CDU 53.01 ; 530.1 ; 530.11 ; 530.12 :

EXPÉRIENCE MICHAELSON – MORLEY, ERREURS ET CAUSES D’ÉCHEC

Orlov Evgueni Fedorovitch
société de recherche et de production Ltd "Sinuar"

annotation
Cet article est consacré à la recherche des raisons des expériences physiques infructueuses de Michelson-Morley et de leurs disciples. Les études réalisées ont révélé des raisons spécifiques qui n'ont pas permis d'obtenir des résultats positifs de ces expériences. L'élimination des erreurs identifiées en modifiant la conception des interféromètres permettra d'établir les vitesses réelles et les directions réelles de mouvement corps célestes, qui servira de base pour ouvrir une nouvelle page dans la connaissance de l'image physique du monde.

LE MICHELSON - MORLEY, ERREURS ET CAUSES D'ÉCHEC

Orlov Evgeny Fedorovich
Société scientifique et de production Ltd "Sinuar"

Abstrait
Cet article est consacré à la recherche des causes d'échec des expériences physiques de Michelson-Morley et de leurs disciples. Nos études ont révélé des raisons spécifiques qui ne fournissent pas de résultats positifs de ces expériences. L'élimination des erreurs identifiées en modifiant la conception des interféromètres définira la vitesse réelle et la direction réelle des corps célestes, qui serviront de base pour ouvrir une nouvelle page dans la connaissance de l'image physique du monde.

L'expérience physique unique de Michelson,

Être une timide tentative de la science de regarder en profondeur

L'image physique du monde montre le véritable niveau

Développement intellectuel de l'humanité.

INTRODUCTION

En 1881, après de longues tentatives pour mesurer la vitesse absolue de la Terre dans l'espace, A. Michelson publia les résultats de ce qui lui paraissait une expérience physique « infructueuse », qui mit plus tard l'ensemble science moderne dans la stupeur, la conduisant désormais à un état délirant.

Dans l'ouvrage « Aspects logiques et physiques à la base de la critique de la théorie de la relativité », une raison précise a été indiquée pour l'impossibilité fondamentale d'utiliser les transformations mathématiques de H. Lorentz, et donc la théorie de la relativité, pour considérer les phénomènes physiques. . Parallèlement, un exemple a été donné avec deux référentiels inertiels, dans lesquels l'auteur de cet ouvrage a déjà exprimé l'une des idées principales selon lesquelles, en principe, la propagation des signaux électromagnétiques dans chacun des référentiels inertiels s'effectue dans réalité.

ÉNONCÉ D'UNE QUESTION.

La propagation des signaux électromagnétiques dans chacun des référentiels inertiels signifie que chaque référentiel inertiel (IRS) est absolu pour l'espace local à proximité immédiate de la majeure partie de la masse de particules matérielles qui constituent la base du référentiel inertiel. Et la propagation de l'action le long de coordonnées volumétriques sur d'énormes distances est réalisée par l'ISO à travers des particules éthérées « appartenant » à un système de référence inertiel spécifique.

Ainsi, la propagation de l'action des composants de chaque système de référence est déterminée par les paramètres d'un système de référence spécifique, qui dépendent directement de la concentration du volume de masse de particules matérielles dans l'espace local. Il s'ensuit que les dimensions de tout système de référence inertiel sont déterminées visuellement, composé des principaux états agrégés de la matière - solide, liquide, gazeux et plasma. Dans le même temps, un large spectre de rayonnement électromagnétique émanant des états agrégés répertoriés de la matière, permettant une observation visuelle à l'aide de télescopes et d'autres appareils à une grande distance de la concentration des états agrégés, indique que des systèmes de référence inertiels spécifiques étendent leur action en utilisant le état éthéré de la matière, et l'état éthéré de la matière s'observe sous la forme d'ondes électromagnétiques se propageant à une certaine vitesse dans la matière éthérée.

Par conséquent, l'espace de notre Univers est fini et ses dimensions sont directement proportionnelles à la somme des volumes des masses de particules matérielles, y compris les particules éthérées.

Les limites de l'Univers sont déterminées uniquement par l'absence de matière éthérée dans l'espace, je l'appelle Espace Général (Espace O ou, pour faciliter l'identification, Espace Orlov), qui est déterminé par l'absence de toute oscillation électromagnétique. Ainsi, en s'éloignant de l'espace de notre Univers et en l'observant à travers un puissant télescope sous la forme d'un unique très petit point lumineux, on peut dire que l'observateur quitte l'espace de notre Univers. Un retrait supplémentaire de l'observateur de l'Univers et la disparition complète de la lueur indiqueront que l'observateur a quitté l'espace de notre Univers et se trouve dans l'Espace Général. L'Espace Général est infini dans toutes les directions et peut inclure un nombre infini d'autres Univers. L’absence de matière éthérée dans l’Espace Commun signifie que la propagation de tout type d’interactions fondamentales connues est fondamentalement impossible.

Ainsi, A. Michelson et ses disciples auraient pu et dû obtenir deux composantes de la vitesse de déplacement de l'interféromètre, et donc de la Terre, dans l'espace. Le premier d'entre eux est la vitesse nulle par rapport à la surface de la Terre, à condition que l'interféromètre soit stationnaire, prouvant que la Terre est un système de référence inertiel, avec ses propres composantes de paramètres d'action dans l'espace. La deuxième composante est la vitesse de déplacement de la Terre par rapport à tout autre référentiel inertiel sélectionné, à condition que l'interféromètre soit dirigé exclusivement vers le référentiel sélectionné. Mais dans ce cas, il s'avère que dans l'Univers il y a grande quantité systèmes de référence inertiels se déplaçant dans l’espace dans différentes directions. Par conséquent, les valeurs des vitesses de mouvement mutuel de la Terre et les systèmes de référence indiqués représenteront une large gamme de vitesses, commençant par des valeurs nulles et se terminant par des vitesses comparables aux vitesses de propagation de l'interaction gravitationnelle.

Cette formulation de la question nécessite que l'interféromètre soit orienté vers l'étoile sélectionnée, ce qui signifie qu'il doit être monté soit sur le tube d'un télescope, à l'aide duquel on peut fixer la direction exacte de l'étoile sélectionnée. Ou il est nécessaire de monter le télescope sur la table de montage de l'interféromètre, mais dans tous les cas, l'interféromètre doit pouvoir tourner dans deux plans - horizontal et vertical.

Comme on le sait, les interféromètres de A. Michelson et ses disciples tournaient uniquement dans le plan horizontal, ce qui signifiait que les interféromètres étaient dirigés de manière chaotique vers divers systèmes de référence inertiels, ce qui entraînait des lectures chaotiques.

Suivant point important Pour mener à bien une expérience de mesure de la vitesse de mouvement de la Terre par rapport à un système de référence inertiel distant sélectionné (étoile), il est nécessaire de prendre en compte l'affaiblissement de l'action des composants des paramètres de l'ISO distant dans espace. Vraisemblablement, une telle atténuation se produit proportionnellement au carré de la distance mesurée entre la Terre et l’étoile éloignée sélectionnée. Cette formulation de la question nécessite d'affaiblir le faisceau lumineux de l'interféromètre jusqu'à un état où les composants des paramètres de l'ISO distant pourront interagir avec le faisceau lumineux de l'interféromètre.

