Орден Осириса - Аргус

движения Земли. Никакого «эфирного ветра» обнаружить не удалось. Физики долго пытались спасти теорию, придумывая гипотезы о том, что Земля «увлекает» эфир за собой. Но все они противоречили другим астрономическим наблюдениям.

Точку в спорах в тысячу девятьсот пятом году поставил Альберт Эйнштейн. Он предложил отбросить концепцию эфира как лишнюю и выдвинул два постулата своей Специальной теории относительности:

Первый. Скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника или наблюдателя.

Второй. Физического эфира не существует, а свет — это самостоятельная субстанция, которой не нужна промежуточная среда для движения.

Эксперимент доказал, что вакуум — это действительно пустота, а не заполненная эфиром среда.

— Подожди! — произнесла Тейя, — разве можно определить разницу в скорости света на таких маленьких расстояниях как в этих экспериментах?

— Да, в этом и заключался главный гений Альберта Майкельсона — он создал прибор, точности которого с запасом хватало для фиксации этого изменения. За изобретение оптических прецизионных приборов и проведение с их помощью спектроскопических и метрологических исследований Майкельсон в тысяча девятьсот седьмом году стал первым американским ученым, получившим Нобелевскую премию по физике, — пояснил юноша, — Вот за счет чего прибор тысяча восемьсот восемьдесят седьмого года смог измерить столь ничтожные величины на короткой дистанции.

Майкельсон измерял не время полета луча по секундомеру, а смещение световых волн относительно друг друга. Длина волны видимого света ничтожно мала — около 0,5 микрометра (0,0005 мм).

Когда два луча возвращались к экрану, они накладывались друг на друга.Если бы один из лучей из-за «эфирного ветра» опоздал всего на долю триллионной части секунды, фазы волн сместились бы.На экране темные и светлые полосы узора мгновенно сдвинулись бы в сторону. Человеческий глаз через окуляр легко замечал смещение полос даже на 1/100 длины волны.

Хотя сам прибор стоял на квадратной плите со стороной всего полтора метра, Майкельсон и Морли заставили свет пройти гораздо большее расстояние. Они установили на плите систему из дополнительных зеркал. Луч света не просто летел туда и обратно, а зигзагообразно отражался между зеркалами 8 раз. В итоге общая длина пути каждого луча составила около одиннадцати метров.

А вот математический расчет точности. Скорость движения Земли по орбите — около тридцати километров в секунду. Скорость света — триста тысяч километров в секунду. Ожидаемое смещение полос из-за «эфирного ветра» пропорционально квадрату их отношения. Для пути в одиннадцать метров расчетное смещение интерференционных полос должно было составить ноль целых четыре десятых. Прибор Майкельсона-Морли имел чувствительность, позволяющую заметить смещение в в одну сотую полосы, то есть он был в сорок раз точнее, чем требовалось для обнаружения эффекта.

Главной проблемой были земные вибрации (шаги, повозки на улице), которые искажали картинку. Чтобы решить это, авторы водрузили массивную плиту прибора на тяжелый деревянный поплавок, плавающий в жидкой ртути. Это полностью погасило внешние вибрации и позволило плавно, без рывков, вращать прибор на 360 градусов прямо во время измерений. Прибор зафиксировал бы даже ничтожный «эфирный ветерок», но результат оказался абсолютно нулевым — полосы не двигались.

Кстати, на ртути плавали и световые установки маяков, пары которой отравляли смотрителей, вызывая так называемую «болезнь смотрителей маяков».

— Одиннадцать метров? И триста тысяч километров в секунду? Это просто смешно! — заявила девушка.

Глава 14

Эфир. За и Против

— Твоя реакция абсолютно понятна и логична: мерить скорость света в триста тысяч километров в секунду на дистанции в одиннадцать метров кажется полным абсурдом. По обычным человеческим меркам это расстояние свет пролетает за 0,000000037 секунды. Поймать разницу во времени на таком коротком отрезке обычными часами невозможно и сегодня.

Но фокус Майкельсона был в том, что он мерил не время, а расстояние — причем с точностью до нанометров. И в масштабах микромира одиннадцать метров — это колоссальная дистанция. Вот почему одиннадцать метров для его метода — это огромная величина, а не «смешная».

Майкельсон использовал в качестве «линейки» длину световой волны. Для желтого света натриевой лампы, которую они использовали, длина одной волны составляет примерно пятьсот восемьдесят девять нанометров (0,000589 мм).

Если мы разделим одиннадцать метров на длину одной волны, то окажется, что на этом пути укладывается почти восемнадцать с половиной миллионов световых волн.

Представь себе два поезда (два луча света), которые одновременно выехали со станции, прошли каждый свой путь в одиннадцать метров (восемнадцать с половиной миллионов световых волн) и вернулись назад.

Если эфирного ветра нет, они возвращаются «колесо в колесо» (гребень волны совпадает с гребнем). На экране это дает яркий свет.

По расчетам, эфирный ветер должен был задержать один из лучей всего на 0,000000000000005 секунды (пять фемтосекунд).

За это ничтожное время отстающий луч успел бы сместиться назад в пространстве всего на сто-двести нанометров.

Но в масштабах световой волны (пятьсот восемьдесят девять нанометров) отставание на двести нанометров — это треть длины всей волны!

Когда эти волны встретились на экране, они сместились относительно друг друга на треть своего размера. В окуляре интерферометра это выглядело как мощный, жирный сдвиг интерференционных полос, который невозможно было не заметить. Прибор Майкельсона мог легко увидеть сдвиг даже в сорок раз меньше расчетного (около пяти нанометров).

— Это заговор для того, чтобы скрыть существование эфира! — не сдавалась Тейя.

— Гипотеза о заговоре с целью скрыть эфир — одна из самых популярных в альтернативной истории. Сторонники этой идеи часто считают, что признание эфира дало бы человечеству доступ к бесплатной и бесконечной энергии (как обещал Никола Тесла), а нефтегазовые и финансовые магнаты якобы уничтожили эту науку, чтобы сохранить контроль над миром, — усмехнулся юноша, — Однако в реальности «скрыть» эфир с помощью научного заговора было технически и логически невозможно. На это есть несколько веских причин:

Сами физики отчаянно хотели найти эфир

Альберт Майкельсон до конца своей жизни (он умер в тысяча девятьсот тридцать первом году) сам верил в существование эфира и был крайне расстроен тем, что его эксперимент дал нулевой результат. Он не пытался его скрыть — наоборот, он всю жизнь модернизировал свои приборы, надеясь всё-таки поймать «эфирный ветер». Ведущие ученые того времени (Лоренц, Пуанкаре, Томсон) десятилетиями пытались спасти теорию эфира, придумывая сложнейшие математические формулы. Если бы заговор существовал, научная элита не сопротивлялась бы краху теории так долго.

Кроме этого, эксперимент повторили сотни независимых ученых. В науке нельзя просто заявить о результате — его обязаны проверить другие. Опыт Майкельсона — Морли на протяжении следующих сорока лет