•1. Выявлено, что в оптическом эксперименте Майкельсона-Морли допущена ошибка в изображении траектории хода поперечного луча.
•2. Доказано, что длины оптических путей обоих лучей одинаковы, поэтому при повороте интерферометра смещения интерференционных полос наблюдаться не должно.
Введение.
Отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли [1] послужил доказательством постулата Эйнштейна об инвариантности скорости света и стал основой для создания теории относительности.
После проведения Саньяком опыта с вращением интерферометра Саньяка [2] и получения им положительных результатов, доказывающих, что скорость света и скорость приемника света складываются по классическому принципу сложения скоростей, возникла необходимость проверки эксперимента Майкельсона-Морли на предмет выявления допущенных в интерпретации результатов опыта ошибок.
Оптический путь поперечного луча.
•1. Первая половина пути поперечного луча.
Если вы посмотрите внимательно на схему опыта Майкельсона и Морли (см. рисунок 1)
Рисунок 1. Схема интерферометра Майкельсона (1) и принцип его работы (2).
то вы обнаружите, что угол отражения луча от зеркала а изображен не равным углу падения луча.
Это произошло потому что, что Майкельсон и Морли увеличили угол отражения луча на угол аберрации α=bab1 (см. страницу 336 http://www.aip.org/history/exhibits/gap/PDF/michelson.pdf). По мнению Майкельсона и Морли, вследствие аберрации перпендикулярный луч отклоняется вслед за смещением интерферометра в направлении ab под углом α=bab1 (см. рисунок 1).
Но как теперь известно, аберрация – это не реальное отклонение лучей света, вызванное движением источника света, а кажущееся отклонение лучей, вызванное движением наблюдателя (приемника света). Так как никакого реального отклонения лучей при аберрации не происходит, то мы должны удалить со схемы Майкельсона и Морли «аберрацию» α=bab1, и изобразить угол наклона отраженного луча в точности равным углу наклона падающего луча.
Следовательно, луч идет не по пути sab, а луч идет по пути sab1.
В описании своего эксперимента [1] Майкельсон и Морли уточняли, что они регулировали зеркала а и b таким образом, чтобы оба луча после отражения от зеркал направлялись точно в фокус телескопа. Полупрозрачное зеркало называлось «плоскопараллельным стеклом» и не регулировалось.
Так как за время хода поперечного луча плоскопараллельное зеркало смещалось из позиции а в позицию а1, следовательно, Майкельсон и Морли разворачивали зеркало b на небольшой угол таким образом, чтобы отраженный луч попадал точно в фокус телескопа (см. анимацию, объясняющую, каким образом Майкельсон и Морли регулировали зеркала: http://www.effects.ru/science/114/index.htm )
Следовательно, после отражения от зеркала b поперечный луч шел в направлении b1a1.
В результате мы видим, что траектория перпендикулярного луча проходит не по отрезкам аba1, как это принято считать, а по отрезкам аb1a1, как это изображено на рисунке 2.
Рисунок 2. Траектория хода поперечного луча.
Расчет длин оптических путей обоих лучей.
Продольный луч.
t’=d/(c-v) (1)
t’’=d/(c+v) (2)
t=t’+t’’=d/(c-v)+d/(c+v)=2cd/(c2-v2) (3)
Итак, t= 2cd/(c2-v2) (4)
Длина оптического пути будет:
S=tc=2c2d/(c2-v2) (5)
Поперечный луч.
Путь s, пройденный полупрозрачным зеркалом:
s=Tv (6)
где T – время, за которое луч света проходит расстояние ab1a1, v –скорость Земли.