On sait que les interféromètres modernes utilisent des sources de lumière laser avec des puissances de flux lumineux élevées. La puissance du flux lumineux de telles sources de rayonnement cohérent est incommensurablement supérieure au flux lumineux d'une étoile lointaine et, par conséquent, l'interaction de deux rayonnements de tailles différentes n'est tout simplement pas remarquée par l'œil humain, et surtout par les équipements modernes.

La source lumineuse relativement faible de l'interféromètre de Michelson lui a permis d'obtenir des valeurs chaotiques des vitesses de certains systèmes de référence distants, vers lesquels l'interféromètre était dirigé de manière chaotique pendant l'expérience, lorsque l'interféromètre tournait autour de son propre axe.

Ainsi, pour mesurer la vitesse absolue du mouvement de la Terre dans le référentiel absolu local d’une étoile ou d’une galaxie lointaine, il est nécessaire d’effectuer au moins deux opérations importantes : conditions additionnelles. Première condition : – lors de la réalisation des mesures, l'interféromètre doit être strictement orienté vers l'étoile ou la galaxie lointaine sélectionnée. Deuxième condition : – le flux lumineux de l'interféromètre doit être proportionné au flux lumineux d'une étoile ou d'une galaxie lointaine.

Par conséquent, la reconstruction de l'interféromètre consiste à le monter sur un télescope, à l'aide duquel il faut surveiller la direction vers l'étoile ou la galaxie sélectionnée, ainsi que la commensurabilité des flux lumineux de l'étoile lointaine et de la source lumineuse de l'interféromètre. doivent être sélectionnés expérimentalement en installant des filtres absorbants.

CONCLUSION.

En conclusion, il convient de noter que la mise en œuvre de l'expérience Michelson-Morley, prenant en compte les erreurs identifiées, permettra de déterminer les vitesses réelles et les directions réelles de mouvement des étoiles et des galaxies dans l'espace de notre Univers. Ceci est extrêmement nécessaire, puisque l'application technique moderne la détermination des vitesses de mouvement mutuel des corps célestes repose uniquement sur le « décalage vers le rouge » des spectres, introduisant ainsi de grandes distorsions dans la compréhension de l'image physique du monde.

Bibliographie

1. Orlov E.F. Aspects logiques et physiques à la base de la critique de la théorie de la relativité. // Recherche dans le domaine des sciences naturelles. – Mars 2013 [Ressource électronique]. URL :

Pour se propager dans l’espace, la lumière n’a pas besoin d’un « éther lumineux ».

Il est difficile d’imaginer le vide absolu – un vide complet ne contenant rien. La conscience humaine s'efforce de le remplir d'au moins quelque chose de matériel, et pendant de nombreux siècles de l'histoire humaine, on a cru que l'espace mondial était rempli d'éther. L’idée était que l’espace interstellaire est rempli d’une sorte de substance subtile invisible et intangible. Lorsque le système d'équations de Maxwell a été dérivé, qui prédit que la lumière se propage dans l'espace à une vitesse finie, même l'auteur de cette théorie lui-même croyait que les ondes électromagnétiques se propagent dans un milieu, tout comme les ondes acoustiques se propagent dans l'air et les ondes marines se propagent dans l'eau. Dans la première moitié du XIXe siècle, les scientifiques ont même soigneusement élaboré le modèle théorique de l'éther et la mécanique de la propagation de la lumière, y compris toutes sortes de leviers et d'axes censés faciliter la propagation des ondes lumineuses vibratoires dans l'éther.

En 1887, deux physiciens américains - Albert Michelson et Henry Morley - décidèrent de mener conjointement une expérience destinée à prouver une fois pour toutes aux sceptiques que éther lumineux existe réellement, remplit l’Univers et sert de milieu dans lequel la lumière et d’autres ondes électromagnétiques se propagent. Michelson jouissait d'une autorité incontestée en tant que concepteur d'instruments optiques, et Morley était célèbre comme physicien expérimental infatigable et infaillible. L’expérience qu’ils ont inventée est plus facile à décrire qu’à réaliser pratiquement.

Michelson et Morley ont utilisé interféromètre- un appareil de mesure optique dans lequel un faisceau lumineux est divisé en deux par un miroir translucide (une plaque de verre est argentée sur une face juste assez pour transmettre partiellement les rayons lumineux qui y pénètrent et les réfléchir partiellement ; une technologie similaire est utilisée aujourd'hui dans appareils photo reflex). En conséquence, le faisceau se divise et les deux résultants cohérent les rayons divergent à angle droit les uns par rapport aux autres, après quoi ils sont réfléchis par deux miroirs réflecteurs équidistants du miroir translucide et reviennent au miroir translucide dont le faisceau lumineux résultant permet d'observer la figure d'interférence et d'identifier la moindre désynchronisation deux faisceaux (le retard d'un faisceau par rapport à l'autre ; voir Interférence).

L'expérience Michelson-Morley visait fondamentalement à confirmer (ou réfuter) l'existence de l'éther mondial en identifiant le « vent éthérique » (ou le fait de son absence). En effet, en se déplaçant en orbite autour du Soleil, la Terre se déplace par rapport à l'éther hypothétique pendant six mois dans une direction, et pendant les six mois suivants dans une autre. Par conséquent, pendant six mois, le « vent éthéré » devrait souffler sur la Terre et, par conséquent, déplacer les lectures de l'interféromètre dans un sens et pendant six mois dans l'autre. Ainsi, après avoir observé leur installation pendant un an, Michelson et Morley n’ont détecté aucun changement dans le diagramme d’interférence : un calme éthéré complet ! ( Expériences modernes ce type, réalisé avec la plus grande précision possible, y compris des expériences avec des interféromètres laser, a donné des résultats similaires.) Donc : le vent éthéré, et, par conséquent, l'éther n'existe pas.

En l'absence du vent éthéré et de l'éther en tant que tels, un conflit insoluble entre la mécanique classique de Newton (impliquant un certain cadre de référence absolu) et les équations de Maxwell (selon lesquelles la vitesse de la lumière a une valeur limite qui ne dépend pas de la vitesse de la lumière) choix du cadre de référence) est devenue une évidence, ce qui a finalement conduit à l'émergence de la théorie de la relativité. L’expérience Michelson-Morley a finalement montré qu’un « cadre de référence absolu » n’existe pas dans la nature. Et, peu importe à quel point Einstein a affirmé par la suite qu'il n'avait prêté aucune attention aux résultats de la recherche expérimentale lors de l'élaboration de la théorie de la relativité, il ne fait guère de doute que les résultats des expériences de Michelson-Morley ont contribué à la perception rapide d'une telle théorie. une théorie radicale par la communauté scientifique.

