Эксперимент Траутона-Рэнкина
Эксперимент Траутона -Рэнкина был экспериментом, предназначенным для измерения того, производит ли сжатие Лоренца-Фитцджеральда объекта в соответствии с одной системой отсчета (как определено светоносным эфиром ) измеримый эффект в остальной системе отсчета объекта, так что эфир будет действовать как « предпочтительный кадр ». Впервые эксперимент провели Фредерик Томас Траутон и Александр Оливер Рэнкин в 1908 году.
Результат эксперимента оказался отрицательным, что согласуется с принципом относительности (а значит, и специальной теории относительности ), согласно которому наблюдатели, покоящиеся в определенной инерциальной системе отсчета, не могут измерять собственное поступательное движение приборами, покоящимися в тот же кадр. Следовательно, сокращение длины также не может быть измерено сопутствующими наблюдателями. См. также Тесты специальной теории относительности .
Описание
[ редактировать ]Знаменитый эксперимент Майкельсона-Морли 1887 года показал, что принятая тогда теория эфира нуждается в модификации. Фитцджеральд и Лоренц независимо друг от друга предложили сокращение длины экспериментальной установки в направлении движения (по отношению к светоносному эфиру ), которое объяснило бы почти нулевой результат эксперимента Майкельсона-Морли. Первые попытки измерить некоторые последствия этого сокращения в лабораторной системе отсчета ( инерциальной системе отсчета наблюдателя, движущегося вместе с экспериментальной установкой) были предприняты в «Опытах Рэлея и Брейса» (1902, 1904), хотя результат был отрицательный. Однако к 1908 году существовавшие на тот момент теории электродинамики, теория эфира Лоренца (теперь замененная) и специальная теория относительности (теперь общепринятая и вообще лишенная эфира) предсказывали, что сжатие Лоренца-Фитцджеральда невозможно измерить в совместном измерении. движущаяся система отсчета, поскольку эти теории основывались на преобразовании Лоренца .
Фредерик Томас Траутон (после проведения эксперимента Траутона-Нобла в 1903 году) вместо этого проводил расчеты, используя свою собственную интерпретацию электродинамики, рассчитывая сокращение длины в зависимости от скорости экспериментального аппарата в эфирной системе координат, но рассчитывая электродинамику, применяя Уравнения Максвелла и закон Ома в лабораторных условиях. Согласно взглядам Траутона на электродинамику, расчеты затем предсказали измеримый эффект сокращения длины в лабораторных условиях. Вместе с Александром Оливером Рэнкином он намеревался проверить это в 1908 году, попытавшись измерить изменение сопротивления катушки, когда она меняла свою ориентацию на «скорость эфира» (скорость лаборатории в светоносном эфире). Это было сделано путем размещения четырех одинаковых катушек в конфигурации моста Уитстона , что позволяло точно измерять любое изменение сопротивления. Затем цепь поворачивали на 90 градусов вокруг своей оси при измерении сопротивления. Поскольку сокращение Лоренца-Фитцджеральда происходит только в направлении движения, с точки зрения «эфирной системы» длина витков зависела от их угла по отношению к скорости их эфира. Поэтому Траутон и Рэнкин считали, что сопротивление, измеренное в остальной части эксперимента, должно меняться при вращении устройства. Однако их тщательные измерения не показали заметных изменений сопротивления. [ 1 ] [ 2 ]
Это показало, что если сокращение Лоренца-Фитцджеральда существовало, его нельзя было измерить в системе покоя объекта — только теории, содержащие полное преобразование Лоренца , такие как специальная теория относительности , все еще действительны.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Траутон Ф.Т., Рэнкин А. (1908). «Об электрическом сопротивлении движущегося вещества» . Учеб. Р. Сок . 80 (420): 420–435. Бибкод : 1908RSPSA..80..420T . дои : 10.1098/rspa.1908.0037 . JSTOR 19080525 .
- ^ Лауб, Джейкоб (1910). «Об экспериментальных основаниях принципа относительности». Ежегодник радиоактивности и электроники . 7 : 460-461.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «К электродинамике движущихся тел» 1905 года. Статья Эйнштейна
- Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света, указанной в статье Лоренца 1904 года.