time_rus

И это было предметом отдельного обсуждения на конференции по ММХ в Пасадене в 1927 году, о чем Робертс не мог не знать, тем более, что до написания им этой статьи один из авторов приводил ему цитаты из стенограммы этой конференции, обращая его внимание на полуоборотный и полнооборотный эффекты и на особенности обработки данных Майкельсоном, Миллером и другими экспериментаторами [71]:

“Проф. Лоренц: … Хотя Миллер утверждает, что он смог исключить этот эффект в значительной степени в своих замерах в Кливленде, и это можно легко объяснить в эксперименте, я хотел бы более четко понять причины этого. Говоря в данный момент как приверженец теории относительности, я должен утверждать, что такого эффекта вовсе не существует. Действительно, поворот аппарата в целом, включая источник света, не дает какого-либо сдвига с точки зрения теории относительности. Никакого эффекта не должно быть, когда Земля и аппарат находятся в покое. По Эйнштейну такое же отсутствие эффекта должно наблюдаться для движущейся Земли. Эффект полного периода, таким образом, находится в противоречии с теорией относительности и имеет большое значение. Если затем Миллер обнаружил систематические эффекты, существование которых нельзя отрицать, важно узнать причину эффектов полного периода” [72, с. 161].

“Миллер: Теория Хикса принимает во внимание тот факт, что на практике изображение с (рис. 6.18) зеркала а учитывает то, что а слегка наклонено к b. Это совершенно необходимо для получения прямых лучей полос конечной ширины. Таким образом, его критика неприменима к реальному случаю. Когда b и с наклонены друг к другу, истинный эфирный ветер даст дополнительный эффект, предсказанный Хиксом, являющийся периодическим в полном обороте аппарата. Хикс вычислил смещение полос, показав, что оно зависит от угла между b и с. Эффект возрастает с возрастанием угла и уменьшением ширины полос. Если искомое нами смещение за счет эфирного ветра должно быть периодическим в каждом полуобороте, то мы правильно исключили полнопериодическое смещение полос. Это выполнено графическим представлением одиночных наблюдений, оборот за оборотом интерферометра; эти кривые проанализированы механическим гармоническим анализатором и вторая гармоника (эффект полуоборота) представлена как следствие эфирного ветра. При наличии влияния эфирного ветра необходимо присутствует эффект полного оборота по Хиксу, и его присутствие может считаться еще одним свидетельством наличия эфирного ветра. Величина и фаза эффекта полнопериодических смещений изменяются, так как зависят от регулировки зеркал наряду с эфирным ветром. Были показаны слайды, представляющие эффект полного периода. Очевидно, что смещение полос различно для разных серий наблюдений. Эффект полупериода с другой стороны характеризуется постоянным значением. Полнопериодическое смещение невелико, когда ширина полос такова, что пять из них покрывают зеркало, имеющее диаметр 10 см. При других условиях, однако, смещение может быть очень большим. Эффект полного периода не нов, он всегда присутствовал во всех экспериментах. Он присутствует и в первичных наблюдениях Майкельсона” [72, с. 168–169]. И отражение указанного систематического смещения, которое Майкельсон принял за погрешность эксперимента, мы действительно находим уже в работе Майкельсона 1881 года: “Первое число слишком мало, чтобы его можно было рассматривать как характерное для смещения, вызываемого простым изменением направления, а последнее должно быть равно нулю. Эти числа – просто погрешности эксперимента. В самом деле, это должно быть видно из итоговых цифр колонок, поскольку числа возрастают (или уменьшаться) с большей или меньшей регулярностью слева направо. Это постепенное изменение ни в коем случае не должно влиять на периодическое изменение, которое мы ищем и которое само будет исключать эту погрешность просто потому, что сумма цифр двух колонок, находящихся слева, должна быть меньше (или больше) суммы цифр колонок справа. Это достаточно подтверждается тем, что там, где превышение положительно (отрицательно) для колонок N , S , оно также положительно (отрицательно) и для N - E , S - W . Если, следовательно, мы сможем исключить монотонное изменение, то можно ожидать значительное уменьшение погрешности” [73, с. 15].

