Пређи на главни садржај

Експеримент Мајкелсона и Морлија

У XIX веку постојало је уверење да електромагнетне таласе преноси етар. Међутим, етар није опажен, али то није било препрека да се фама о постојању одржи дуго. Етар је поседовао крајње необичне особине и током времена својства су проширена, у складу са потребама физике. 
Крајем XIX века коначно се кренуло у подухват тражења доказа о постојању етра и његовом кретању (или мировању). Међу физичарима је владало уверење да је ова наука углавном открила све тајне природе, а остало је још пар ситница да се заокружи ова грандиозна творевина. Једна од тих ситница био је етар. Нико није сумњао да постоји.
Алберт Мајклсон се као дете преселио из Немачке у САД. Породица се настанила у рударској колонији, у Калифорнији, а његов отац је трговао бакалуком. Упркос сиромаштву успео је да стекне стипендију и упише Поморску академију. Десетак година касније постаје професор физике на једном универзитету и интересује се за проблем доказивања постојања етра. Успео је да убеди хемичара Едварда Морлија да му се придружи, а Александра Бела да финансира цео експеримент. Следи анимирани приказ експеримента.
Монохроматска светлост путује од извора до полупропусног огледала (постављеног укосо). Коси положај је неопходан да би се сноп светлости раздвојио на једнаке деле. Зраци потом путују ка непропусним огледалима. Видео запис приказује очекиване путање сигнала у односу на два референтна система - на начин који проистиче из класичне механике:


Присутна разлика би морала да доводе до појаве промене у интерференционој слици светлости. Међутим, то се није догодило упркос многобројним извођењима експеримента.
Било је покушаја да се спаси хипотеза о постојању етра. Једна од њих је тврдила да Земља увлачи етар у току кретања. Друга хипотеза је посебно интересантна и осмислили су је, независно један од другог, холандски физичар Лоренц и ирски „филозоф природе” Фицџералд. Они су сматрали да се дужине скраћују (контрахују) у правцу кретања Земље.

Ако се интерференција појављује у односу на етар, ко је требао да је региструје? 
Тумачење тока експеримента је упрошћено. Њих двојица су након једног мерења обртали целу апаратуру за 90⁰ и изнова вршили мерење. То су чинили да би уочили малу разлику у положајима интерференционих максимума. Експеримент су изводили током целе године, при различитим положајима Земље. 
Резултат њиховог експеримента је требао да буде исти у односу на било који инерцијални референтни систем. Земља током кратког времена, односно док траје једно мерење, представља инерцијални референтни систем. Дакле, и Земља и етар су инерцијални референтни системи, тако да се кретање Земље у односу на непокретни етар може заменити кретањем етра у односу на непокретну Земљу. Поређења ради, ако експеримент изводимо на броду који се креће сталном брзином и на мерење утиче ваздух, то би било исто као да мерење обављамо на броду који се не креће али тако да ветар дува брзином којом се кретао брод.
Неколико хипотеза је настало са циљем тумачења неочекиваног резултата. Из једне је проистицало да Земља увлачи етар током кретања, што значи да не постоји релативно кретање Земље и етра. Једна друга хипотеза, Лоренцова, је послужила Ајнштајну да одбаци идеју о постојању етра.

Коментари

Популарни чланци

Карноов циклус

На почетку индустријске револуције постојала је потреба да се унапреди рад парне машине и ефикасност. Сади Карно, физичар и официр у француској војсци, размишљао је о томе који гас/пару је потребно употребити и на какав начин да би се остварио највећи степен искоришћења. Из тог делања је проистекао други закон термодинамике, мада установљен од стране других физичара. Треба запазити да је Карно све време писао о калорику као радној супстанци парне машине - флуиду који садржи топлотну енергију и струји између објеката на различитој температури. Није први пут да се у физици стиже до нових открића помоћу погрешних претпоставки. Графички приказ машине, такозвани Карноов циклус, је уведен у физику много година касније. Приказ представља Карноову топлотну машину, на начин како је он замислио рад уређаја са највећим степеном искоришћења калорика:

Централни део записа сачињава цилиндар са радним телом. Карно није прецизно назначио о каквом флуиду се ради. Са леве стране је грејач, извор топло…

Једначина континуитета

Условљеност брзине протицања флуида површином попречног пресека струјне цеви први је уочио Леонардо да Винчи. Он, наравно, није изучавао струјне цеви већ је појаву уочио осматрајући протицање воде при различитим условима. Галерија Уфици у Фиренци садржи импозантну збирку његових нацрта и модела, али се Леонардово име ипак ретко помиње у контексту открића у физици - јер не постоје. Узрок томе сигурно није слабо познавање математике, јер би у том случају и Мајкл Фарадеј проживео живот као непознати књиговезац. Према томе, математичка формулација једначине није његово дело.

Запис је могуће употребити као пратећи садржај наставе физике у гимназији. Струјна цев садржи три струјне линије, а свакако их може бити много више, и то што се не секу је последица ламинарног протицања флуида. Ламинарност представља неопходан услов за формулисање једначине континуитета, у облику који се наводи у гимназији. Исто тако флуид поседује сталну густину упркос промени притиска, а ни вискозност није присутна…

Микроталасна пећница

Приметила сам два се две шоље од истог материјала, а различите боје, неједнако загревају у миктоталасној. Зашто? Микроталаси су електромагнетне природе, а молекули воде поседују просторно раздвојене центре позитивног и негативног наелектрисања - што је својтвено електричним диполима - тако да електрично поље таласа утиче на кретање молекула воде у храни. Због дејстава молекула воде са суседним молекулима воде, појачано кретање молекула у посуди са спољне стране се преноси према молекулима у унутрашњости. Такво преношење енергије између молекула је кључно за кување у миктоталасној, јер јачина миктоталаса слаби при продирању кроз храну па би средиште намирнице остало сирово да није те појаве.
Не видим разлог због чега би различите боје посуде утицала на брзину загревања, јер микроталаси у пећници дејствују једино са молекулима воде. Постоји могућност да у некој шољи постоји дефект испуњен водом па то утиче на брзину загревања.

Боров модел атома

Не дешава се често да физичар изнад улазних врата своје куће држи потковицу, а то је Нилс Бор чинио. Посао професора није баш обављао са великим ентузијазмом, али је волео да дискутује са студентима не устручавајући се да покаже да нешто не зна, а понекад би са њима решавао укрштене речи или играо стони тенис, што га је чинило популарним међу младим људима. Током Другог светског рата је био принуђен да побегне из Данске у САД, где се придружује пројекту „Менхетн“, односно тиму физичара који се бавио израдом прве нуклеарне бомбе. Након катастрофе у Јапану преобразио се у предводника оних који су се залагали за забрану коришћења нуклеарне енергије у војне сврхе.  Радерфордов ђак је учинио исто што и његов професор - надмашио је учитеља. Боров модел атома данас има једино историјски значај, али му посвећујем страницу јер представља непроцењив помак у развоју физике. У чланку о Радерфордовом моделу атома поменуо сам да је поседовао једну велику ману: такав атом би могао да постоји кратко…