Edward Williams MORLEY
Edward Williams Morley, 1838-1923

Physicien et chimiste américain. Né à Newark, New Jersey dans la famille d'un pasteur congrégationaliste. En raison d'une mauvaise santé, il n'est pas allé à l'école, mais a étudié à la maison et son père l'a préparé à continuer à servir l'église, mais le garçon a choisi sciences naturelles et a commencé à étudier la chimie et l'histoire naturelle. Au final, il s’est révélé être un expérimentateur hors pair. C'est Morley qui a pu déterminer avec une précision inégalée les masses spécifiques d'hydrogène et d'oxygène dans la composition de l'eau pure. Lorsque le destin l'a rapproché d'Albert Michelson, ses compétences d'expérimentateur se sont révélées tout simplement irremplaçables, et désormais les noms de ces deux scientifiques sont inextricablement liés en raison de leur célèbre expérience.

Albert Abraham Michelson, 1852-1931

Physicien américain, de nationalité allemande (photo). Né dans la ville de Strelno (aujourd'hui Strzelno) sur le territoire de la Pologne moderne (à l'époque, une partie de Empire russe). À l'âge de deux ans, il immigre aux États-Unis avec ses parents. Il a grandi en Californie à l'époque de la fameuse « ruée vers l'or », mais le père du futur scientifique n'était pas engagé dans la recherche d'or, mais dans le petit commerce de gros dans les villes touchées par cette maladie. Entré à l'Académie navale des États-Unis sur la recommandation spéciale d'un certain membre du Congrès de son État, a été accepté dans le service actif, a réussi cours complet formation militaire, après quoi il a été nommé professeur de physique. Grâce à cela, il a eu l'opportunité d'étudier l'optique et, en particulier, la construction d'un instrument permettant de déterminer la vitesse de la lumière.

Après avoir pris sa retraite du service actif en 1881, il devient professeur à l'École des sciences appliquées. Case School of Applied Sciences de Cleveland, Ohio, où il a poursuivi ses recherches. En 1907, Michelson reçut prix Nobel en physique « pour la création d'instruments optiques de précision et pour les recherches effectuées avec leur aide », à savoir pour la détermination précise de la longueur d'un mètre étalon et de la vitesse de la lumière dans le vide.

2. Expérience Michelson-Morley

Le mouvement est-il relatif ? Après réflexion, vous pourriez être enclin à répondre : « Oui, bien sûr ! » Imaginez un train voyageant vers le nord à 60 km/h. Un homme dans un train se dirige vers le sud à une vitesse de 3 km/h. Dans quelle direction se déplace-t-il et quelle est sa vitesse ? Il est bien évident qu’on ne peut répondre à cette question sans préciser le cadre de référence. Par rapport au train, une personne se déplace vers le sud à une vitesse de 3 km/h. Par rapport à la Terre, il se déplace vers le nord à la vitesse de 60 moins 3, soit 57 km/h.

Pouvons-nous dire que la vitesse d'une personne par rapport à la Terre (57 km/h) est sa véritable vitesse absolue ? Non, car il existe d’autres référentiels, encore plus vastes. La Terre elle-même bouge. Il tourne autour de son axe et en même temps se déplace autour du Soleil.

Le Soleil et toutes ses planètes se déplacent à l’intérieur de la Galaxie. La galaxie tourne et se déplace par rapport aux autres galaxies. Les galaxies, à leur tour, forment des amas de galaxies qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Personne ne sait jusqu’où cette chaîne de mouvements peut réellement se poursuivre. Il n’existe aucun moyen évident de déterminer le mouvement absolu d’un objet ; en d’autres termes, il n’existe pas de cadre de référence fixe et définitif par rapport auquel tous les mouvements peuvent être mesurés. Le mouvement et le repos, comme le grand et le petit, le rapide et le lent, le haut et le bas, la gauche et la droite, semblent entièrement relatifs. Il n’existe pas d’autre moyen de mesurer le mouvement d’un objet qu’en comparant son mouvement avec celui d’un autre objet.

Hélas, ce n'est pas si simple ! Si nous pouvions nous limiter uniquement à ce qui a déjà été dit sur la relativité du mouvement, alors Einstein n’aurait pas besoin de créer la théorie de la relativité.

La raison de la difficulté est la suivante : il y a deux très des moyens simples détection de mouvement absolue. L'une des méthodes utilise les propriétés de la lumière, l'autre utilise divers phénomènes d'inertie qui surviennent lorsqu'un objet en mouvement change de trajectoire ou de vitesse. La théorie de la relativité restreinte d'Einstein traite de la première méthode, et théorie générale relativité - avec la seconde.

Ce chapitre et les deux suivants examineront la première méthode qui pourrait servir de clé pour comprendre le mouvement absolu, une méthode utilisant les propriétés de la lumière.

Au XIXe siècle, avant même Einstein, les physiciens imaginaient l’espace rempli d’une substance spéciale, immobile et invisible appelée éther. On l’appelait souvent l’éther « lumineux », ce qui signifie qu’il est porteur d’ondes lumineuses. L'éther remplit l'Univers entier.

Il a pénétré dans tous les corps matériels. Si tout l’air était pompé sous une cloche en verre, la cloche serait remplie d’éther. Sinon, comment la lumière pourrait-elle traverser le vide ? La lumière est un mouvement ondulatoire. Il doit donc y avoir quelque chose dans lequel les oscillations se produisent. L'éther lui-même, bien qu'il contienne des vibrations, se déplace rarement (sinon jamais) par rapport aux objets matériels, mais plutôt tous les objets se déplacent à travers lui, comme le mouvement d'un tamis dans l'eau. Le mouvement absolu d’une étoile, d’une planète ou de tout autre objet sera simplifié (les physiciens de cette époque en étaient sûrs) si le mouvement est considéré par rapport à une mer éthérée aussi immobile et invisible.

Mais, demandez-vous, que se passerait-il si l’éther était une substance immatérielle qui ne peut être vue, entendue, sentie, sentie ou goûtée ? Mais est-ce ainsi que l’on peut considérer le mouvement, par exemple, de la Terre par rapport à elle ? La réponse est simple. Les mesures peuvent être effectuées en comparant le mouvement de la Terre avec le mouvement d'un faisceau lumineux.

Pour comprendre cela, intéressons-nous un instant à la nature de la lumière. En réalité, la lumière ne représente qu’une petite partie visible du spectre du rayonnement électromagnétique, qui comprend les ondes radio, les ondes ultracourtes, la lumière infrarouge, la lumière ultraviolette et les rayons gamma. Dans ce livre, nous utilisons le mot « lumière » pour désigner tout type de rayonnement électromagnétique car le mot est plus court que « rayonnement électromagnétique ». La lumière est un mouvement ondulatoire. Penser à un tel mouvement sans penser simultanément à l’éther matériel semblait aussi absurde aux physiciens du passé que penser aux vagues sur l’eau sans penser à l’eau elle-même.