По данным цитируемой статьи Майкельсона бессмысленно говорить о достоверности систематического сдвига, поскольку в приведенных таблицах отсутствует последняя колонка, соответствующая ориентации прибора на север N , без которой по промежуточным данным судить очень сложно. Но по данным статьи Майкельсона 1887 года [67] мы можем более конкретно проследить характер систематического сдвига полос, поскольку в приведенной в этой работе таблице шести серий, сделанных в разное время, имеются данные о полном обороте интерферометра. Для этого мы не будем обрабатывать результаты, но единственно сгруппируем их по датам проведения измерений. Поскольку первые три серии относятся к дневным измерениям 8 июля, 9 июля и 11 июля, а вторые три серии относятся к ночным измерениям в те же дни года, то мы объединим дневные и ночные измерения одного дня. Результат построений приведен на рис. 6. 19.

На представленных графиках мы видим, что все серии измерений обладали систематическим смещением полос. Также мы видим, что систематический сдвиг, соответствующий полнооборотному эффекту, в равной степени мог быть как возрастающим, так и убывающим, что подтверждает вывод Миллера о зависимости систематического сдвига от способа юстировки прибора. И то, что Майкельсон и Морли в 1887 году не придавали столь большого значения полнооборотному эффекту, предполагая его ошибкой прибора, приводило к различным типам настройки интерферометра, что естественно отражалось и на характере изменения систематического сдвига. Но то, что данный сдвиг не является систематической погрешностью, связанной с разъюстировкой прибора, подтверждают положительные результаты эксперимента на неподвижном интерферометре, проведенные А. Майкельсоном совместно с Г. Гелем в 1925 году: “Смещение полос за счет вращения Земли было измерено различными наблюдателями в разные дни с полной перерегулировкой зеркал; отраженное изображение иногда находилось справа, а иногда слева от передаваемого изображения (что подтверждает возможность как возрастания, так и убывания систематического сдвига в зависимости от условий юстировки интерферометра – авт.). Отклонение усреднялось обычно … Учитывая трудность наблюдений, следует констатировать, что наблюдаемый и вычисленный сдвиги согласуются в пределах погрешности наблюдений” [74, с. 60–61].

Здесь же полезно показать и влияние маскирующего эффекта на интерференционные методы выявления эфирного ветра. Дело в том, что до эксперимента 1925 года Майкельсон проводил аналогичный эксперимент, который описан в его статье [75]. Схема эксперимента приведена на рис. 6.20.

“Свет от источника S кальциевого света или электродуговой лампы разделялся на два узких пучка на стеклянной слегка посеребренной плоскопараллельной пластинке o . Два пучка отражались двумя зеркалами вдоль путей oabcoe и ocbaoe соответственно. Два пути равны, интерференционные полосы можно наблюдать с помощью телескопа на e” [75, с. 475].

Как мы можем видеть, представленная схема является полностью симметричной и любые отклонения луча в сторонах прямоугольника вследствие движения установки через эфир как целого будут находить аналогичные смещения встречного луча света в симметричных плечах. А потому ожидать некоторого явного эффекта нет оснований. Потому данный эксперимент был обречен на отрицательный результат – что, собственно, и получил Майкельсон: “Вывод из этих результатов тот, что если есть некоторое смещение полос, то оно менее одной седьмой ширины полосы” e” [75, с. 477]. Хотя некоторый побочный эффект, связанный в первую очередь с необходимостью образовать малый угол между лучами для формирования интерференционной картины, безусловно, должен был присутствовать, и он был отнесен Майкельсоном к проблемам эксперимента: “Трудность встретилась в выборе отправной метки. Двойное изображение источника не сохраняется на поперечных волосках наблюдающего телескопа для любого большого отрезка времени, безотносительно к предостережению о двойных отражениях на углах, но использованием этого двойного изображения самого по себе как отправной метки исключаются любые возможные погрешности из-за суточных колебаний температуры и т.д. Это двойное изображение и интерференционные полосы не находятся в фокусе одновременно, но очень малой жертвой в определении каждого из них измерения могут быть сделаны со значительной точностью” [75, с. 477]. Как следует из цитаты, данный эффект выражался в том, что не удавалось совместить изображения источника и интерференционных полос одновременно, а также в наличии двойного изображения источника. Вполне естественно, что даже если бы Майкельсон попытался исследовать данный эффект, то вследствие зависимости величины эффекта и даже направленности смещения наблюдаемой картины от настройки интерферометра, Майкельсон получал бы статистически разбросанные данные, аналогичные тем, что получали все исследователи, включая его самого в стандартной (поворачивающейся) интерференционной схеме установки в виде полнооборотного эффекта. И хотя эффект, наблюдавшийся в рассматриваемой первой схеме Майкельсона, не является впрямую полнооборотным эффектом в поворачивающемся интерферометре, тем не менее, суть эффекта та же, поскольку он и в том, и в другом случае обусловлен необходимостью вводить малые углы разъюстировки зеркал для получения интерференционной картины, вследствие чего влияние эфирного ветра столь существенно в обоих случаях зависело от настройки прибора в каждой конкретной серии экспериментов.

