Хронология светоносного эфира

Хронология эфира светоносного эфира (светоносного эфира) или как среды распространения электромагнитного излучения начинается с 18 века. существует эфир Считалось, что на протяжении большей части XIX века, пока эксперимент Майкельсона-Морли не дал свой знаменитый нулевой результат. Дальнейшие эксперименты в целом согласовались с результатом Майкельсона и Морли. К 1920-м годам большинство учёных отвергли существование эфира.

Хронология

Античность

IV век до н. э. — Аристотель публикует «Физику» , в которой эфир кратко описывается как элемент легче воздуха, окружающий небесные тела. Он описывает эфир по отношению к другим элементам — эфир легче воздуха и расположен над ним, тогда как воздух легче воды, а вода легче земли. По мнению Аристотеля, каждый элемент при перемещении возвращается на свое место, что объясняет, почему воздух поднимается, почему земля и вода падают и почему небеса остаются на месте. ^[1]

Ранние эксперименты

17 век: Роберт Бойль был сторонником гипотезы эфира. По мнению Бойля, эфир состоит из тонких частиц, один вид которых объясняет отсутствие вакуума и механическое взаимодействие между телами, а другой вид объясняет такие явления, как магнетизм (и, возможно, гравитация), которые иначе необъяснимы с точки зрения Бойля. основе чисто механических взаимодействий макроскопических тел. ^[2]

1690 — Христиан Гюйгенс в «Трактате о свете» выдвинул гипотезу, что свет — это волна, распространяющаяся через эфир.

1704 — Исаак Ньютон публикует «Оптику» , в которой предлагает теорию частиц света . У него возникли проблемы с объяснением дифракции , поэтому он добавляет «фактор выдумки», утверждая, что за этот эффект ответственна «эфирная среда», и идет дальше, предполагая, что она может быть ответственна за другие физические эффекты, такие как тепло . ^{[ нужна ссылка ]}

1727 – Джеймс Брэдли измеряет звездную аберрацию , доказывая (снова), что свет имеет конечную скорость, а также то, что Земля движется. впервые ^{[ нужна ссылка ]}

1818 — Огюстен Френель представляет волновую теорию света , которая предполагает, что свет — это поперечная волна, распространяющаяся в эфире, тем самым объясняя, как поляризация может существовать . Важно отметить, что и теория частиц Ньютона, и волновая теория Френеля предполагают существование эфира, хотя и по разным причинам. С этого момента никто даже не подвергает сомнению его существование. ^{[ нужна ссылка ]}

1820 г. - Открытие «Яркого пятна» Симеона Пуассона , подтверждающего теорию волн. ^{[ нужна ссылка ]}

1830 – Френель разрабатывает формулу для прогнозирования и измерения увлечения эфира массивными объектами, основанную на константе связи. Однако такое перетаскивание, похоже, противоречит аберрации, которая требует, чтобы Земля не тащила эфир, чтобы быть видимой.

Джордж Габриэль Стоукс становится сторонником теории перетаскивания. ^{[ нужна ссылка ]}

1851 – Арман Физо проводит свой знаменитый эксперимент с распространением света в движущейся воде. Он измеряет бахрому, возникающую из-за движения воды, что полностью соответствует формуле Френеля. Однако он не видит никакого эффекта от движения Земли, хотя и не комментирует это. Тем не менее, это рассматривается как очень убедительное доказательство увлечения эфира. ^{[ нужна ссылка ]}

1868 - Мартинус Хук проводит улучшенную версию эксперимента Физо, используя интерферометрический эксперимент с одной рукой в воде. Он не видит вообще никакого эффекта и не может предложить объяснение, почему его эксперимент так расходится с экспериментом Физо. ^{[ нужна ссылка ]}

1871 г. - Джордж Бидделл Эйри повторяет эксперимент Брэдли с телескопом, наполненным водой. Он тоже не видит никакого эффекта. Похоже, что эфир не увлекается массой. ^{[ нужна ссылка ]}

1873 — Джеймс Клерк Максвелл публикует свой «Трактат об электричестве и магнетизме» . ^{[ нужна ссылка ]}

1879 г. - Максвелл предполагает, что абсолютную скорость Земли в эфире можно определить оптически. ^{[ нужна ссылка ]}

1881 – Альберт Абрахам Майкельсон публикует свои первые эксперименты с интерферометром, используя устройство для измерения чрезвычайно малых расстояний. ^{[ нужна ссылка ]} К ужасу Майкельсона, его эксперимент не обнаружил никакого «эфирного сопротивления», замедляющего свет, как предполагал Френель.