Si vous tirez depuis un avion en mouvement dans la direction dans laquelle il se déplace, la vitesse de la balle par rapport à la Terre sera supérieure à la vitesse d'une balle tirée depuis une arme à feu sur Terre. La vitesse d'une balle par rapport à la Terre s'obtient en additionnant la vitesse de l'avion et la vitesse de la balle.

Dans le cas de la lumière, la vitesse du faisceau ne dépend pas de la vitesse de l’objet à partir duquel la lumière a été émise. Ce fait a été prouvé expérimentalement de manière convaincante à la fin du XIXe et au début du XXe siècle et a été confirmé à plusieurs reprises depuis lors. Le dernier test a été réalisé en 1955 par des astronomes soviétiques utilisant la lumière provenant des côtés opposés du Soleil en rotation. Un bord de notre Soleil se déplace toujours vers nous et l'autre dans la direction opposée.

Il a été constaté que la lumière provenant des deux bords arrive sur Terre à la même vitesse. Des expériences similaires ont été réalisées il y a plusieurs décennies avec la lumière d’étoiles binaires en rotation. Malgré le mouvement de la source, la vitesse de la lumière dans le vide est toujours la même : elle est légèrement inférieure à 300 000 km/sec.

Vous voyez comment ce fait permet au scientifique (appelons-le l'observateur) de calculer sa vitesse absolue. Si la lumière voyage à travers l'éther immobile et immuable à une certaine vitesse Avec et si cette vitesse ne dépend pas de la vitesse de la source, alors la vitesse de la lumière peut servir d'étalon pour déterminer le mouvement absolu de l'observateur. Un observateur se déplaçant dans la même direction qu'un faisceau lumineux constaterait que le faisceau passe à côté de lui à une vitesse inférieure à Avec; Un observateur se dirigeant vers un faisceau lumineux devrait remarquer que le faisceau s'approche de lui à une vitesse supérieure à Avec. En d’autres termes, les résultats de la mesure de la vitesse de la lumière changeraient en fonction du mouvement de l’observateur par rapport au faisceau. Ces changements refléteraient son mouvement véritable et absolu (de l'observateur) à travers l'éther.

Pour décrire ce phénomène, les physiciens utilisent souvent le terme « vent éthéré ». Pour comprendre le contenu de ce terme, considérons à nouveau un train en mouvement. Nous avons vu que la vitesse d'une personne marchant le long d'un train à une vitesse de 3 km/h est toujours la même par rapport au train et ne dépend pas du fait qu'elle marche vers la locomotive ou vers l'extrémité du train. Cela sera également vrai pour la vitesse des ondes sonores à l’intérieur d’un chariot fermé. Le son est un mouvement ondulatoire transmis par des molécules d'air. Puisque l'air est contenu à l'intérieur du chariot, le son à l'intérieur du chariot se déplacera vers le nord à la même vitesse (par rapport au chariot) qu'il se déplace vers le sud.

La situation changera si l'on passe d'un transport de passagers fermé à une plate-forme ouverte. L'air n'est plus isolé à l'intérieur du chariot. Si un train roule à une vitesse de 60 km/h, le vent souffle le long du quai dans la direction opposée à une vitesse de 60 km/h. En raison de ce vent, la vitesse du son dans la direction allant de la fin au début de la voiture sera inférieure à la normale. La vitesse du son dans la direction opposée sera supérieure à la normale.

Les physiciens du XIXe siècle étaient convaincus que l’éther devait se comporter comme de l’air soufflé sur une plate-forme mobile. Comment pourrait-il en être autrement? Si l'éther est immobile, alors tout objet qui s'y déplace doit rencontrer le vent éthéré soufflant dans la direction opposée. La lumière est un mouvement ondulatoire dans l’éther immobile. La vitesse de la lumière mesurée à partir d’un objet en mouvement doit bien entendu être influencée par le vent éthéré.

La Terre se précipite dans l’espace tout au long de sa trajectoire autour du Soleil à une vitesse d’environ 30 km/s. Ce mouvement, pensaient les physiciens, devrait provoquer un vent éthéré soufflant vers la Terre dans les espaces entre ses atomes à une vitesse de 30 km/s. Pour mesurer le mouvement absolu de la Terre (son mouvement par rapport à l'éther stationnaire), il suffit de mesurer la vitesse à laquelle la lumière parcourt une certaine distance sur la surface de la terre aller-retour. En raison du vent éthéré, la lumière se déplace plus rapidement dans une direction que dans l’autre. En comparant la vitesse de la lumière émise par différentes directions, il serait possible de calculer la direction et la vitesse absolues du mouvement de la Terre à un instant donné. Cette expérience a été proposée pour la première fois en 1875, quatre ans avant la naissance d'Einstein, par le grand physicien écossais James Clark Maxwell.

En 1881, Albert Abraham Michelson, alors jeune officier de la marine américaine, fit une telle expérience.

Michelson est né en Allemagne, ses parents sont polonais. Son père a déménagé en Amérique quand Michelson avait deux ans. Après avoir obtenu son diplôme de l'Académie navale d'Annapolis et deux ans de service naval, Michelson a commencé à enseigner la physique et la chimie dans la même académie. Prenant de longues vacances, il part étudier en Europe. A l'Université de Berlin, dans le laboratoire du célèbre physicien allemand Hermann Helmholtz, le jeune Michelson tente pour la première fois de détecter le vent éthéré. À sa grande surprise, il n'a trouvé aucune différence dans la vitesse à laquelle la lumière se déplaçait d'un côté à l'autre dans n'importe quelle direction de la boussole. C'était comme si un poisson avait découvert qu'il pouvait nager dans n'importe quelle direction dans la mer sans remarquer le mouvement de l'eau par rapport à son corps ; comme si un pilote volant avec la verrière ouverte ne remarquait pas le vent qui lui soufflait au visage.

L'éminent physicien autrichien Ernst Mach (nous parlerons de lui au chapitre 7) critiquait déjà l'idée de mouvement absolu à travers l'éther. Après avoir lu le récit publié par Michelson sur l'expérience, il a immédiatement conclu que le concept d'éther devait être écarté. Cependant, la plupart des physiciens ont refusé de prendre une mesure aussi audacieuse. Le dispositif de Michelson était rudimentaire ; il y avait suffisamment de raisons de penser qu'une expérience réalisée avec un équipement plus sensible donnerait un résultat positif. Michelson lui-même le pensait. Ne trouvant aucune erreur dans son expérience, il chercha à la répéter.

Michelson abandonna le service naval et devint professeur à la Case School of Applied Sciences (maintenant Case University) à Cleveland, Ohio. A proximité, à l'université Territoire de l'Ouest enseigné la chimie par Edward William Morley. Ces deux personnes sont devenues de bons amis.

« Extérieurement », écrit Bernard Jaffe à propos du livre « Michelson et la vitesse de la lumière », « ces deux scientifiques étaient un modèle de contraste... Michelson était beau, intelligent, toujours impeccablement rasé. Morley était, pour le moins, négligent dans sa tenue vestimentaire et était l'incarnation même d'un professeur distrait... Il laissait pousser ses cheveux jusqu'à ce qu'ils s'enroulent sur ses épaules, et avait une barbe rouge éparse qui atteignait presque ses oreilles. »

En 1887, dans le sous-sol du laboratoire de Morley, les deux scientifiques firent une deuxième tentative, plus précise, pour trouver l'insaisissable vent éthéré. Leur expérience, connue sous le nom d’expérience Michelson-Morley, constitue l’un des grands tournants de la physique moderne.

