Michelson-Morley實(shí)驗(yàn)的歷史
Michelson-Morley實(shí)驗(yàn)試圖測(cè)量地球通過(guò)發(fā)光醚的運(yùn)動(dòng)。雖然經(jīng)常被稱為Michelson-Morley實(shí)驗(yàn),但這個(gè)短語(yǔ)實(shí)際上是指1881年由Albert Michelson進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn),然后在1887年在凱斯西大學(xué)與化學(xué)家Edward Morley一起(使用更好的設(shè)備)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。雖然最終結(jié)果是否定的,但實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于它為光的奇怪波浪狀行為的替代解釋打開了大門。
它應(yīng)該如何工作
到19世紀(jì)末,由于諸如Young's雙狹縫實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn),光如何工作的主要理論是它是電磁能量波。
問(wèn)題是波浪必須通過(guò)某種媒介。必須有一些東西才能揮手。眾所周知,光可以穿過(guò)外部空間(科學(xué)家認(rèn)為這是真空),你甚至可以創(chuàng)建一個(gè)真空室并通過(guò)它發(fā)光,所以所有的證據(jù)都清楚地表明,光可以在沒(méi)有任何空氣的情況下穿過(guò)一個(gè)區(qū)域或其他問(wèn)題。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,物理學(xué)家假設(shè)有一種物質(zhì)填滿了整個(gè)宇宙。他們把這種物質(zhì)稱為發(fā)光醚(有時(shí)是發(fā)光的**,盡管看起來(lái)這只是一種在自言自語(yǔ)的音節(jié)和元音中投入)。
Michelson和Morley(可能大部分是Michelson)提出了這樣一個(gè)想法,即你應(yīng)該能夠通過(guò)**測(cè)量地球的運(yùn)動(dòng)。**通常被認(rèn)為是不動(dòng)的和靜止的(當(dāng)然,振動(dòng)除外),但地球正在快速移動(dòng)。
想一想當(dāng)你將手伸出驅(qū)動(dòng)器上的車窗時(shí)。即使它'沒(méi)有風(fēng),你自己的動(dòng)作使它看起來(lái)有風(fēng)。以太也是如此。即使我自從地球移動(dòng)以來(lái),靜止不動(dòng),那么朝一個(gè)方向移動(dòng)的光應(yīng)該與**一起移動(dòng)得比朝相反方向移動(dòng)的光更快。無(wú)論哪種方式,只要**和地球之間存在某種運(yùn)動(dòng),它就會(huì)產(chǎn)生一種有效的"**風(fēng)"它會(huì)推動(dòng)或阻礙光波的運(yùn)動(dòng),類似于游泳運(yùn)動(dòng)員根據(jù)他是沿著電流還是反對(duì)電流移動(dòng)而移動(dòng)得更快或更慢。
為了驗(yàn)證這一假設(shè),Michelson和Morley(同樣,主要健康知識(shí)測(cè)試是Michelson)設(shè)計(jì)了一種裝置,將光束分開并將其從反射鏡上反射過(guò)來(lái),以便它沿不同方向移動(dòng)并最終擊中同一個(gè)目標(biāo)。工作原理是,如果兩個(gè)光束沿著不同的路徑穿過(guò)**行進(jìn)相同的距離,它們應(yīng)該以不同的速度移動(dòng),因此當(dāng)它們擊中最終的目標(biāo)屏幕時(shí),這些光束將彼此稍微異相,這將產(chǎn)生可識(shí)別的干涉圖案。因此,該設(shè)備被稱為Michelson干涉儀(顯示在本頁(yè)頂部的圖形中)。
結(jié)果
結(jié)果令人失望,因?yàn)樗麄?*沒(méi)有發(fā)現(xiàn)他們正在尋找的相對(duì)運(yùn)動(dòng)偏差的證據(jù)。無(wú)論光束采取哪條路徑,光線似乎都以完全相同的速度移動(dòng)。這些結(jié)果發(fā)表于1887年。當(dāng)時(shí)解釋結(jié)果的另一種方法是假設(shè)**以某種方式與地球運(yùn)動(dòng)有關(guān),但沒(méi)有人真正能夠提出一個(gè)允許這種有意義的模型。
事實(shí)上,1900年,英國(guó)物理學(xué)家凱爾文勛爵著名地指出,這一結(jié)果是兩個(gè)"云"破壞了對(duì)宇宙的完整理解之一,人們普遍期望它將以相對(duì)較短的順序得到解決。
需要將近20年的時(shí)間(以及阿爾伯特·愛因斯坦的工作)才能真正克服完全放棄以太模型所需的概念障礙,并采用當(dāng)前的模型,其中光表現(xiàn)出波粒子二元性。
Source
查找1887年版的美國(guó)科學(xué)雜志上發(fā)表的論文全文,該全文存儲(chǔ)在AIP網(wǎng)站上。