Хендрик Антон Лоренц обнаруживает, что в расчетах Майкельсона есть ошибки (т. е. удвоение ожидаемой ошибки сдвига полосы).

1882 г. - Майкельсон признает свои ошибки в интерпретации. ^{[ нужна ссылка ]}

Кризис

1887 г. - эксперимент Майкельсона-Морли (MMX) дал знаменитый нулевой результат. Виден небольшой дрейф, но он слишком мал, чтобы поддерживать какую-либо «фиксированную» теорию эфира, и настолько мал, что может быть результатом экспериментальной ошибки.

Многие физики отмахиваются от работы Стокса, и перетаскивание становится «стандартным решением».

1887–1888 гг. – Генрих Герц подтверждает существование электромагнитных волн.

1889 - Джордж Фитцджеральд предлагает гипотезу сжатия, которая предполагает, что измерения являются нулевыми из-за изменений длины в направлении движения через эфир.

1892 – Оливер Лодж демонстрирует, что сопротивление эфира невидимо вокруг быстро движущихся небесных тел.

1895 г. - Лоренц независимо предлагает гипотезу сокращения.

1902–1904 гг. - Морли и Морли проводят ряд экспериментов с ММ с помощью 100-футового интерферометра, получив нулевой результат.

1902–1904 гг. - Лорд Рэлей и ДеВитт Бристоль Брейс не обнаружили признаков двойного лучепреломления (из-за сокращения Фитцджеральда-Лоренца) движущихся тел в эфире.

1903 — эксперимент Траутона-Нобла , основанный на совершенно другой концепции использования электрических сил, также дал нулевой результат.

1905 г. – опубликованы данные эксперимента Миллера и Морли. Проверка гипотезы сокращения дала отрицательные результаты. Тест на эффекты перетаскивания эфира дает нулевой результат.

1908 г. — эксперимент Траутона-Рэнкина , еще один эксперимент, основанный на электрических эффектах, не обнаружил сокращения Фитцджеральда-Лоренца.

Изменять

1904 – Хендрик Лоренц публикует новую теорию движущихся тел, не отказываясь при этом от концепции стационарного (электромагнитного) эфира.

1905 – Анри Пуанкаре показывает, что теория Лоренца удовлетворяет принципу относительности, и публикует преобразования Лоренца. Его модель по-прежнему основывалась на эфире Лоренца, но он утверждает, что этот эфир совершенно необнаружим.

1905 – Альберт Эйнштейн публикует теорию, эквивалентную наблюдениям , но основанную только на принципах (оставляя эфир в стороне). Эйнштейн также подчеркивал, что эта концепция подразумевает относительность пространства и времени. Позже он назвал это специальной теорией относительности .

1908 - эксперимент Траутона-Рэнкина показывает, что сокращение длины объекта в соответствии с одним кадром не вызывает измеримого изменения сопротивления в кадре покоя объекта.

1913 – Жорж Саньяк использует вращающееся устройство MMX и получает явно положительный результат. Так называемый эффект Саньяка в то время считался отличным доказательством существования эфира, но позже был объяснен с помощью общей теории относительности . Существуют также хорошие объяснения, основанные на СТО.

1914 – Вальтер Цурхелен использует наблюдения за двойными звездами, чтобы определить, зависит ли скорость света от движения источника. Его измерения показывают, что это не 10 ⁻⁶. Утверждается, что это является дополнительным доказательством против перетаскивания эфира.

1915 – Эйнштейн публикует общую теорию относительности .

1919 - Артура Эддингтона по исследованию затмений в Африке, которая, по-видимому, подтвердила общую теорию относительности. Проведена экспедиция

1920 г. - Эйнштейн говорит, что специальная теория относительности не требует отрицания эфира и что гравитационное поле общей теории относительности можно назвать эфиром, которому нельзя приписать никакое состояние движения.

