Istoria experimentului Michelson-Morley

Experimentul Michelson-Morley a fost o încercare de a măsura mișcarea Pământului prin eterul luminos. Deși adesea numit experimentul Michelson-Morley, fraza se referă de fapt la o serie de experimente efectuate de Albert Michelson în 1881 și apoi din nou (cu echipamente mai bune) la Universitatea Case Western în 1887 împreună cu chimistul Edward Morley. Deși rezultatul final a fost negativ, experimentul a fost cheia prin care a deschis ușa pentru o explicație alternativă pentru comportamentul ciudat ca unda de lumină.

Cum a fost presupus să funcționeze

Până la sfârșitul anilor 1800, teoria dominantă a modului în care a funcționat lumina era că era o undă de energie electromagnetică, din cauza unor experimente precum experimentul cu dublă fanta al lui Young.

Problema este că un val a trebuit să se deplaseze printr-un fel de mediu. Ceva trebuie să fie acolo pentru a face valul. Lumina știa că călătorește prin spațiul exterior (ceea ce oamenii de știință credeau că este un vid) și puteți crea chiar și o cameră de vid și să strălucească o lumină prin ea, așa că toate probele au lăsat clar că lumina se poate mișca printr-o regiune fără aer sau altă chestiune.

Pentru a rezolva această problemă, fizicienii au emis ipoteza că există o substanță care a umplut întregul univers. Ei au numit această substanță eter luminos (sau uneori eter luminifere, deși se pare că acesta este doar un fel de aruncare în silabe și vocale care sună pretențios).

Michelson și Morley (probabil mai ales Michelson) au venit cu ideea că ar trebui să fii capabil să măsoare mișcarea Pământului prin eter. Eterul se credea, de regulă, neliniștit și static (cu excepția, desigur, pentru vibrații), dar Pământul se mișca rapid.

Gândește-te când stai cu mâna pe fereastra mașinii de pe o mașină. Chiar dacă nu e vânt, mișcarea ta o face părea vânt. Același lucru ar trebui să fie valabil și pentru eter. Chiar dacă a rămas nemișcat, de când Pământul se mișcă, atunci lumina care merge într-o direcție ar trebui să se miște mai repede împreună cu eterul decât lumina care merge în direcția opusă. În orice caz, atât timp cât a existat un fel de mișcare între eter și Pământ, ar fi trebuit să creeze un „vânt eter” eficient, care ar fi împins sau împiedicat mișcarea undei de lumină, similar cu modul în care un înotător se mișcă mai repede sau mai lent, în funcție de faptul că se mișcă împreună cu sau împotriva curentului.

Pentru a testa această ipoteză, Michelson și Morley (din nou, în mare parte Michelson) au proiectat un dispozitiv care a împărțit un fascicul de lumină și a respins-o din oglinzi, astfel încât s-a mișcat în direcții diferite și a ajuns în final la aceeași țintă. Principiul de lucru a fost acela că, dacă două fascicule ar parcurge aceeași distanță de-a lungul căilor diferite prin eter, acestea ar trebui să se deplaseze cu viteze diferite și, prin urmare, atunci când vor atinge ecranul țintă final, acele fascicule ușoare ar fi ușor în fază unul cu altul, ceea ce creați un model de interferență recognoscibil. Prin urmare, acest dispozitiv a devenit cunoscut sub numele de interferometrul Michelson (prezentat în graficul din partea de sus a acestei pagini).

Rezultatele

Rezultatul a fost dezamăgitor pentru că nu au găsit absolut nicio dovadă a prejudecății relative a mișcării pe care o căutau. Indiferent de calea pe care a făcut-o fasciculul, lumina părea să se miște cu exact aceeași viteză. Aceste rezultate au fost publicate în 1887. Un alt mod de a interpreta rezultatele la acea vreme a fost să presupunem că eterul era legat cumva de mișcarea Pământului, dar nimeni nu putea veni cu adevărat cu un model care să permită acest lucru care să aibă sens..

De fapt, în 1900, fizicianul britanic Lord Kelvin a indicat faimos că acest rezultat a fost unul dintre cei doi „nori” care au marit o înțelegere completă a universului, cu o așteptare generală că va fi rezolvată într-o ordine relativ scurtă..

Ar fi nevoie de aproape 20 de ani (și opera lui Albert Einstein) pentru a trece cu adevărat peste obstacolele conceptuale necesare pentru a abandona modelul eteric în întregime și a adopta modelul actual, în care lumina prezintă dualitatea undă-particule..

Sursă

Găsiți textul complet al lucrării lor publicat în ediția din 1887 American Journal of Science, arhivat online pe site-ul AIP.