L'appareil a été installé sur une dalle de pierre carrée d'environ un mètre et demi de côté et d'une épaisseur de plus de 30 cm, qui flottait dans du mercure liquide. Cela éliminait les vibrations, maintenait la dalle horizontale et facilitait la rotation autour de l'axe central. Un système de miroirs dirigeait un faisceau de lumière dans une certaine direction ; les miroirs reflétaient le faisceau d'avant en arrière dans une direction de sorte qu'il effectuait huit parcours. (Cela a été fait afin d'allonger le trajet autant que possible, tout en conservant les dimensions de l'appareil telles qu'il puisse toujours tourner facilement.) Au même moment, un autre système de miroirs envoyait un faisceau sur huit parcours dans une direction qui fait un angle droit avec le premier faisceau.

On supposait que lorsque la dalle était tournée de manière à ce que l'un des faisceaux se déplace d'avant en arrière parallèlement au vent éthéré, le faisceau voyagerait plus longtemps qu'un autre faisceau parcourant la même distance perpendiculairement au vent. À première vue, il semble que ce soit le contraire qui soit vrai. Considérez la lumière se propageant avec et contre le vent. Le vent n'augmenterait-il pas la vitesse sur un chemin autant qu'il la diminuerait sur l'autre ? Si tel était le cas, alors l’accélération et la décélération s’annuleraient et le temps nécessaire pour parcourir tout le trajet serait exactement le même que s’il n’y avait pas eu de vent du tout.

En effet, le vent augmentera sa vitesse dans un sens exactement dans la même mesure qu'il la diminuera dans l'autre, mais - et c'est le plus important - le vent diminuera sa vitesse sur une période de temps plus longue. Les calculs montrent qu'il faut plus de temps pour parcourir un trajet complet contre le vent qu'en l'absence de vent. Le vent aura également un effet ralentisseur sur le faisceau se propageant perpendiculairement à lui. Ceci est également facile à vérifier.

Il s'avère que l'effet de ralentissement est moindre que dans le cas où le faisceau se propage parallèlement au vent. Si la Terre se déplace à travers une mer d'éther immobile, alors un vent éthéré devrait se lever et l'instrument Michelson-Morley devrait l'enregistrer. En effet, les deux scientifiques étaient convaincus qu'ils pourraient non seulement détecter un tel vent, mais aussi déterminer (en faisant tourner la plaque jusqu'à trouver la position dans laquelle la différence de temps de passage de la lumière dans les deux directions est maximale) à un moment donné. la direction exacte du mouvement de la Terre à travers l'éther.

Il convient de noter que l'instrument Michelson-Morley n'a pas mesuré la véritable vitesse de la lumière de chaque faisceau. Les deux faisceaux, après avoir effectué le nombre d'allers-retours requis, ont été combinés en un seul faisceau, qui a pu être observé dans un petit télescope. L'appareil tourna lentement. Tout changement dans les vitesses relatives des deux faisceaux entraînerait un changement dans le motif d'interférence des franges alternées de lumière et d'obscurité.

Une fois de plus, Michelson était étonné et déçu.

Tous les physiciens du monde entier ont été surpris. Malgré le fait que Michelson et Morley ont tourné leur appareil, ils n'ont remarqué aucune trace du vent éthéré !

Jamais auparavant dans l’histoire de la science le résultat négatif d’une expérience n’avait été aussi destructeur et aussi fructueux. Michelson a de nouveau décidé que son expérience avait échoué. Il n’aurait jamais pensé que cet « échec » ferait de son expérience l’une des expériences révolutionnaires les plus significatives de l’histoire des sciences.

Plus tard, Michelson et Morley ont répété leur expérience avec un appareil encore plus avancé. D'autres physiciens ont fait de même. Les expériences les plus précises ont été réalisées en 1960 par Charles Townes de l'Université de Columbia.

Son instrument, utilisant un maser (une « horloge atomique » basée sur les vibrations de molécules), était si sensible qu'il pouvait détecter le vent éthéré même si la Terre se déplaçait à seulement un millième de sa vitesse réelle. Mais aucune trace d'un tel vent n'a été trouvée.

Les physiciens ont d'abord été tellement étonnés par le résultat négatif de l'expérience Michelson-Morley qu'ils ont commencé à proposer toutes sortes d'explications pour sauver la théorie du vent éthéré. Bien sûr, si cette expérience avait été réalisée plusieurs siècles plus tôt, alors, comme le note H. J. Withrow dans le livre « La structure et le développement de l’univers », une explication très simple de l’immobilité de la Terre viendrait rapidement à l’esprit de chacun. Mais cette explication de l’expérience semblait invraisemblable. La meilleure explication était une théorie (beaucoup plus ancienne que l'expérience de Michelson-Morley) selon laquelle l'éther était emporté par la Terre, comme l'air à l'intérieur d'un wagon couvert. Michelson pensait la même chose. Mais d'autres expériences, dont Michelson a réalisé une de ses propres mains, ont exclu cette explication.

L'explication la plus inhabituelle a été donnée par le physicien irlandais George Francis Fitzgerald. Peut-être, dit-il, le vent éthérique appuie-t-il sur un objet en mouvement, le faisant se contracter dans la direction du mouvement.

Pour déterminer la longueur d'un objet en mouvement, il faut multiplier sa longueur au repos par la valeur donnée par la formule

Où v2 est le carré de la vitesse d'un corps en mouvement, et à partir de 2- carré de la vitesse de la lumière.

De cette formule, on peut voir que l'ampleur de la contraction est négligeable à faible vitesse du corps, augmente avec l'augmentation de la vitesse et devient importante à mesure que la vitesse du corps se rapproche de la vitesse de la lumière. Donc, vaisseau spatial, en forme de cigare long, lorsqu'il se déplace à grande vitesse, il prend la forme d'un cigare court.

La vitesse de la lumière est une limite inatteignable ; pour un corps se déplaçant à cette vitesse, la formule aurait la forme

et cette expression est égale à zéro. Multiplier la longueur d’un objet par zéro nous donnerait une réponse nulle. En d’autres termes, si un objet atteignait la vitesse de la lumière, il n’aurait aucune longueur dans la direction de son mouvement !

La théorie de Fitzgerald a reçu une forme mathématique élégante par le physicien néerlandais Hendrik Lorentz, qui est parvenu indépendamment à la même explication. (Lorentz est devenu plus tard l'un des amis les plus proches d'Einstein, mais ils ne se connaissaient pas encore à l'époque.) Cette théorie est devenue connue sous le nom de théorie de la contraction de Lorentz-Fitzgerald (ou Fitzgerald-Lorentz).