1921 — Дейтон Миллер проводит эксперименты по дрейфу эфира на горе Вилсон . Миллер проводит испытания с изолированными и немагнитными интерферометрами и получает положительные результаты.

1921–1924 годы — Миллер проводит обширные испытания в контролируемых условиях в Университете Кейса .

1924 г. – Миллер повторяет свои эксперименты на горе Вильсон и дает положительный результат.

Рудольф Томашек использует звезды в качестве источника света своего интерферометра, получая нулевой результат.

1925 г. - эксперимент Майкельсона-Гейла-Пирсона дал положительный результат при попытке обнаружить влияние вращения Земли на скорость света. Значимость эксперимента остается дискуссионной по сей день, но этот планетарный эффект Саньяка измеряется кольцевыми лазерными гироскопами и учитывается системой GPS.

1925, апрель — Заседание Национальной академии наук .

Артур Комптон объясняет проблемы, связанные с решением сопротивления эфира Стокса.

Миллер представляет свои положительные результаты воздействия эфира.

1925 г., декабрь - заседание Американской ассоциации содействия развитию науки .

Миллер предлагает две теории, объясняющие положительный результат. Одна состоит из модифицированной теории эфира, другая представляет собой небольшое отклонение от гипотезы сжатия.

1926 - Рой Дж. Кеннеди дает нулевой результат на горе Вилсон.

Огюст Пиккар и Эрнест Стахель показали нулевой результат на Мон-Риги .

1927 — Конференция в Маунт-Вильсоне .

Миллер говорит о частичном вовлечении

Майкельсон рассказывает о сопротивлении эфира и эффектах разницы высот

К.К. Иллингворт дает нулевой результат, используя умную версию MMX со ступенькой в одном зеркале, которая значительно улучшает разрешение. Разрешение настолько хорошее, что большинство систем частичного вовлечения можно устранить.

1929 – Майкельсон и Ф.Г. Пиз проводят эксперимент Пирсона и дают нулевой результат.

1930 – Георг Йоос получил нулевой результат с помощью чрезвычайно точного интерферометра, полностью помещенного в вакуум.

1932 г. - в эксперименте Кеннеди-Торндайка используется интерферометр с плечами разной длины, а не под прямым углом. Они проводят измерения в течение нескольких сезонов и записывают их на фотографии, чтобы обеспечить лучшее исследование после измерений. Эксперимент Кеннеди Торндайка становится одним из фундаментальных тестов СТО, доказывающим независимость скорости света от скорости излучающего источника. Два других фундаментальных теста - это эксперимент Майкельсона-Морли (доказывает изотропию скорости света) и эксперимент Айвса-Стилуэлла (доказывает замедление времени).

1934 - Георг Йоос публикует информацию об эксперименте Майкельсона-Гейла-Пирсона , заявляя, что маловероятно, чтобы эфир мог увлекаться поступательным движением, а не вращательным движением.

1935 – Эксперимент Хаммара опровергает унос эфира.

1951 - Поль Дирак пишет, что принятая в настоящее время квантовая теория поля требует эфира, хотя он так и не сформулировал эту теорию полностью.

Дебаты замедляются

1955 — Р.С. Шенкленд , С.В. Маккаски , Ф.К. Леоне и Дж. Куэрти провели анализ результатов Миллера и объяснили, что они происходят из-за систематических ошибок (объяснение Шенкленда сейчас широко принято).

1958 – Седархольм, Хэвенс и Таунс используют два мазера, частоты которых привязаны друг к другу, и направляют свет в двух направлениях. Они получают нулевой результат. Эксперимент не такой точный, как более ранние эксперименты MMX на основе света, но демонстрирует новую установку, которая в будущем станет гораздо более точной.

1964 – Джасея, Джаван, Мюррей и Таунс повторяют предыдущий эксперимент с более новыми и гораздо более точными мазерами.

1969 – Шамир и Фокс повторяют эксперимент MMX с «руками» в волноводах из акрилового стекла и высокостабильным лазером в качестве источника. Эксперимент должен обнаружить сдвиг всего лишь ~0,00003 полосы, но ни один из них не измерен.

