Kas yra Michelson-Morley eksperimentas?

1887 m. atliktas Michelson-Morley eksperimentas buvo vadinamas „sėkmingiausiu nepavykusiu mokslo eksperimentu“. Jis taip pat buvo vadinamas „antrosios mokslo revoliucijos teorinių aspektų pradžios tašku“. Michelsono-Morley eksperimentas pateikė svarių įrodymų prieš šviečiančio (šviesą nešančio) eterio idėją, kuri tuo metu buvo labai populiari tarp fizikų.

Apsvarstykite, kaip fizinės ir garso bangos sklinda per laikmenas; skystis arba dujos, pvz., vanduo ar oras. Nuo Jameso Clerko Maxwello darbo 1861 m. buvo žinoma, kad šviesa yra elektromagnetinė banga. Fizikai pradėjo teigti, kad ši banga judėjo per terpę, sudarytą iš daug mažesnių nei ore esančių dalelių ir daug mažiau tankių. Šią medžiagą jie vadino eteriu. Pats Maksvelas padėjo išpopuliarinti eterio sąvoką, ir netrukus tapo savaime suprantama, kad eteris egzistuoja.

Kaip pastebėjo kai kurie to meto fizikai, eterio idėja turėjo daug problemų. Kad eteris tarnautų kaip elektromagnetinės energijos terpė ir atsižvelgtų į stebimus duomenis, eteris turėjo būti skystas – užpildyti erdvę, milijoną kartų standesnis už plieną – palaikyti aukštus šviesos bangų dažnius, be masės ir be klampumo – kitaip jis būtų sulėtinti planetų orbitas, skaidrios – arba tolimesnės žvaigždės turėtų regimąjį dydžių mažėjimą greičiau nei atstumo kvadratas, nedispersinės, nesuspaudžiamos ir ištisinės labai mažu masteliu. To buvo daug ko paklausti iš bet kokios medžiagos, o eteris buvo labiau teorinis ramentas nei bet kas kitas.

Michelson-Morley eksperimentas, kurį atliko Albertas Michelsonas ir Edwardas Morley dabartiniame Case Western Reserve universitete Ohajo valstijoje, buvo eterio teorijų pabaigos pradžia. Fizikai suprato, kad jei eteris egzistuotų, Žemė judėtų jo atžvilgiu dėl savo sukimosi apie savo ašį, skriedama aplink Saulę ir Saulės aplink galaktiką. Net jei pats eteris judėtų, mažai tikėtina, kad jis puikiai judėtų kartu su Žeme, kuri laikui bėgant kinta ir judėjimo kryptis, ir greitis.

Laukiamas poveikis buvo „eterio vėjas“, kuris sukeltų nedidelius šviesos greičio svyravimus, priklausomai nuo to, kokiu būdu šviesa sklinda. Kadangi Žemės skriejimo aplink Saulę greitis yra tik maždaug šimtoji dalis procento šviesos greičio, buvo manoma, kad poveikis yra nedidelis. Įvairūs eksperimentiniai nustatymai eterio vėjui aptikti buvo sukurti XIX amžiaus viduryje, tačiau tuo metu prietaisai tiesiog nebuvo pakankamai tikslūs.

Michelson-Morley eksperimentas buvo skirtas išmatuoti nedidelius šviesos greičio svyravimus, atmušant du spindulius stačiu kampu, naudojant pusiau perpjautus ir visiškai atspindinčius veidrodžius, tada juos sujungiant ir stebint trukdžių modelį. Jei būtų nors nedidelis dviejų šviesos spindulių greičio skirtumas, tai būtų akivaizdu konstruktyvių ir destruktyvių trukdžių aptinkančiam elementui modelyje. Siekiant pašalinti eksperimento trikdžius, viskas vyko akmeninio pastato rūsyje, o aparatas buvo uždėtas ant didelės marmurinės tabletės, plūduriuojančios gyvsidabrio baseine. Tai leido pasukti Michelson-Morley eksperimentą, o eterio greičio kitimai priklausomai nuo krypties sukeltų išmatuojamą poveikį.
Galiausiai buvo nustatyta, kad „eterio efektas“ buvo toks mažas, kad jo beveik neįmanoma aptikti – daugiau nei 10 kartų mažesnis nei tikėtasi. Tai buvo toks nedidelis poveikis, kad, atsižvelgiant į paklaidos ribą, jis galėjo būti lygus nuliui.
Vėlesni, vis tikslesni eksperimentai patvirtino tai, ko niekas nenorėjo girdėti: eteris buvo įsivaizduojamas. Šviesa kažkokiu būdu sklinda kaip banga per vakuumą, ir viskas. Michelson-Morley eksperimentas buvo tik pirmasis, kuris tai atrado. Šios išvados padėjo pagrindą XX amžiaus teorinei fizikai, įskaitant bendrąją reliatyvumo teoriją ir kvantinę teoriją.

Už fizikos darbą Albertas Michelsonas 1907 metais buvo apdovanotas Nobelio premija.