Il est facile de comprendre comment la théorie de la contraction a expliqué l’échec de l’expérience Michelson-Morley. Si la dalle carrée et tous les instruments qui la composent étaient légèrement contractés dans la direction dans laquelle souffle le vent éthérique, alors la lumière parcourrait un trajet complet plus court.

Et même si le vent aurait généralement un effet retardateur sur le mouvement du paquet dans le sens avant et arrière, le trajet plus court permettrait au paquet d'effectuer ce voyage exactement en même temps que s'il n'y avait ni vent ni contraction. En d'autres termes, la réduction était précisément telle qu'elle maintenait la constance de la vitesse de la lumière quel que soit le sens de rotation de l'instrument de Michelson-Morley.

Pourquoi, pourriez-vous vous demander, ne pouvez-vous pas simplement mesurer la longueur de l'appareil et voir si le raccourcissement s'est réellement produit dans la direction du mouvement de la Terre ? Mais la ligne est également réduite et dans la même proportion. La mesure donnerait le même résultat que s’il n’y avait pas de réduction.

Sur une Terre en mouvement, tout est sujet à des contractions.

La situation est la même que dans l'expérience de pensée de Poincaré, dans laquelle l'Univers devient soudainement mille fois plus grand, mais seulement dans la théorie de Lorentz-Fitzgerald les changements se produisent dans une seule direction. Puisque tout est soumis à ce changement, il n’existe aucun moyen de le détecter. Dans certaines limites (les limites sont fixées par la topologie - la science des propriétés préservées lorsqu'un objet est déformé), la forme est aussi relative que la taille. La contraction de l'appareil, comme la contraction de tout ce qui se trouve sur Terre, ne peut être remarquée que par quelqu'un qui se trouve en dehors de la Terre et ne bouge pas avec elle.

De nombreux auteurs, parlant de la théorie de la relativité, considéraient l'hypothèse de la contraction de Lorentz-Fitzgerald comme une hypothèse ad hoc(expression latine signifiant « seulement pour ce cas"), ce qui ne peut être vérifié par aucune autre expérience. Adolf Grünbaum estime que ce n'est pas tout à fait juste. L'hypothèse de la contraction était ad hoc seulement dans le sens où, à cette époque, il n’y avait aucun moyen de le tester. En principe, elle n'est pas du tout ad hoc. Et cela a été prouvé en 1932, lorsque Kennedy et Thorndike ont réfuté expérimentalement cette hypothèse.

Roy J. Kennedy et Edward M. Thorndike, deux physiciens américains, ont répété l'expérience Michelson-Morley. Mais au lieu d’essayer de rendre les deux bras aussi égaux que possible, ils ont essayé de rendre leurs longueurs aussi différentes que possible. Afin de détecter la différence dans le temps nécessaire à la lumière pour se déplacer dans deux directions, l’appareil a été tourné. Selon la théorie de la contraction, la différence de temps aurait dû changer au fur et à mesure que la rotation se produisait. Cela pourrait être remarqué (comme dans l'expérience de Michelson) par un changement dans la figure d'interférence qui apparaît lorsque deux faisceaux sont mélangés. Mais aucun changement de ce type n’a été trouvé.

Le moyen le plus simple de tester la théorie de la contraction serait de mesurer la vitesse des faisceaux lumineux se propageant dans des directions opposées : dans le sens et dans le sens inverse du mouvement de la Terre. Évidemment, raccourcir le chemin ne rend pas impossible la détection du vent éthéré, s'il existe. Jusqu'à la découverte récente de l'effet Mössbauer (qui sera discutée au chapitre 8), de gigantesques difficultés techniques ont empêché la réalisation de cette expérience.

En février 1962, lors d'une réunion de la Royal Society à Londres, le professeur Christian Møller de l'Université de Copenhague a expliqué avec quelle facilité cette expérience pouvait être réalisée en utilisant l'effet Mösebauer. Pour ce faire, la source et l'absorbeur de vibrations électromagnétiques sont installés aux extrémités opposées de la table tournante. Möller a souligné qu’une telle expérience pourrait réfuter la théorie originale de la contraction.

Il est possible qu’une telle expérience soit réalisée lors de l’impression de ce livre.

Bien que des expériences de ce genre ne pouvaient pas être réalisées à l’époque de Lorentz, il envisageait leur possibilité fondamentale et considérait qu’il était tout à fait raisonnable de supposer que ces expériences, comme celle de Michelson, donneraient un résultat négatif. Pour expliquer ce résultat probable, Lorentz a apporté un ajout important à la théorie originale de la contraction. Il a introduit un changement d'heure. Il a dit que l'horloge ralentirait sous l'influence du vent éthéré, et de telle sorte que la vitesse mesurée de la lumière soit toujours de 300 000 km/s.

Regardons un exemple spécifique. Supposons que nous disposions d’une horloge suffisamment précise pour faire une expérience permettant de mesurer la vitesse de la lumière. Envoyons de la lumière du point A au point B en ligne droite dans la direction du mouvement de la Terre. Synchronisons deux horloges au point A puis déplaçons l'une d'elles au point B. Notons l'heure à laquelle le faisceau lumineux a quitté le point A et (selon d'autres horloges) le moment où il est arrivé au point B. Puisque la lumière se déplacerait contre le vent éthéré, sa vitesse diminuerait quelque peu, et le temps de trajet augmenterait par rapport au cas de la Terre au repos. Avez-vous remarqué la faille dans ce raisonnement ? L'horloge se déplaçant du point A au point B se déplaçait également contre le vent éthéré. Cela a ralenti l'horloge au point B, la plaçant légèrement en retard par rapport à l'horloge au point A. En conséquence, la vitesse mesurée de la lumière reste inchangée - 300 000 km/s.

La même chose se produira (affirme Lorentz) si vous mesurez la vitesse de la lumière se propageant dans la direction opposée, du point B au point A. Deux horloges sont synchronisées au point B puis l'une d'elles est transférée au point A. Un faisceau de lumière se propageant du point B vers A , se déplace le long du vent éthéré. La vitesse du faisceau augmente et, par conséquent, le temps de trajet diminue quelque peu par rapport au cas de la Terre au repos. Cependant, lorsqu’on déplace une horloge d’un point B à un point A, elle est également « entraînée par le vent ». La réduction de la pression du vent éthérique permettra à l'horloge d'augmenter sa vitesse et, par conséquent, à la fin de l'expérience, l'horloge du point A sera en avance sur l'horloge du point B.

En conséquence, la vitesse de la lumière est à nouveau de 300 000 km/s.