Путь, пройденный лучом:
d+l=Тc (7)
где d – расстояние ab1, l – расстояние b1a1, с – скорость света.
l=Tc-d (8)
Согласно теореме Пифагора:
l2=s2+d2 (9)
Подставляем здачения l и s:
(Tc-d)2=(Tv)2+d2 (10)
Преобразовываем:
T2c2-2Tcd+d2=T2v2+d2 (11)
T2c2- T2v2=2Tcd (12)
T2(c2-v2)=2Tcd (13)
T(c2-v2)=2cd (14)
И в итоге получаем:
T=2cd/(c2-v2) (15)
S=Tc=2c2d/(c2-v2) (16)
Как мы видим, формулы (5) и (16) идентичны. Следовательно, длины оптических путей обоих лучей одинаковы. Разность длин оптических путей равна 0 при любой скорости системы.
При повороте системы на 90 градусов лучи поменяются местами, но разность длин оптических путей останется равной нулю. Следовательно, интерференционная картина не изменится.
Этим объясняется отрицательный результат опыта Майкельсона.
Вывод
Опыт Майкельсона-Морли не может являться ни доказательством постулата Эйнштейна об инвариантности скорости света, ни обоснованием преобразований Лоренца.
Приложения:
1. Опыт с зеркалами и лазерной указкой (опыт по обнаружению эфирного ветра).
Мой эксперимент представляет собой усовершенствованный вариант эксперимента Анатолия Ивановича Довженко, описанный им в реферате «Относительное движение Земли и светоносного эфира» http:// www. bestreferat. ru/ referat-95368. html
Усовершенствование заключается в обязательном добавлении в установку зеркала, так как именно зеркало позволяет выявить эфирный ветер в полном объеме.
Цель опыта.
Теория относительности утверждает, что аберрация света может проявляться только при движении источника света и приемника друг относительно друга.
Цель опыта – выявить «эфирный ветер» и показать, что аберрация света проявляется при движении приемника относительно эфира и может проявляться и при покоящихся друг относительно друга источнике и приемнике.
Теория метода.
Трудность в выявлении аберрации света с помощью лазерной указки без применения зеркала.
Представьте себе лазерную указку в виде источника света и экрана с отверстием:
Рисунок 3. Схема опыта с лазерной указкой. Система неподвижна.
Источник света А излучает лучи во все стороны. Один из лучей проходит через отверстие D экрана В и попадает на экран С (мишень) в точке Е.
Начнем перемещать нашу систему со скоростью v:
Рисунок 4. Схема опыта с лазерной указкой. Система движется со скоростью v.
В начальный период времени источник света A находится в точке A 0 , во время T 1 источник света находится в точке A 1 и во время T 2 в точке A 2 . Отверстие D в эти же периоды времени находится в точках D 0 , D 1 и D 2 . И точка E в эти же периоды времени находится в положениях E 0 , E 1 и E 2 .
Так как за то время, пока луч света проходит расстояние от источника излучения А до экрана B с отверстием, экран B успевает переместиться на расстояние D 0 D 1 , то луч A 0 D 0 уже не сможет пройти через отверстие D . Вместо луча A 0 D 0 через отверстие пройдет другой луч – луч A 0 D 1 . В результате луч из лазерной указки отклонится и пойдет под углом α. Тангенс угла отклонения света α представляет собой отношение скорости Земли v к скорости света c - Tg α= v / c .
Так как оба экрана (и экран с отверстием B , и мишень C ), движутся с одной и той же скоростью v , то луч попадет в мишень в ту же самую точку E . Таким образом мы видим, что с помощью одной лишь лазерной указкой трудно обнаружить аберрацию света.
Таким образом мы видим, что при прохождении лучей света через отверстие в лазере, происходит то же самое явление, которе происходит и при прохождении лучей света через телескоп. При прохождению лучей света через телескоп мы наблюдаем так называемую аберрацию света.
