logo
Андреевский 11-16

Мысленный эксперимент Максвелла

сли принять точку зрения, что лаборатория вместе с содержащимися в ней приборами проходит сквозь эфир, не увлекая его, то возможность обнаружения абсолютного движения не вызывает сомнений. Правда, согласно принципу относительности Галилея, абсолютное пространство существует лишь в ограниченном смысле, т.к. никакие механические эксперименты, проводимые в инерциальной системе отсчета, не позволяют определить, покоится ли она или движется. Поэтому вставал вопрос об обнаружении движения инерциальных систем относительно абсолютного пространства (т.е. относительно эфира) посредством оптических экспериментов.

Т

Рис.31. Мысленный эксперимент

Максвелла

ак как свет обладает скоростью c относительно эфира, то его скорость относительно системы отсчета, движущейся в эфире со скоростью v, будет отличаться от c в ту или иную сторону в зависимости от направления движения системы. На эту возможность указал в 1878 году Максвелл. Он предложил следующий мысленный эксперимент.

Вообразим вагон длиной 2l, движущийся в некотором направлении (указанном на рис. 31 стрелкой) со скоростью . В центре вагона включается лампа S. Ясно, что с точки зрения теории эфира свет достигает передней стенки позже, чем задней, т.к. скорость света относительно передней и задней стенок равна соответственно и . Запаздывание одного луча по сравнению с другим будет составлять

Пренебрегая отношением , получим откуда можно вычислить скорость движения вагона относительно эфира .

Рис.32. Схема эксперимента Майкельсона и Морли

Ничтожно малая разность времен t не поддается измерению. Например, при скорости (средняя скорость годичного движения Земли) и характерном размере установки в несколько метров отставание t будет порядка 1011с. Поэтому мысленный эксперимент Максвелла неосуществим непосредственно. Однако даже столь малое различие во времени распространения световых лучей приводит к значительному изменению оптической разности хода , что позволяло физикам надеяться с помощью интерференционных приборов обнаружить движение Земли по отношению к эфиру. Оценки необходимой чувствительности экспериментальной установки показывали: чувствительность прибора должна быть второго порядка по , т.е. эксперимент должен позволять измерить величину с точностью до 2.

В