La nouvelle théorie de Lorentz n'expliquait pas seulement le résultat négatif de l'expérience Michelson-Morley ; de là découlait l'impossibilité fondamentale de détecter expérimentalement l'influence du vent éthéré sur la vitesse de la lumière. Ses équations pour changer la longueur et le temps agissent de telle manière que pour tout méthode possible Mesurer la vitesse de la lumière dans n’importe quel cadre de référence donnera le même résultat. Il est clair que les physiciens n’étaient pas satisfaits de cette théorie. Elle était une théorie ad hoc au sens plein du terme. Les efforts visant à combler les lacunes apparues dans la théorie de l’éther se sont révélés voués à l’échec. Il est impossible d’imaginer des moyens de le confirmer ou de l’infirmer. Il était difficile pour les physiciens de croire qu'après avoir créé le vent éthéré, la nature avait tout arrangé de telle manière qu'il était impossible de détecter ce vent. Le philosophe mathématique anglais Bartrand Russell a ensuite cité avec beaucoup de succès la chanson du Chevalier Blanc tirée du livre de Lewis Carroll « Alice au pays des merveilles ».

Du livre Énergie atomiqueà des fins militaires auteur Smith Henry Dewolf

EXPÉRIENCE AUXILIAIRE NEUTRONS RETARDÉS6.23. Nous ne mentionnerons pas les nombreuses expériences auxiliaires différentes réalisées au cours de cette période. Cependant, nous considérerons une de ces expériences étudiant le retard des neutrons, car elle représente

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EXPÉRIENCE AVEC UNE Cuve AVEC GLACE Les travaux sur l'électricité statique et l'effet isolant de la cage de Faraday ont été confirmés par une expérience en 1843 utilisant une cuvette avec de la glace. Schéma de l'appareil utilisé par Faraday pour l'expérience de la cuvette de glace. Pour l'isolation

En 1881, Michelson réalisa la célèbre expérience, à l'aide de laquelle il espérait détecter le mouvement de la Terre par rapport à l'éther (vent d'éther). En 1887, Michelson répéta son expérience avec Morley en utilisant un instrument plus avancé. La configuration de Michelson-Morley est illustrée à la Fig. 150.1. Socle en brique soutenu par une auge en fonte en forme d'anneau contenant du mercure. Un flotteur en bois flottait sur le mercure, en forme de moitié inférieure d'un beignet coupé dans le sens de la longueur. Une dalle massive de pierre carrée a été installée sur ce flotteur. Ce dispositif permettait de faire tourner en douceur le plateau autour de l'axe vertical de l'appareil. Un interféromètre de Michelson a été monté sur la plaque (voir Fig. 123.1), modifié de telle sorte que les deux faisceaux, avant de revenir à la plaque translucide, faisaient plusieurs allers-retours le long d'un chemin coïncidant avec la diagonale de la plaque. Le diagramme du trajet des rayons est présenté sur la Fig. 150.2. Les symboles de cette figure correspondent aux symboles de la Fig. 123.1.

L'expérience était basée sur les considérations suivantes. Supposons que le bras de l'interféromètre (Fig. 150.3) coïncide avec la direction du mouvement de la Terre par rapport à l'éther. Ensuite, le temps nécessaire au faisceau pour se rendre au miroir et revenir sera différent du temps nécessaire au faisceau 2 pour parcourir le chemin.

En conséquence, même si les longueurs des deux bras sont égales, les rayons 1 et 2 acquerront une certaine différence de marche. Si vous faites pivoter l'appareil de 90°, les bras changeront de place et la différence de trajectoire changera de signe. Cela devrait conduire à un déplacement du modèle d’interférence dont l’ampleur, comme l’ont montré les calculs de Michelson, pourrait facilement être détectée.

Pour calculer le déplacement attendu de la figure d'interférence, trouvons les temps de parcours des trajets correspondants pour les rayons 1 et 2. Soit la vitesse de la Terre par rapport à l'éther égale à .

Si l'éther n'est pas emporté par la Terre et que la vitesse de la lumière par rapport à l'éther est égale à c (l'indice de réfraction de l'air est pratiquement égal à l'unité), alors la vitesse de la lumière par rapport à l'appareil sera égale à c - v pour la direction et c + v pour la direction. Par conséquent, le temps pour le faisceau 2 est déterminé par l'expression

(la vitesse de l'orbite terrestre est de 30 km/s, donc

Avant de commencer à calculer le temps, considérons l’exemple suivant tiré de la mécanique. Supposons qu'un bateau, qui développe une vitesse c par rapport à l'eau, ait besoin de traverser une rivière s'écoulant à une vitesse v dans une direction exactement perpendiculaire à ses berges (Figure 150.4). Pour que le bateau se déplace dans une direction donnée, sa vitesse c par rapport à l'eau doit être dirigée comme indiqué sur la figure. Par conséquent, la vitesse du bateau par rapport aux rives sera égale à. Il en sera de même (comme le supposait Michelson) de la vitesse du faisceau 1 par rapport à l'appareil.

Par conséquent, le temps pour le faisceau 1 est

En remplaçant les valeurs (150,1) et (150,2) dans l'expression car on obtient la différence de trajet des rayons 1 et 2 :

Lorsque l’appareil pivote de 90°, la différence de marche change de signe. Par conséquent, le nombre de franges dont la figure d’interférence sera décalée sera

La longueur du bras I (en tenant compte des réflexions multiples) était de 11 m et la longueur d'onde de la lumière dans l'expérience de Michelson et Morley était de 0,59 µm. La substitution de ces valeurs dans la formule (150,3) donne les bandes.

L'appareil a permis de détecter un décalage de l'ordre de 0,01 bande. Cependant, aucun changement dans le diagramme d’interférence n’a été détecté. Pour exclure la possibilité qu'au moment des mesures, le plan de l'horizon soit perpendiculaire au vecteur vitesse orbital de la Terre, l'expérience a été répétée à différents moments de la journée. Par la suite, l’expérience a été réalisée plusieurs fois à différents moments de l’année (au cours d’une année, le vecteur vitesse orbitale de la Terre tourne dans l’espace de 360°) et a toujours donné des résultats négatifs. Le vent éthéré n'a pas pu être détecté. L’éther mondial est resté insaisissable.

Plusieurs tentatives ont été faites pour expliquer le résultat négatif de l'expérience de Michelson sans abandonner l'hypothèse d'un éther mondial. Cependant, toutes ces tentatives se sont révélées infructueuses. Une explication exhaustive et cohérente de tous les faits expérimentaux, y compris les résultats de l'expérience de Michelson, a été donnée par Einstein en 1905. Einstein est arrivé à la conclusion que l'éther mondial, c'est-à-dire un milieu spécial pouvant servir de système de référence absolu, ne n'existe pas. Conformément à cela, Einstein a étendu le principe mécanique de la relativité à tous les phénomènes physiques sans exception. Einstein a en outre postulé, conformément aux données expérimentales, que la vitesse de la lumière dans le vide est la même dans tous les référentiels inertiels et ne dépend pas du mouvement des sources lumineuses et des récepteurs.

Le principe de relativité et le principe de constance de la vitesse de la lumière constituent la base de la théorie restreinte de la relativité créée par Einstein (voir chapitre VIII du 1er volume).

Nous avons déjà dit qu’à une certaine époque, des tentatives avaient été faites pour déterminer la vitesse absolue du mouvement de la Terre à travers un « éther » imaginaire qui, comme on le pensait alors, imprègne tout l’espace. La plus célèbre de ces expériences a été réalisée en 1887 par Michelson et Morley. Mais seulement 18 ans plus tard, les résultats négatifs de leur expérience furent expliqués par Einstein.