Явление аберрации света состоит в том, что при перемещении наблюдателя вместе с приёмником света, например астрономической трубой, лучу света, падающему на объектив в точке О (рис.3), требуется некоторый малый промежуток времени t, чтобы пройти расстояние от объектива О до креста нитей Т, расположенного в фокальной плоскости объектива. За это время инструмент переместится поступательным движением в направлении к точке А (Апекс ) и займёт положение О' Т', а изображение светила окажется смещенным по отношению к кресту нитей в сторону, обратную движению наблюдателя. Чтобы изображение светила попало на крест нитей, необходимо повернуть трубу в сторону движения наблюдателя на угол ОТО’=β, причём β, выраженное в секундах дуги, определяется формулой
β = (206 264,8» υ/c ) sin γ,
где υ — скорость движения наблюдателя, c — скорость света и γ — угол между направлениями на светило и апекс. Подробности смотрите на сайте http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/60856/%D0%90%D0%B1%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F .
Рисунок 5. Аберрация света звезд.
Мы видим, что через трубу телескопа в глаз наблюдателя могут пройти только те лучи света, которые идут параллельно оси симметрии телескопа. Все прочие лучи света в глаз наблюдателя не попадают, так как поглощаются и рассеиваются стенками телескопа. А из-за того, что телескоп астронома перемещается в пространстве вместе с Землей, происходит явление аберрации света и астроному приходится отклонять свой телескоп от истинного места нахождения звезды в момент излучения света в направлении движения Земли.
Аналогичное явление происходит и в лазере. Через лазер могут пройти только те лучи света из источника света в лазере, которые направлены в сторону выходного отверстия лазера. Выходное отверстие лазера перемещается в пространстве со скоростью Земли. В соответствии с изменением положения выходного отверстия лазера в пространстве меняется и направление лучей, которые выходят из лазера. Но наша проблема состоит в том, что наша мишень тоже перемещается пространстве, причем с абсолютно той же самой скоростью, с какой перемещается и выходное отверстие лазера, поэтому мишень всегда оказывается в нужное время в нужном месте и луч, вышедший из лазера всегда попадает точно в мишень, несмотря на то, что направление вектора скорости Земли постоянно меняется из-за суточного вращения Земли.
Но от этого недостатка очень легко избавиться. Для этого нужно только добавить в схему эксперимента зеркало. Зеркало не обладает недостатком телескопа и лазера, потому что зеркало не содержит отверстия, пропускающего лучи в одном единственном направлении. Зеркало обладает способностью отражать все лучи, пришедшие к нему с любых направлений. Этой способностью зеркала мы и воспользуемся.
Рисунок 6. Схема опыта с лазерной указкой и зеркалами.
Луч от лазерной указки А последовательно отражается от зеркал B1-Bn и направляется на экран (мишень) С. Помечаете место попадания луча на экран (точка D). Через каждые несколько часов нужно проверять сместился луч из точки D или нет.
В СВЯЗИ С МНОГОКРАТНО ПОВТОРЯЮЩЕЙСЯ ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ОШИБКОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОВ ПРИ ПОПЫТКАХ ВОСПРОИЗВЕСТИ ОПЫТ, ОБРАЩАЮ ВАШЕ ОСОБЕННОЕ ВНИМАНИЕ НА ОБЯЗАТЕЛЬНУЮ ДЕТАЛЬ - ЛУЧ ПОСЛЕ ОТРАЖЕНИЯ ОТ ЗЕРКАЛА ДОЛЖЕН ИДТИ НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО ЛАЗЕРНОЙ УКАЗКЕ, А ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО!
Интерпретация результатов эксперимента.
Если луч в течении суток ни разу не сдвинется с отметки, это будет означать, что теория относительности верна.
А если луч в зависимости от времени суток будет перемещаться по мишени, то это будет означать, что вы обнаружили эфирный ветер и что аберрацию света можно наблюдать и при покоящихся друг относительно друга источнике излучения (лазерной указки с зеркалом) и приемнике (мишени). А это, в свою очередь, опровергает теорию относительности Эйнштейна.
Литература
«Относительное движение Земли и светоносного эфира» Анатолий Иванович Довженко http:// www. bestreferat. ru/ referat-95368. html
2. Чем приходится жертвовать, считая, что отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли произошел не из-за равенства углов отражения и падения луча, а из-за лоренцовских сокращений:
•· Второй закон Ньютона утверждает, что в инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе. Теория относительности утверждает, что изменение скорости планет происходит без приложения к ним каких-либо сил, от одного лишь «искривления пространства».
