Андрей Гришаев - Этот «цифровой» физический мир
Обратим внимание: интерферометр Майкельсона-Морли имеет ненулевой угол клина, т.е. угол между плоскостями эквивалентной воздушной прослойки. Ненулевой угол клина γ и, соответственно, ненулевой угол схождения интерферирующих лучей 2γ требуются здесь для того, чтобы интерференционная картинка представляла собой полосы равной толщины, а не полосы равного наклона. Наш анализ [Г1] показывает, что, из-за ненулевого угла клина, разностный сдвиг интерференционных полос при двух вышеназванных характерных ориентациях прибора составит Δn приближенно 4Lγ(V/c)/λ. Поскольку экспериментаторы не принимали во внимание этот эффект, они не сообщали о величине угла клина. Но если подставить в это выражение для Δn названную Вавиловым величину 0.05, а также вышеприведённые значения остальных параметров, то для угла клина мы получим цифру γ около 5.5·10-4 рад. Такая величина для угла клина интерферометра Майкельсона представляется нам совершенно реалистичной. Поэтому можно допустить, что Майкельсон и Морли в эксперименте 1887 года, фактически, продетектировали локально-абсолютную скорость прибора.
Да и на что ещё мог реагировать прибор Майкельсона-Морли, кроме как на свою локально-абсолютную скорость? Это же не интерферометр Саньяка, в котором свет движется во встречных направлениях в обход контура с ненулевой площадью, благодаря чему детектируется собственное вращение прибора. У интерферометра Майкельсона-Морли площадь контура нулевая! И это не акселерометр, который используется, например, в системах инерциальной навигации – где детектируется ускорение, а затем оно интегрируется, и, таким образом, вычисляется скорость. Нет, прибор Майкельсона-Морли реагировал непосредственно на свою скорость, повергая в прах принцип относительности. Вот почему релятивисты помалкивают про эфирный ветерок с востока, который обнаружился у Майкельсона и Морли – но, наоборот, громко кричат о том, что не обнаружился эфирный ветер из-за орбитального движения Земли.
Само собой, этот обман им пришлось подкреплять ещё целой вереницей обманов, которые на их языке называются «аналогами опыта Майкельсона-Морли». Эти «аналоги» - целый ряд выполненных по разным схемам опытов, в которых результаты поиска эфирного ветра оказались, практически, полностью нулевыми, как будто этот ветер отсутствовал совершенно. То, что в этих опытах никак не проявилось орбитальное движение Земли – это само собой. Но почему там не проявилось движение установки из-за вращения Земли вокруг своей оси? Потому что это не-проявление было обусловлено либо метрологически, либо методологически. То есть, либо была недостаточна точность опыта, чтобы обнаружить эфирный ветерок с востока, со скоростью около 300 м/с, либо сама постановка опыта была такова, что обнаружение этого ветерка принципиально исключалось.
Так, Эссен [Э1] искал вариации частоты полого цилиндрического резонатора на 9200 МГц, которые имели бы место при изменениях его ориентации по отношению к линии эфирного ветра. При горизонтальном положении оси резонатора, он поворачивался в горизонтальной плоскости, делая оборот за минуту. Через каждые 45о поворота, частота резонатора измерялась с помощью кварцевого стандарта. Относительная разность частот резонатора для положений вдоль и поперёк линии эфирного ветра составляла бы (1/2)(V2/c2). Для скорости эфирного ветра V=30 км/с, эффект составил бы около 5·10-9. Данные Эссена демонстрируют волну с размахом на порядок меньше. Такая волна свидетельствовала об отсутствии «орбитального» эфирного ветра. Но происхождение самой этой волны осталось невыясненным – причём, в её присутствии, не было шансов обнаружить волну из-за «суточного» эфирного ветра, с размахом на три порядка меньшим.
Таунс с сотрудниками [Т1] измеряли частоту биений у пары мазеров на аммиаке, установленных пучками молекул навстречу друг другу – причём, вдоль линии «запад-восток». Затем разворачивали установку на 180о и вновь измеряли частоту биений. Эти измерения проводились на протяжении более полусуток, чтобы Земля повернулась более чем на пол-оборота вокруг своей оси. «Орбитальный» эфирный ветер при такой методике обнаружился бы, а «суточный» - нет, поскольку, при развороте установки, допплеровские сдвиги частот у мазеров просто менялись ролями, и частота биений оставалась прежней.