Pour l'expérience Michelson-Morley, un appareil a été utilisé dont le schéma est présenté sur la Fig. 15.2. Les principales parties de l'appareil : la source lumineuse A, la plaque de verre translucide argentée B, deux miroirs C et E. Le tout est monté rigidement sur une plaque lourde. Les miroirs C et E ont été placés à la même distance L de la plaque B. La plaque B divise le faisceau lumineux incident en deux, perpendiculaires l'un à l'autre ; ils sont dirigés vers les miroirs et réfléchis vers la plaque B. Après avoir traversé à nouveau la plaque B, les deux faisceaux se superposent (D et F). Si le temps qu'il faut à la lumière pour voyager de B à E et retour est égal au temps qu'il faut pour voyager de B à C et retour, alors les faisceaux résultants D et F seront en phase et mutuellement amplifiés ; si ces temps diffèrent, même légèrement, un déphasage se produit dans les faisceaux et, par conséquent, des interférences. Si l'appareil est « au repos » dans l'éther, alors les temps sont exactement égaux, et s'il se déplace vers la droite avec une vitesse u, alors un décalage horaire apparaîtra. Voyons pourquoi.

Tout d’abord, calculons le temps nécessaire à la lumière pour voyager de B à E et vice-versa. Soit le temps « là-bas » égal à t 1 , et le temps « retour » égal à t 2 . Mais pendant que la lumière se déplace de B vers le miroir, l'appareil lui-même parcourra une distance ut 1, donc la lumière devra parcourir le chemin L + ut 1 à une vitesse c. Ce chemin peut donc également être noté ct 1, donc
ct 1 = L + ut 1, ou t 1 = l/(c - u)
(ce résultat devient évident si l'on considère que la vitesse de la lumière par rapport à l'appareil est c - u ; alors le temps est égal à la longueur L divisée par c - u). Vous pouvez calculer t2 de la même manière. Pendant ce temps, la plaque B s'approchera d'une distance ut 2, de sorte que la lumière pour son retour n'aura à parcourir que L - ut 2. Alors
ct 2 = L -ut 2, ou t 2 = l/(c +u)
Le temps total est égal
t 1 + t 2 = 2Lc/(c 2 - u 2) ;
Il est plus pratique d'écrire ceci sous la forme

Calculons maintenant combien de temps t 3 la lumière voyagera de la plaque B au miroir C. Comme auparavant, pendant le temps t 3 le miroir C se déplacera vers la droite d'une distance ut 3 (jusqu'à la position C), et la lumière se déplacera le long de l'hypoténuse BC à une distance ct 3 . D'un triangle rectangle il résulte
(ct 3) 2 = L 2 + (ut 3) 2,
ou
L 2 = c 2 t 2 3 - u 2 t 2 3 = (c 2 - u 2)t 2 3,
où
t 3 = l/√(c 2 - u 2)

En revenant du point C`, la lumière doit parcourir la même distance ; cela se voit à la symétrie du dessin. Cela signifie que le temps de retour est le même (t 3) et que le temps total est 2t 3. Nous l'écrirons sous la forme

Nous pouvons maintenant comparer les deux fois. Les numérateurs de (15.4) et (15.5) sont les mêmes : c'est le temps de propagation de la lumière dans un appareil au repos. Aux dénominateurs, le terme u 2 /c 2 est petit sauf s'il est très inférieur à c. Ces dénominateurs montrent combien de temps change en raison du mouvement de l'appareil. Notez que ces changements ne sont pas les mêmes : le temps qu'il faut à la lumière pour se rendre à C et revenir est légèrement inférieur au temps qu'il faut pour se rendre à E et revenir. Ils ne coïncident pas, même si les distances des miroirs à B sont les mêmes. Il ne reste plus qu'à mesurer précisément cette différence.

Une subtilité technique se pose ici : que se passe-t-il si les longueurs L ne sont pas exactement égales entre elles ? Après tout, vous n’obtiendrez jamais une égalité exacte. Dans ce cas, il suffit de faire pivoter l'appareil de 90°, en positionnant BC le long du mouvement, et BE - transversalement. La différence de longueurs cesse alors de jouer un rôle, et il ne reste plus qu'à observer le déplacement des franges d'interférence lors de la rotation de l'appareil.

Au cours de l'expérience, Michelson et Morley ont positionné l'appareil de manière à ce que le segment BE soit parallèle au mouvement de la Terre sur son orbite (à une certaine heure du jour et de la nuit). La vitesse orbitale est d'environ 30 km/sec, et la « dérive de l'air » à certaines heures du jour ou de la nuit et à certaines périodes de l'année devrait atteindre cette valeur. L'appareil était suffisamment sensible pour remarquer un tel phénomène. Mais aucune différence temporelle n'a été trouvée - la vitesse du mouvement de la Terre dans l'éther s'est avérée impossible à détecter. Le résultat de l'expérience était nul.

C'était mystérieux. C’était alarmant. La première idée fructueuse sur la manière de sortir de l’impasse a été avancée par Lorenz. Il a admis que tous les corps matériels sont comprimés lorsqu'ils se déplacent, mais uniquement dans la direction du mouvement. Ainsi, si la longueur d'un corps au repos est Lo, alors la longueur d'un corps se déplaçant avec une vitesse u (appelons-la L ||, où le signe || indique que le mouvement se produit le long de la longueur du corps) est donnée par la formule

Si cette formule est appliquée à l'interféromètre de Mankelson-Morley, alors la distance de B à C restera la même et la distance de B à E sera raccourcie à L√(1 - u 2 /c 2). Ainsi, l'équation (15.5) ne changera pas, mais L dans l'équation (15.4) changera conformément à (15.6). En conséquence, nous obtiendrons

En comparant cela avec (15.5), nous voyons que maintenant t 1 + t 2 = 2t 3 . Par conséquent, si l’appareil se contracte réellement comme nous le supposions, alors il devient clair pourquoi l’expérience Michelson-Morley n’a produit aucun effet.

Même si l’hypothèse de réduction réussissait à expliquer le résultat négatif de l’expérience, elle était elle-même vulnérable à l’accusation selon laquelle son seul objectif était d’éliminer les difficultés liées à l’explication de l’expérience. C'était trop artificiel. Cependant, des difficultés similaires sont apparues dans d’autres expériences visant à détecter le vent éthéré. En fin de compte, il a commencé à sembler que la nature était entrée dans une « conspiration » contre l'homme, qu'elle avait eu recours à la conspiration et qu'elle introduisait de temps en temps de nouveaux phénomènes afin de réduire à zéro tous les phénomènes à l'aide desquels l'homme essaie pour te mesurer.

Et finalement, on a reconnu (Poincaré l'a souligné) que la conspiration totale est la loi de la nature ! Poincaré a suggéré qu'il existe une loi dans la nature selon laquelle le vent éthéré ne peut en aucun cas être détecté, c'est-à-dire que la vitesse absolue ne peut pas être détectée.