelson va Morli tajribalarining natijalaridan xabardor bo'lib, 1905-yilda maxsus nisbiylik nazariyasini ishlab chiqdi. Bu nazariya vakuumdagi yorug'lik tezligi barcha kuzatuvchilar uchun, ularning nisbiy harakatidan qat'i nazar, doimiy va bir xil degan postulat qo'yib, efirga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etdi. Maxsus nisbiylik nazariyasi Mishelson va Morli tajribalarining natijalari uchun efir muhitiga ehtiyoj sezmasdan izchil va oqlangan tushuntirish berdi.
Tajribaning ahamiyati
Mishelson va Morlining tajribasi fizika tarixida muhim burilish nuqtasini belgilab berdi. Ushbu tajribaning asosiy ahamiyati quyidagilardan iborat:
1. Efir tushunchasiga qarshi chiqish:
Bu tajriba efirning mavjudligiga qarshi kuchli dalillarni taqdim etdi va olimlarni yorug'lik va elektromagnit to'lqinlar nazariyasining asoslarini qayta ko'rib chiqishga majbur qildi.
2. Nisbiylik nazariyasining rivojlanishini rag'batlantirish:
Ushbu tajribaning nol natijasi Eynshteynni fazo va vaqt haqidagi tushunchamizni inqilob qilgan maxsus nisbiylik nazariyasini ishlab chiqishga undagan omillardan biri bo'ldi.
3. Eksperimental metodologiya:
Mishelson tomonidan ishlab chiqilgan interferometrik usul boshqa ko'plab ilmiy tajribalarda, jumladan, 2015-yilda LIGO interferometri tomonidan tortishish to'lqinlarini aniqlashda ham qo'llanilmoqda.
Xulosa
Mishelson va Morli tajribasi fizika tarixidagi eng muhim tajribalardan biridir. Efirning mavjudligini sinab ko'rish va nol natijaga erishish orqali ushbu tajriba o'sha davrdagi mavjud ilmiy paradigmaga shubha tug'dirdi va Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasini rivojlantirish uchun yo'l ochdi. Ushbu tajriba natijalari nafaqat yorug'lik va uning tarqalish muhiti haqidagi tushunchamizning asoslarini larzaga keltirdi, balki bizni koinot haqidagi zamonaviy tushunchamizga yaqinlashtirgan nazariy fizikada katta o'zgarishlarni keltirib chiqardi.
Bu tajriba bizga fanda eksperimental tekshirishning muhimligini va kutilmagan natijalar ilmiy tushunchada katta yutuqlarga olib kelishi mumkinligini eslatadi. Efirga bo'lgan ehtiyojni bartaraf etish orqali Mishelson va Morlining tajribasi fizikada bugungi kungacha davom etayotgan yangi davrni boshlashga yordam berdi.
