マイケルソン・モーリー実験の歴史

アラン・ミグダル/ウィキメディア・コモンズ/ CC BY-SA

マイケルソン・モーリーの実験は、 地球の動き 光るエーテルを通して。マイケルソン・モーリー実験と呼ばれることが多いが、このフレーズは実際には 1881 年にアルバート・マイケルソンによって実施され、その後 1887 年に化学者エドワード・モーリーと共にケース・ウェスタン大学で (より優れた装置を使用して) 実施された一連の実験を指している.最終的な結果は否定的でしたが、この実験は、光の奇妙な波のような挙動の別の説明への扉を開いたという点で重要です。

それがどのように機能するはずだったか

1800年代の終わりまでに、光がどのように機能するかについての支配的な理論は、次のような実験のために、それが電磁エネルギーの波であるというものでした. ヤングの二重スリット実験 .

問題は、波がある種の媒体を通過しなければならなかったことです。手を振るために何かがそこになければなりません。光は宇宙空間 (科学者は真空であると信じていました) を通過することが知られており、真空チャンバーを作成してその中に光を当てることさえできたので、すべての証拠により、光は空気や空気のない領域を通過できることが明らかになりました。その他の事項。

この問題を回避するために、物理学者は宇宙全体を満たす物質があるという仮説を立てました。彼らはこの物質を光るエーテルと呼んだ（または時には光るエーテル、これは大げさな響きの音節と母音を入れただけのように見えるが）。

マイケルソンとモーリー (おそらくほとんどがマイケルソン) は、エーテルを通して地球の運動を測定できるはずだという考えを思いつきました。通常、エーテルは動かず、静止していると考えられていましたが (もちろん、振動は別として)、地球は急速に動いていました。

ドライブ中に車の窓から手をぶら下げたときのことを考えてみてください。風がなくても自分の動きで 思われる 風が強い。同じことがエーテルにも当てはまるはずです。静止していたとしても、地球は動いているので、一方向に進む光は、反対方向に進む光よりも速く、エーテルとともに移動するはずです。いずれにせよ、エーテルと地球の間にある種の動きがある限り、水泳選手がより速く動くのと同様に、光波の動きを押したり妨げたりする効果的な「エーテル風」を作り出したはずです。彼が流れに沿って動いているか、流れに逆らって動いているかによって、遅くなったり遅くなったりします。

この仮説を検証するために、マイケルソンとモーリー (再び、主にマイケルソン) は、光ビームを分割し、ミラーで跳ね返して異なる方向に移動し、最終的に同じターゲットに当たるデバイスを設計しました。動作中の原理は、2 つのビームがエーテルを通る異なるパスに沿って同じ距離を移動した場合、それらは異なる速度で移動する必要があるため、最終的なターゲット スクリーンに衝突したときに、これらの光線は互いにわずかに位相がずれているというものでした。認識できるものを作成する 干渉 パターン。したがって、このデバイスはマイケルソン干渉計として知られるようになりました (このページの上部の図に示されています)。

結果

彼らが探していた相対運動バイアスの証拠がまったく見つからなかったため、結果は残念でした.ビームがどちらの経路をたどっても、光は正確に同じ速度で移動しているように見えました。これらの結果は 1887 年に発表されました。当時の結果を解釈するもう 1 つの方法は、エーテルが何らかの形で地球の運動に関連していると仮定することでした。

実際、1900 年にイギリスの物理学者ケルビン卿は、この結果が 2 つの「雲」の 1 つであることを有名に示しました。それは宇宙の完全な理解を台無しにし、比較的短期間で解決されるだろうと一般的に期待されていました.

それには20年近くかかるだろう（そして アルバート・アインシュタイン ) エーテル モデルを完全に放棄し、現在のモデルを採用するために必要な概念的なハードルを実際に克服すること。 波動粒子双対性 .

ソース

の 1887 年版に掲載された彼らの論文の全文を検索します。 アメリカン ジャーナル オブ サイエンス 、オンラインでアーカイブ AIPウェブサイト .