Распространение света в эфире аналогично распространению звука в воздухе.

Специальная теория относительности Эйнштейна, основанная на формулах преобразования Лоренца, не противоречит гипотезе о существовании неподвижного эфира, заполняющего всю Вселенную. Эфирный ветер в опыте Майкельсона и Морли не был обнаружен по причине лоренцева сокращения длины в направлении орбитального движения Земли и отсутствии такого сокращения в направлении перпендикулярном направлению орбитального движения Земли.



Рассмотрим движение звука в воздухе.
Скорость звука z = 330 м/с
На расстоянии L от источника звука S находятся два зеркала M1 и M2, отражающие звук. Отрезки SM1 и SM2 перпендикулярны и длина каждого из них равна L.

Рассмотрим случай, когда ветер отсутствует. Источник звука находится на неподвижной платформе и испускает звуковой сигнал в направлении зеркал M1 и M2. Этот звуковой сигнал достигнет зеркал за время L/z и через такое же время L/z вернётся обратно.
Общее время движения звукового сигнала туда и обратно при отсутствии ветра равно:

Рассмотрим случай, когда платформа движется в направлении от S к M2 со скоростью v, и дует ветер.

Найдём время распространения звукового сигнала до зеркала M1 и обратно в направлении, препендикулярном направлению движения платформы T_ort.
Через время T1, когда сигнал достигнет зеркала M1, источник звука переместится на расстояние v*T1, и на такое же расстояние переместится зеркало M1. Путь, пройденный звуком за время T1, равен z*T1. По теореме Пифагора:

Время, затрачиваемое звуком на путь от S до M1:

После отражения от зеркала M1 через время T2 звуковой сигнал возвратится назад, а платформа за это время переместится на расстояние v*T2. Путь, пройденный звуком за время T2, равен z*T2. По теореме Пифагора:

Время, затрачиваемое звуком на обратный путь от M1 до S:


Время распространения звукового сигнала до зеркала M1 и обратно в направлении, препендикулярном направлению движения платформы, равно:


Найдём время распространения звукового сигнала до зеркала M2 и обратно в направлении движения платформы T_par
Через время T3, когда сигнал достигнет зеркала M2, зеркало удалится на растояние v*T3. Путь, пройденный звуком за время T3, равен z*T3 и равен также L+v*T3.

Время, затрачиваемое звуком на путь от S до M2:

Такой же результат можно получить, рассуждая так: при движении звука от S к зеркалу M2 дует встречный ветер со скоростью v, то есть относительная скорость звука относительно зеркала уменьшается и становится равной z-v, следовательно, время, затрачиваемое звуком на путь от S до M2:

После отражения от зеркала M2 через время T4, когда сигнал достигнет источника, источник S приблизится на растояние v*T3. Путь, пройденный звуком за время T4, равен z*T4 и равен также L-v*T4.

Время, затрачиваемое звуком на обратный путь от зеркала M2 до S:

Такой же результат можно получить, рассуждая так: при движении звука от зеркала M2 к S дует попутный ветер со скоростью v, то есть относительная скорость звука относительно зеркала увеличивается и становится равной z+v, следовательно, время, затрачиваемое звуком на обратный путь от зеркала M2 к S:

Время распространения звукового сигнала до зеркала M2 и обратно в направлении движения платформы, равно:

Мы видим, что после того, как платформа начала двигаться со скоростью v, время распространения звука до зеркала M1 и обратно в направлении, перпендикулярном направлению движения платформы, увеличилось в число раз:

а время распространения звука до зеркала M2 и обратно в направлении, совпадающем с направлением движением платформы, увеличилось в большее число раз:

Но мы пренебрегли лоренцевым сокращением длины в направлении движения платформы. Если с=299792458 м/с – скорость света в вакууме, то точное время распространения звука от S до зеркала M2 и обратно будет выражено такой формулой:

Теперь рассмотрим вместо источника звука источник света, а вместо воздушного ветра будем рассматривать эфирный ветер. Мы получим точно такие же формулы, в которых вместо скорсти звука z будет стоять скорость света c.

Время прохождения светом пути длиной L туда и обратно в неподвижном эфире, то есть при отсутствии эфирного ветра, равно:

Время распространения света до зеркала M1 и обратно в направлении, препендикулярном направлению движения платформы, равно:

Будем учитывать лоренцево сокращение длины L в направлении движения платформы. Тогда время распространения света до зеркала M2 и обратно в направлении движения платформы равно:

Итак, мы получили объяснение опыта Морли и Майкельсона:

В опыте Морли и Майкельсона определялась разность времён, затрачиваемых светом на прохождение одного и того же пути туда и обратно в направлении скорости орбитального движения Земли и в перпендикулярном к этой скорости направлении. Никакого различия времён не было обнаружено.

Тем не менее, гипотеза о существованиии неподвижного эфира, в котором распространяются электромагнитные волны (и существование эфирного ветра) не была опровергнута, так как именно лоренцево сокращение длины пути, проходимого светом в направлении орбитального движения Земли сводит к нулю разность времён, затрачиваемых светом на прохождение одного и того же пути туда и обратно в направлении скорости орбитального движения Земли и в перпендикулярном к этой скорости направлении.

Математика.

На главную страницу.