Hammarův experiment - Hammar experiment

Hammar experiment byl experiment navrženy a prováděny Gustav Wilhelm Hammar (1935) testovat éteru táhnout hypotézu . Jeho negativní výsledek vyvrátil některé specifické modely éterového odporu a potvrdil speciální relativitu .

Přehled

Experimenty, jako je experiment Michelson – Morley z roku 1887 (a později další experimenty jako experiment Trouton – Noble v roce 1903 nebo experiment Trouton – Rankine v roce 1908), představovaly důkazy proti teorii média pro šíření světla známého jako světelný éter ; teorie, která byla v té době zavedenou součástí vědy téměř sto let. Tyto výsledky zpochybnily tehdejší velmi centrální předpoklad moderní vědy a později vedly k vývoji speciální relativity .

Ve snaze vysvětlit výsledky experimentu Michelson – Morley v kontextu předpokládaného média, éteru, bylo zkoumáno mnoho nových hypotéz. Jedním z návrhů bylo, že místo průchodu statickým a nepohyblivým éterem mohou masivní objekty jako Země tahat část éteru s sebou, což znemožní detekovat „vítr“. Oliver Lodge (1893–1897) byl jedním z prvních, kdo provedl test této teorie pomocí rotujících a masivních olověných bloků v experimentu, který se pokusil způsobit asymetrický aetherový vítr. Jeho testy nepřinesly žádné znatelné výsledky, které by se lišily od předchozích testů na aetherový vítr.

Ve 20. letech prováděl Dayton Miller opakování experimentů Michelson – Morley. Nakonec zkonstruoval zařízení takovým způsobem, aby minimalizovalo hmotu podél cesty experimentu, a vedl ji na vrcholu vysokého kopce v budově, která byla vyrobena z lehkých materiálů. Produkoval měření ukazující denní rozptyl, což naznačuje detekci „větru“, který připisoval nedostatku hromadné výroby, zatímco předchozí experimenty byly prováděny se značnou hmotností kolem jejich aparátu.

Pokus

Pro testování Millerova tvrzení provedl Hammar v roce 1935 následující experiment s použitím interferometru se společnou cestou .

Pomocí polostříbřeného zrcátka A rozdělil paprsek bílého světla na dva půlruční paprsky. Jeden poloviční paprsek byl zaslán v příčném směru do ocelové trubky se silnými stěnami zakončenou olověnými zátkami. V této trubce byl paprsek odražen zrcadlem D a odeslán do podélného směru do jiného zrcadla C na druhém konci potrubí. Tam se to odrazilo a poslalo v příčném směru do zrcadla B mimo trubku. Z B putovalo zpět do A v podélném směru. Druhý poloviční paprsek prošel stejnou cestou v opačném směru.

Topologie světelné dráhy byla interferometru Sagnac s lichým počtem odrazů. Interferometry Sagnac nabízejí vynikající kontrast a stabilitu okrajů a konfigurace s lichým počtem odrazů je jen o málo méně stabilní než konfigurace se sudým počtem odrazů. (S lichým počtem odrazů jsou opačně se pohybující paprsky vůči většině stran světelné dráhy vůči sobě navzájem příčně invertovány, takže se topologie mírně odchyluje od přísné společné dráhy.) Relativní imunita jeho aparátu vůči vibracím, mechanickému namáhání a teplotní efekty, umožnily Hammaru detekovat posunutí okrajů až na 1/10 okraje, přestože interferometr používal venku v otevřeném prostředí bez regulace teploty.

Podobně jako u Lodgeova experimentu měl Hammarův aparát způsobit asymetrii v jakémkoli navrhovaném větrném větru. Hammar očekáváním výsledků bylo, že: se zařízením kolmo k éter větru, obě dlouhé zbraně by být stejně tak ovlivněna éteru unášením . Při zarovnání zařízení rovnoběžně s větrem éteru by jedna ruka byla více ovlivněna strháváním éteru než druhou. Následující očekávané doby šíření pro paprsky proti šíření byly poskytnuty společností Robertson /Noonan:

${\ displaystyle t_ {1} = {\ frac {AB} {c+v}}+{\ frac {BC+DA} {\ sqrt {c^{2} -v^{2}}}}+{\ frac {CD} {c-v+\ Delta v}}}$

${\ displaystyle t_ {2} = {\ frac {AB} {cv}}+{\ frac {BC+DA} {\ sqrt {c^{2} -v^{2}}}}+{\ frac { CD} {c+v- \ Delta v}}}$

kde je rychlost strhávaného éteru. To dává očekávaný časový rozdíl: ${\ displaystyle \ Delta v}$

${\ Displaystyle \ Delta t \ simeq {\ frac {2l \ Delta v} {c^{2}}}}$

1. září 1934 postavil Hammar aparát na vrchol vysokého kopce dvě míle jižně od Moskvy v Idahu a provedl mnoho pozorování s přístrojem otočeným do všech směrů azimutu za denního světla 1. září a 2. září. 3. Neviděl žádný posun interferenčních proužků, což odpovídá horní hranici km/s. Tyto výsledky jsou považovány za důkaz proti hypotéze aerodynamického odporu, jak navrhl Miller. ${\ Displaystyle \ Delta v <0,074}$

Důsledky pro hypotézu přetažení Aetheru

Protože existovaly různé představy o „éterovém přetahování“, lze interpretaci všech experimentů s éterovým přetahováním provádět v kontextu každé verze hypotézy.

1. Žádné nebo částečné strhávání jakýmkoli předmětem s hmotností. Diskutovali o tom vědci jako Augustin-Jean Fresnel a François Arago . Byl vyvrácen experimentem Michelson – Morley .
2. Kompletní strhávání uvnitř nebo v blízkosti všech mas. Bylo vyvráceno Aberací světla , Sagnacovým efektem , experimenty Olivera Lodge a Hammarovým experimentem.
3. Kompletní strhávání uvnitř nebo v blízkosti pouze velmi velkých hmot, jako je Země. Bylo vyvráceno Aberací světla , experimentem Michelson – Gale – Pearson .

Reference