Ещё в одном эксперименте, выполненном под руководством Таунса [Т2], исследовалась частота биений двух ИК-лазеров, с ортогонально расположенными резонаторами, при поворотах установки на 90о между положениями, в которых один резонатор ориентирован по линии «север-юг», а другой – по линии «запад-восток». Принималось, что у резонатора, ориентированного параллельно «эфирному ветру», частота есть f0(1-β2), а у резонатора, ориентированного ортогонально «эфирному ветру», частота есть f0(1-β2)1/2, где f0 – невозмущённая частота, β=V/c. Поскольку f0=3·1014 Гц, то из-за скорости 30 км/с можно было ожидать разностный эффект с размахом 3 МГц. Размах же обнаруженного эффекта составил всего 270 кГц, причём он почти не зависел от времени суток, хотя проявлению «эфирного ветра» из-за орбитального движения Земли следовало быть максимальным в 0 и 12 часов, а минимальным – в 6 и 18 часов местного времени. Обнаруженный эффект интерпретировали как результат магнитострикции в металлических стержнях резонаторов из-за влияния магнитного поля Земли. Линейная скорость из-за суточного вращения дала бы здесь эффект с размахом около 300 Гц, который был бы сфазирован с эффектом от магнитострикции и тоже не зависел бы по величине от времени суток – а, значит, его не-обнаружение было обусловлено даже методологически.
В особую группу можно выделить эксперименты, в которых обеспечивалась весьма высокая точность измерений – но, увы, ориентация всех элементов установки относительно земной поверхности была постоянна. Конечно, там не могло быть никаких разностных эффектов из-за линейной скорости суточного вращения. Поэтому оно никак не проявилось, например, в эксперименте с использованием стандарта частоты на охлаждённых ионах [П1], или при спектроскопии двухфотонного поглощения в атомном пучке [Р1], или при сличениях частот двух лазеров видимого диапазона, стабилизированных разными способами [Х1].
Между тем, при достаточной точности измерений и корректной методике, линейная скорость лаборатории из-за суточного вращения Земли успешно детектируется. Мы расскажем о двух таких экспериментах.
Чемпни и соавторы [Ч1] разместили мёссбауэровские излучатель и поглотитель (Co57 и Fe57) на диаметрально противоположных участках ротора ультрацентрифуги, вращаемой в горизонтальной плоскости. Один детектор гамма-квантов был установлен с северной стороны от ротора, второй – с южной. Детекторы были прикрыты свинцовыми экранами с диафрагмами, пропускавшими лишь те кванты, которые шли в узком створе, соосном с линией «излучатель-поглотитель», когда эта линия была ориентирована в направлении
Рис.1.7.1
«север-юг». Пик резонансного поглощения на 14.4 кэВ, заранее полученный линейно-допплеровским методом (см. Рис.1.7.1), соответствовал скорости расхождения излучателя и поглотителя ≈0.33 мм/с, при этом энергия рабочего перехода у поглотителя была меньше, чем у излучателя, на ≈1.1·10-12. Идея опыта была основана на том, что если абсолютные скорости в эфире имеют физический смысл, то, при движении установки в эфире (расчёт был, опять же, на орбитальное движение Земли) вращение ротора даст неравенство абсолютных скоростей излучателя и поглотителя. Соответственно, их линии приобретут неодинаковые квадратично-допплеровские сдвиги. Так, пусть лаборатория движется в эфире на восток, а ротор вращается против часовой стрелки, если смотреть на него сверху. Тогда северный счётчик будет считать кванты в условиях, когда линейная скорость вращения излучателя складывается со скоростью установки в эфире, а линейная скорость вращения поглотителя – вычитается из неё. Из-за результирующих квадратично-
Рис.1.7.2
допплеровских сдвигов, линии излучателя и поглотителя сдвинутся друг к другу, отчего поглощение увеличится, т.е. скорость счёта уменьшится. Соответственно, для южного счётчика всё будет наоборот. В итоге опыт позволял сделать вывод о том, абсолютные или относительные скорости имеют физический смысл. Действительно, при каждом цикле измерений использовались две скорости вращения ротора – 200 Гц и 1230 Гц – дававшие линейные скорости вращения 55.3 и 340 м/с. Измерялись четыре величины: скорость счёта северного счётчика при малой и большой скоростях вращения, NL и NH, и, аналогично, для южного счётчика, SL и SH – и находилось отношение ξ=(SH/SL)/(NH/NL). При справедливости концепции относительных скоростей, отношение ξ было бы, с точностью до погрешностей, равно единице. При справедливости же концепции абсолютных скоростей, отношение ξ отличалось бы от единицы – причём, если бы имел место эфирный ветер из-за орбитального движения Земли, ξ зависело бы от времени суток. Как показывают результаты [Ч1], которые мы воспроизводим (см. Рис.1.7.2), ξ близко к единице и не зависит от времени суток – т.е. орбитальный эфирный ветер никак не проявился. Вместе с тем, среднее по приведённому набору данных составляет, как можно видеть, 1.012. Не свидетельствует ли этот результат об эфирном ветерке из-за суточного вращения Земли?
