Экспериментальные опровержения существования эфира

1.2. Экспериментальные опровержения существования эфира

Основным экспериментальным подтверждением отсутствия эфира провозглашен отрицательный результат опыта Майкельсона (Albert Michelson).

«Майкельсон мог бы обнаружить «эфирный ветер» со скоростью 10 км/с. Но никаких следов «эфирного ветра» обнаружено не было... Отрицательный результат опыта Майкельсона остается незыблемым. Таким образом, его надежность не вызывает сомнений» [1].

Любопытно сравнить утверждение об отрицательном результате с сообщениями самого Майкельсона.

В 1887 году в совместном с Морли (Edward Morley) отчете Майкельсон писал [2]:

...the relative velocity of the earth and the ether is probably less than one-sixth the earth’s orbital velocity, and certainly less than one-fourth... The experiment will therefore be repeated at intervals of three months, and thus all uncertainty will be avoided.

...скорость Земли относительно эфира, возможно, менее одной шестидесятой орбитальной скорости и точно меньше одной сороковой части... Эксперименты повторялись с интервалом в три месяца, поэтому все неопределенности были устранены.

О нулевой скорости эфирного ветра в этом сообщении нет ни слова.

В течение 1926...1928 годов Майкельсон предпринял серию повторных экспериментов совместно с Писом (Pease) и Пирсоном (Pearson). Первый эксперимент был поставлен в июне 1926 года, второй – осенью 1927 года, третий – в 1928 году. О первых двух экспериментах сообщалось, что они не привели к обнаружению эфирного ветра. В сообщении от 1929 года об экспериментах на горе Маунт-Вильсон говорилось [2]:

The results gave no displacement as great as one-fifteenth of that to be expected on the supposition of an effect due to a motion of the solar system of three hundred kilometers per second.

Измерения показали скорость не более одной пятнадцатой от предполагавшейся скорости движения Солнечной системы, равной тремстам километрам в секунду.

Одна пятнадцатая от трехсот километров в секунду – это двадцать километров в секунду.

Мунера (Hector A. Munera) подверг современной статистической обработке оригинальные материалы экспериментов Майкельсона и получил следующие результаты [3].

«The average for the three noon sessions is 6,22 km/s with a standard deviation on the mean of 0,93 km/s. For the 18:00 observations the avearge is 6,80 km/s with a much larger standard deviation on the mean of 2,49 km/s. These values are compatible with the original findings of M-M and with Miller’ s recalculation. Again, clearly non-null results.

Среднее значение скорости для трех экспериментов, поставленных в полдень, составило 6,22 км/с при стандартном отклонении около 0,93 км/с. Для наблюдений в 18 часов среднее значение скорости равно 6,8 км/с при несколько большем стандартном отклонении, равном 2,49 км/с. Эти величины сравнимы с теми, которые получены Майкельсоном – Морли и перерассчитаны Миллером. Снова налицо ненулевой результат.

Надежность опытов Майкельсона также не является «не вызывающей сомнений». Миллер (Dayton Miller) оценивал аппаратуру Майкельсона следующим образом [4]:

Michelson’s first apparatus proved inadequate as to sensitivity and stability. Prof. Morley proposed several important developments in the interferometer. With this instrument, the famous «Michelson – Morley Ether-Drift Experiment» was performed in Cleveland, in July 1887. Again the results were inconclusive and the instrument was of insufficient sensitivity for the delicate measurements.

Первая аппаратура Майкельсона обладала неадекватной чувствительностью и стабильностью. Проф. Морли предложил несколько важных улучшений конструкции интерферометра. При помощи этого инструмента в июле 1887 года в Кливленде был поставлен знаменитый опыт Майкельсона – Морли по обнаружению эфирного ветра. И вновь результаты были неубедительными, а прибор не обладал необходимой чувствительностью для столь тонких измерений.

Эксперименты Майкельсона были продолжены Миллером, который устранил в своем приборе все возможные источники ошибок. За период с 1902 по 1926 год было проделано около 200 000 измерений при 12 000 поворотов интерферометра. Миллер писал [2]:

The effect [of ether-drift] has persisted throughout. After considering all the possible sources of error, there always remained a positive effect. The observed effect is dependent upon sidereal time and is independent of diurnal and seasonal changes of temperature and other terrestrial causes, and is a cosmical phenomenon.

Эфирный ветер присутствует повсюду. После учета всех возможных источников ошибок всегда оставался положительный эффект. Наблюдаемый эффект зависит от сидерального времени, не зависит от сезонных изменений температуры и других связанных с Землей причин, это космическое явление.

Результаты экспериментов Миллера также были подвергнуты Мунера уточненной статистической обработке. Полученное им характерное значение скорости эфирного ветра равно 10,1 ± 0,33 км/с.