1972 – Р.С. Шенкленд признает, что он, скорее всего, не стал бы пытаться подвергнуть сомнению работу Дейтона Миллера, если бы не «интерес и поддержка» Альберта Эйнштейна.

1973 - Триммер обнаруживает нулевой результат в треугольном интерферометре с одной опорой в стекле.

1977 - Брехер повторяет эксперимент Цурхеллена с двойными пульсарами, не показывая разницы в скорости света до 2*10. ⁻⁹

1979 Брилле и Холл используют установку Таунса с высокоточными лазерами, демонстрируя отсутствие дрейфа до 3 частей из 10. ¹⁵. Эксперимент также демонстрирует оставшийся сигнал частотой 17 Гц, но авторы предполагают, что он связан с лабораторией.

1984 — Торр и Колен обнаруживают циклический фазовый сдвиг между двумя атомными часами , но расстояние между ними относительно небольшое (0,5 км), и это часы менее точного рубидиевого типа.

1988 – Ганьон и др. измерить скорость света в одном направлении и не обнаружить анизотропии

1990 г. - Хилс и Холл повторяют эксперимент Кеннеди-Торндайка с лазерами, проводя измерения в течение года. Они не находят никаких сдвигов в 2 10 ⁻¹³

Кришер и др., Phys. Rev. D, 42, No. 2, стр. 731–734, (1990) используют два водородных мазера, прикрепленных к Земле и разделенных оптоволоконной линией длиной 21 км, для поиска изменений фазы между ними. Они установили верхний предел односторонней линейной анизотропии в 100 м/с.

1991 - В течение шести месяцев Роланд ДеВитт обнаруживает на 1,5-километровом подземном коаксиальном кабеле циклическую составляющую дрейфа фазы между высокоточными часами на цезиевом луче на более или менее одном и том же меридиане ; период равен звездным суткам _{[1] [2]}

2003 г. - Хольгер Мюллер и Ахим Петерс проводят современный эксперимент Майкельсона-Морли с использованием криогенных оптических резонаторов в Университете Гумбольдта, Берлин. Они не находят никаких сдвигов в 10 ⁻¹⁵ _[3]

Дальнейшее чтение

Банеш Хоффман, Относительность и ее корни (Фриман, Нью-Йорк, 1983).
Майкл Янссен, Теория эфира XIX века , курс «Эйнштейн для всех» в UMN (2001).
Уоллес Кантор, Релятивистское распространение света (Coronado Press, 1976), WorldCatLibraries.org

Классические ссылки

Максвелл, Сборник статей, Х. А. Лоренц, Archives Neerlandaises, xxi. 1887 и XXV. 1892 г.
Попытка теории электрических и оптических явлений в движущихся телах (Лейден, 1895 г.)
«Электродинамика» и «Теория электрона» в Энцыке. математических наук, том v. 13, 14
О. Лодж, «О проблемах аберраций», Phil. Пер. 1893 и 1897 годы
Дж. Лармор, Фил. Пер. 1894-95-97, а также трактат «Эфир и материя» (1900), с. 262
П.К.Л. Друде , А. Шустер, Р.В., Общая физика эфира;
Сборник статей лорда Рэлея

См. также

Внешние ссылки и ссылки

Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Эфир» . Британская энциклопедия . Том. 1 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 292–297.
Джеймс ДеМео: «Эксперименты Дейтона Миллера по эфирному дрейфу: свежий взгляд»

Ссылки

^ «Физика Аристотеля» Перевод Р. П. Харди и Р. К. Гэй. Архив интернет-классики
^ Роберт Бойл, Работы достопочтенного Роберта Бойля , изд. Томас Берч, 2-е изд., 6 томов. (Лондон, 1772 г.), III, 316; цитируется по Э.А. Бертту, « Метафизические основы современной науки» (Garden City, New York: Doubleday & Company, 1954), 191–192.

[1] «Физика Аристотеля» Перевод Р. П. Харди и Р. К. Гэй. Архив интернет-классики

[2] Роберт Бойл, Работы достопочтенного Роберта Бойля , изд. Томас Берч, 2-е изд., 6 томов. (Лондон, 1772 г.), III, 316; цитируется по Э.А. Бертту, « Метафизические основы современной науки» (Garden City, New York: Doubleday & Company, 1954), 191–192.

[1]

[2]