В своем втором варианте неподвижного интерферометра Майкельсон существенно изменил схему. Вид ее представлен на рис. 6.21.

Как мы видим, эта схема уже двухконтурная. “Линии, которые нужно было измерять, были созданы лучами, проходившими в противоположных направлениях вокруг схемы ADEF . В качестве отправной отметки, от которой следует проводить измерения, был сформирован второй ряд линий при помощи системы зеркал ABCD. Для определения смещения линий ABCD имела гораздо меньший периметр и записанные сдвиги были действительными смещениями между центральными линиями двух рядов. В общем два ряда полос не совпадут по положению совершенно независимо от какого бы то ни было сдвига эфира или вращения Земли до тех пор, пока два прямых и два отраженных изображения источника не будут полостью наложены друг на друга. Центральные полосы ряда, сформированного зеркалом короткой цепи, будут посередине между прямым и отраженным изображением источника, а центральная полоса длинной цепи должна быть посередине между прямым и отраженным изображениями, если нет влияния вращения Земли” [74, с. 59].

Данная несимметричная схема, как мы цитировали выше, дала положительный результат, который вполне ожидаем именно вследствие несимметричности. Действительно, обратим внимание, что Майкельсон свел парные изображения каждого из контуров, образующиеся встречными пучками каждого контура. Тем самым он сделал каждый из контуров невосприимчивым к повороту интерферометра относительно эфирного ветра. Одновременно с этим он избавился и от эффекта, возникающего вследствие наличия угла интерференции между лучами в предыдущей схеме. Измерения же проводились с учетом разности искажений, которые появляются в разных по размеру контурах при повороте Земли относительно эфирного ветра. Естественно, что в данной установке Майкельсон способен был измерить только движение земной поверхности, возникающее вследствие ее вращения, поскольку данные, полученные Майкельсоном, фиксировали только разность скоростей вдоль и против движения эфира. При этом вычитании абсолютное движение Земли компенсировалось. Но сам факт влияния этого движения, связанного с вращением в эфире, полностью подтверждает и общее движение Земли через эфир. Одновременно с этим данный эксперимент показывает, что если и существует торможение эфира вблизи земной поверхности или экранирование эфира металлом, бетоном и т.д., то оно незначительно. Ведь Майкельсон проводил свои эксперименты в вакуумной камере, экранировка которой от эфирного ветра считается достаточно существенной, а среднестатические результаты измерений отличаются между собой всего на 2,54 % . В то время как в случае экранировки или наличия пограничного слоя результаты различались бы в разы, как мы могли это наблюдать выше на примере с опытом Миллера и самого Майкельсона с поворотным интерферометром. Отсюда следует, что большая статистическая разбросанность и малая величина результатов в поворотной схеме обусловлены эффективным маскирующим эффектом, обусловленным компоновкой самой схемы поворотного интерферометра. Именно на этом основании в свое время мы предложили Ю.М. Галаеву провести эксперименты именно на несимметричной схеме. На рис. 6.22а приведена схема, предложенная нами Ю.М. Галаеву, а на рис. 6.22б – реализованная им в эксперименте в радиодиапазоне.

Сравнение схем показывает, что обе они построены на одном и том же принципе. Единственное различие заключается в том, что схема на рис. 6.22а предполагала измерения в диапазоне видимых волн, а Ю.М. Галаев провел эксперимент в радиодиапазоне, что наложило свои особенности. Но то, что в его эксперименте был получен положительный эффект, было предопределено несимметричностью схемы.

Из анализа мы видим, что маскирующий эффект настолько эффективен в интерферометрической схеме, что наличие отрицательного результата фактически предопределено на симметричных схемах. Поэтому влияние эфирного ветра способно проявиться только в качестве паразитных эффектов, связанных с разъюстировкой зеркал для образования угла интерференции лучей. Но в несимметричных схемах влияние движения прибора по отношению к эфиру регистрируемо, и достаточно надежно. Можно даже предполагать, что если бы в начале прошлого столетия существовали стабильные когерентные источники света, с помощью которых можно было бы провести эксперименты на интерферометре Майкельсона с существенно различающимися длинами плеч, то уже тогда был бы зафиксирован положительный результат.