Итоги своей работы Миллер оценивал следующим образом [4]:

A relative motion of the earth and the ether should produce an effect which, as observed in the interferometer, would vary both in magnitude and direction as the earth rotates on its axis and as it revolves in its orbit; the effect further depends upon the latitude of the station of observation.

The actual observations indicate an ether drift of ten kilometers per second which varies in a manner wholly consistent with the theoretical requirements; however, the observed velocity of the drift is smaller than had been expected, as though the ether through which the interferometer is being carried by the earth’s motion was not absolutely at rest.

A comparison of the effect of the orbital motion of the earth as observed in the interferometer with its known value leads to the conclusion that the absolute motion of the solar system in space has a velocity of 208 kilometers per second. This cosmical motion is towards an apex located in the southern constellation Dorado, the Sword Fish, in the midst of the Great Magellanic Cloud of stars.

Взаимное относительное движение Земли и эфира может производить эффект, который, как это было видно из интерферометрических наблюдений, может варьироваться по величине и направлению при вращении Земли вокруг своей оси и движении ее по орбите, эффект также зависит от широты места наблюдения.

Наблюдения показывают движение эфира со скоростью около десяти километров в секунду, что полностью согласуется с требованиями теории, однако измеренная скорость эфира меньше ожидавшейся, поскольку эфир, в котором интерферометр двигался вместе с Землей, не находился в полном покое.

Сравнение наблюденного с помощью интерферометра эффекта орбитального движения Земли с его известной величиной приводит к выводу, что Солнечная система движется в пространстве с абсолютной скоростью около 208 километров в секунду. Это движение направлено в сторону созвездия Золотой Рыбы в середине Магелланова облака.

Современные исследования находятся в согласии с точкой зрения Миллера.

Маринов (Stefan Marinov) поставил эксперимент по определению «эфирного ветра» на основе современной техники [5, 6]. Найденное им значение скорости «эфирного ветра» равно 362 ± 40 км/с.

В 1989 году Центром космических полетов НАСА в Годдарде (NASA’s Goddard Space Flight Center) был запущен искусственный спутник Земли COBE (Cosmic Background Explorer) для исследования микроволнового фонового излучения Вселенной [7] – Cosmic Microwave Background Radiation (CMBR). По данным измерений, проведенных при помощи ИСЗ COBE, рассчитано, что скорость движения Земли составляет 365 км/с [8].

Уокер (Evan Harris Walker) на этом основании вводит в рассмотрение абсолютную систему отсчета, определяемую фоновым излучением Вселенной [8], то есть не механическую систему.

В работе [9] значение скорости эфирного ветра приводится в соответствие с данными экспериментов Майкельсона – Морли и Миллера. При расчете скорости эфирного ветра по результатам этих экспериментов не учитывался тот факт, что скорость света в воздушной среде, в которой производились эти эксперименты, отличается от скорости света в вакууме, которая и принималась в расчет. Значения скорости, вычисленные с учетом этого фактора, согласуются со значением скорости, полученной из эксперимента COBE. Авторы работы [9] считают возможным абсолютное движение:

This results undermine Einstein’s assertion that absolute motion has no meaning.

Эти результаты разрушают утверждение Эйнштейна о том, что абсолютное движение не существует.

Таким образом, экспериментальные исследования, по меньшей мере, не опровергают существования абсолютной субстанции, которой может оказаться эфир. Но это не механическая субстанция.

Рекламируемый отрицательный результат опытов Майкельсона и неоспоримость этого результата не соответствуют действительности.

Не имеется ни теоретических, ни экспериментальных опровержений существования эфира. Современные экспериментальные исследования подтверждают существование абсолютной немеханической субстанции.

Исследования Миллера рисуют картину мира, полярно противоположную той, которую приписывают Майкельсону и Эйнштейну: человечество живет не в пустом пространстве, не в вакууме, а в динамичном океане эфира. Человек, отрицающий существование эфира, подобен рыбе, отрицающей существование океана.

В то же время ни интерферометрические опыты Майкельсона – Морли – Миллера, ни эксперимент COBE, даже если воспринимать их как подтверждение существования эфира, не несут никакой информации о свойствах взаимодействия эфира с вещественными телами.

Если основываться только на интерферометрических экспериментах, нужно разделить позицию И. Ньютона, знаменитый трактат которого заканчивается словами [10]:

...нет достаточного запаса опытов, коими законы действия этого эфира были бы точно определены.

В этой фразе указано направление экспериментальных исследований и сформулировано требование к их составу: необходимо опытным путем определить «законы действия» эфира, а совокупность опытов должна быть достаточной для построения теории.