Michelson-Morley實驗的歷史

Michelson-Morley實驗試圖測量地球通過發(fā)光醚的運動。雖然經(jīng)常被稱為Michelson-Morley實驗,但這個短語實際上是指1881年由Albert Michelson進行的一系列實驗,然后在1887年在凱斯西大學與化學家Edward Morley一起(使用更好的設(shè)備)進行了一系列實驗。雖然最終結(jié)果是否定的,但實驗的關(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世紀末,由于諸如Young's雙狹縫實驗等實驗,光如何工作的主要理論是它是電磁能量波。

問題是波浪必須通過某種媒介。必須有一些東西才能揮手。眾所周知,光可以穿過外部空間(科學家認為這是真空),你甚至可以創(chuàng)建一個真空室并通過它發(fā)光,所以所有的證據(jù)都清楚地表明,光可以在沒有任何空氣的情況下穿過一個區(qū)域或其他問題。

為了解決這個問題,物理學家假設(shè)有一種物質(zhì)填滿了整個宇宙。他們把這種物質(zhì)稱為發(fā)光醚(有時是發(fā)光的**,盡管看起來這只是一種在自言自語的音節(jié)和元音中投入)。

Michelson和Morley(可能大部分是Michelson)提出了這樣一個想法,即你應(yīng)該能夠通過**測量地球的運動。**通常被認為是不動的和靜止的(當然,振動除外),但地球正在快速移動。

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想一想當你將手伸出驅(qū)動器上的車窗時。即使它'沒有風,你自己的動作使它看起來有風。以太也是如此。即使我自從地球移動以來,靜止不動,那么朝一個方向移動的光應(yīng)該與**一起移動得比朝相反方向移動的光更快。無論哪種方式,只要**和地球之間存在某種運動,它就會產(chǎn)生一種有效的"**風"它會推動或阻礙光波的運動,類似于游泳運動員根據(jù)他是沿著電流還是反對電流移動而移動得更快或更慢。

為了驗證這一假設(shè),Michelson和Morley(同樣,主要健康知識測試是Michelson)設(shè)計了一種裝置,將光束分開并將其從反射鏡上反射過來,以便它沿不同方向移動并最終擊中同一個目標。工作原理是,如果兩個光束沿著不同的路徑穿過**行進相同的距離,它們應(yīng)該以不同的速度移動,因此當它們擊中最終的目標屏幕時,這些光束將彼此稍微異相,這將產(chǎn)生可識別的干涉圖案。因此,該設(shè)備被稱為Michelson干涉儀(顯示在本頁頂部的圖形中)。

結(jié)果

結(jié)果令人失望,因為他們**沒有發(fā)現(xiàn)他們正在尋找的相對運動偏差的證據(jù)。無論光束采取哪條路徑,光線似乎都以完全相同的速度移動。這些結(jié)果發(fā)表于1887年。當時解釋結(jié)果的另一種方法是假設(shè)**以某種方式與地球運動有關(guān),但沒有人真正能夠提出一個允許這種有意義的模型。

事實上,1900年,英國物理學家凱爾文勛爵著名地指出,這一結(jié)果是兩個"云"破壞了對宇宙的完整理解之一,人們普遍期望它將以相對較短的順序得到解決。

需要將近20年的時間(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年版的美國科學雜志上發(fā)表的論文全文,該全文存儲在AIP網(wǎng)站上。