Но к сожалению, в начале прошлого столетия подобные источники отсутствовали; существовавшие в распоряжении исследователей не позволяли создать существенную разность длины плеч, а на равных плечах эффект проявлялся именно в полнооборотном эффекте, связанном с изменением ориентации Земли за время оборота интерферометра. При этом, как мы видим, все без исключения интерферометрические эксперименты на подвижном интерферометре показывали его присутствие. Разные исследователи избавлялись от этого эффекта по-разному. Майкельсон сразу вычитал его как паразитный. Иллингворт после каждого оборота юстировал прибор. Только Миллер экспериментально, а Хедрик теоретически проследили систематический характер смещения линий, показав, что данный эффект является не случайной погрешностью, но явлением, связанным с поворотом прибора в пространстве за время полного оборота прибора. И это систематическое смещение хорошо видно на рис. 6.17.

С учетом данной систематичности, полнооборотный эффект нельзя объяснить никаким иным образом, как только смещением установки относительно направления эфирного ветра за время полного оборота. В том числе это явление не может быть обосновано и как проявление эффекта Саньяка. Для этого необходимо было бы, чтобы интерферометр вращался со значительно большей скоростью, чем те 30–40 сек (а в первых экспериментах Майкельсона даже 6 мин!) за один оборот, которые практиковались в исследованиях.

Тем более не может быть объяснен этот эффект в рамках эйнштейновской концепции, о чем правильно сказал Лоренц в дискуссии на конференции в Пасадене. Действительно, если согласно Эйнштейну вращающаяся система отсчета эквивалентна инерциальной системе отсчета и в каждой такой системе скорость света изотропна, то любые повороты интерференционного прибора, заканчивающиеся возвратом прибора в исходное положение, не способны привести к появлению систематического смещения интерференционной картины. Поэтому теория относительности может прогнозировать только нулевой результат. И если сторонники эйнштейновской концепции, проводя собственный анализ существующих экспериментальных результатов, согласны с наличием указанной систематики в опытах по обнаружению эфирного ветра, то тем самым они независимо от себя признают положительный результат интерференционных методов обнаружения эфирного ветра.

Малость же амплитуды полуоборотного эффекта, из-за чего релятивисты убеждены в отрицательности результатов, обусловлена с одной стороны тем, что, как уже было сказано, этот эффект активно маскируется встречным смещением лучей в приборе, компенсирующим взаимное изменение путей, проходимых лучами: “… вращение прибора на 90^о в идеальном эксперименте не вызывает абсолютно никакого эффекта, так как, несмотря на обмен расстояний, пройденных двумя лучами, их положения в это же время также обмениваются; таким образом луч, имеющий более длинный путь, занимает такую же относительную позицию по отношению к лучу, имеющему более короткую траекторию после вращения, как и ранее. Отсюда следует, что картина интерференционных полос после поворота не может быть отличима от той, что была до поворота” [72, с. 149]. И это уже проблема интерферометрических методов поиска эфирного ветра. Проблема, которая возникает в связи с тем, что при повороте прибора лучи не остаются на тех траекториях, которые планировали сначала Майкельсон, а затем Лоренц. Необходимость наклона направления излучения источника с тем, чтобы в подвижной системе отсчета лучи распространялись взаимно перпендикулярно, при развороте прибора приведет к тому, что лучи в интерферометре уже не будут взаимно перпендикулярными, поскольку угол наклона поперечного луча уже не будет компенсироваться движением пробора как целого. Одновременно с этим и продольный луч не будет иметь необходимого угла наклона, с тем, чтобы в подвижной системе отсчета быть перпендикулярным прежнему поперечному лучу, что мы показали в [14, с. 53]. Но то, что исследования по обнаружению эфирного ветра были положительными с самого начала, как и то, что результаты этих экспериментов полностью опровергают все постулаты теории относительности Эйнштейна, является очевидным. В том числе они опровергают и предполагаемую релятивистами правомерность идентификации вращающейся системы отсчета с инерциальной, что дополнительно подтверждает результаты нашего исследования в данном разделе работы.

СЕЛФ	72
С.Б. Каравашкин и О.Н. Каравашкина