•· Закон Гука – величина деформации пропорциональна величине деформирующей силы. Лоренцовские сокращения (и последующие удлинения) тел происходят без применения какой-либо сжимающей (растягивающей) силы.
•· Эффект Пуассона – при растяжении тела размеры его поперечного сечения уменьшаются, а при сжатии — увеличиваются. При лоренцовских сокращениях сжатие (удлинение) тела в одном из направлений не приводит к каким-либо изменениям размеров и деформациям в других направлениях.
•· Остаточные деформации. После даже очень значительного лоренцевского сокращения тела в одном из направлений (сжатие объемного тела до толщины блина) при возврате тела в первоначальное состояние на нем не остается никаких остаточных деформаций.
•· Закон отражения света, основанный на принципе Ферма. Принцип Ферма предписывает лучу света двигаться из начальной точки в конечную точку по пути, минимизирующему время движения (для случая плоского зеркала). Закон отражения гласит, что угол отражения луча света равен углу падения этого луча. Предположение о лоренцовских сокращениях основано на отказе от закона отражения света – на схеме опыта Майкельсона угол луча отражения не равен углу падения.
•· Закон обратимости светового луча. Согласно закону обратимости светового луча, луч света, распространившийся по определённой траектории в одном направлении, повторит свой ход в точности при распространении и в обратном направлении. На схеме опыта Майкельсона углу падения и отражения луча не равны. Следовательно, луч не повторит в точности свой ход при движении в обратном направлении.
•· Принцип независимости движений и сложения скоростей. Лоренцовские преобразования идут вразрез с этим принципом.
•· Следствием из лоренцовских сокращений, а также основанной на этих сокращениях теории относительности, является допущение нарушения последовательности событий, так как в теории относительности взаимное расположение событий во времени может зависеть от выбранной системы отсчёта.
•· Еще одно следствие из лоренцовских сокращений и основанной на них теории относительности. Время в теории относительности не является абсолютным и для каждого тела течет его собственное время, в итоге выходит, что два тела, находящиеся одновременно в одной и той же точке пространства могут находиться в разном времени.
•· Закон сохранения массы — масса как мера количества вещества сохраняется при всех природных процессах, то есть несотворима и неуничтожима. Теория относительности утверждает, что масса тел меняется в зависимости от скорости этих тел.
•· Возникновение прочих «релятивистских эффектов».
3. Ссылки на сайты, критикующие теорию относительности.
4. Математичестие теги для использованных формул:
\[
\begin{gathered}
t' = \frac{d}
{{c - v}} \hfill \\
t'' = \frac{d}
{{c + v}} \hfill \\
t = t' + t = \frac{d}
{{c - v}} + \frac{d}
{{c + v}} = \frac{{2cd}}
{{c^2 - v^2 }} \hfill \\
t = \frac{{2cd}}
{{c^2 - v^2 }} \hfill \\
S = tc = \frac{{2c^2 d}}
{{c^2 - v^2 }} \hfill \\
s = Tv \hfill \\
d + l = Tc \hfill \\
l = Tc - d \hfill \\
l^2 = s^2 + d^2 \hfill \\
(Tc - d)^2 = (Tv)^2 + d^2 \hfill \\
T^2 c^2 - 2Tcd + d^2 = T^2 v^2 + d^2 \hfill \\
T^2 c^2 - T^2 v^2 = 2Tcd \hfill \\
T^2 (c^2 - v^2 ) = 2Tcd \hfill \\
T(c^2 - v^2 ) = 2cd \hfill \\
T = \frac{{2cd}}
{{c^2 - v^2 }} \hfill \\
S = tc = \frac{{2c^2 d}}
{{c^2 - v^2 }} \hfill \\
\end{gathered}
\]
