История открытия оптических явлений icon

История открытия оптических явлений



НазваниеИстория открытия оптических явлений
Дата конвертации27.09.2012
Размер246.58 Kb.
ТипДокументы

История открытия оптических явлений

Глава 1. История открытия оптических явлений

… Ньютон отдавал предпочтение корпускулярной теории света,

считая его потоком частиц. …Гюйгенс полагал, что световое

возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира.

А.М.Бонч-Бруевич [1]

1.1. Краткая история оптики


Оптика – одна из древнейших наук, тесно связанная с потребностями практики на всех этапах своего развития. Прямолинейность распространения света была известна не менее чем за 5 тыс. лет до н. э. и использовалась в Древнем Египте при строительных работах. Над существом оптических явлений размышляли Аристотель, Платон, Евклид, Птолемей. Существенный вклад в развитие оптики внес арабский ученый XI столетия Ибн аль-Хайсам [2, 3]. Точные законы преломления установлены в 1620 г. Спеллиусом и Декартом [3, 4]; дифракция и интерференция света открыты Гримальди (публикация 1665), двойное лучепреломление открыто Бартлиным (1669). Дальнейшее развитие оптики связано с именами Ньютона, Гука и Гюйгенса [5–7].

Первые высказывания о природе света были сделаны древними греками и египтянинами [Годжаев Н.М. Оптика. М.: «Высшая школа», 1977]. Согласно одной из этих теорий, свет, подобно течению воды из трубы, выходит из глаз человека, благодаря чему мы и видим окружающий мир.

Согласно Пифагору (450 лет до н.э.), тела становятся видимыми благодаря попаданию в глаз частиц, вылетающих из тел. Эти частицы Демокрит (460-370 лет до н.э.) назвал атомами. Подобные догадки относительно природы света юыли опровергнуты Аристотелем. Согласно Аристотелю, свет, передаваясь через посредство прозрачной среды, расположенной между объектами и глазом, вызывает зрительное действие. Эта идея Аристотеля как бы положила начало о светоносной среде – эфире.

В 17 в. Кеплер высказал свое предположение относительно природы света. Согласно Кеплеру, свет представляет собой частицы, излучаемые веществом – источником. Он считал распространение света мгновенным процессом.

Последовательная теория о природе света была выдвинута Ньютоном.

На воззрениях И.Ньютона следует остановиться подробнее, ибо именно Ньютон уделил проблеме устройства эфира и его роли в оптических явлениях весьма большое внимание [8]. И.Ньютон установил следующие независимые «изначальные» свойства световых лучей: прямолинейность, подчиненность законам отражения и преломления, скорость, цветовую неизменность простого света, его периодичность («попеременные приступы легкого отражения и легкого преломления»), поляризацию и дифракцию. Такое обилие «принципов» обращало оптику в громоздкую, трудно усвояемую и непонятную науку. Отсутствовал общий принцип, из которого вытекали бы все найденные изначальные свойства света.


Ньютон допускал возможность волновой интерпретации световых явлений, но отдавал предпочтение корпускулярной концепции, считая свет потоком частиц, действующих на эфир и вызывающих в нем колебания. Трудности, возникавшие в волновой теории при попытках объяснить прямолинейное распространение света и явление поляризации, казались Ньютону настолько серьезными, что побудили его развить корпускулярную теорию (или теорию истечения), согласно которой свет распространяется от излучающего тела в виде мельчайших частиц.

Впервые понятие о поляризации света было введено в оптику Ньютоном в 1704–1706 гг., хотя явления, обусловленные ею, изучались и ранее (открытие двойного лучепреломления в кристаллах Э.Бартолином в 1669 г. и его теоретическое рассмотрение Х.Гюйгенсом в 1678–1690 гг.). Поляризация по Ньютону – «изначальное» свойство света, объясняемое определенной ориентацией световых частиц по отношению к образуемому ими лучу.

Гипотеза эфира появляется у Ньютона впервые в 1672 г. в ответе на полемические замечания Гука на «Теорию света и цветов Ньютона». Сравнивая эмиссионную и волновую гипотезы света, Ньютон пишет: «Колебания эфира одинаково полезны и нужны и в той, и в другой, ибо если мы примем, что световые лучи состоят из маленьких частиц, выбрасываемых по всем направлениям светящимся телом, то эти частицы, попадая на преломляющие или отражающие поверхности, должны возбудить в эфире колебания столь же неизбежно, как камень, брошенный в воду». Однако это требовало пояснения свойств эфира.

Ньютон пишет (Мемуары 1675 г.):

«Предполагается, что существует некая эфирная среда, во многом имеющая то же строение, что и воздух, но значительно более разреженная, тонкая и упругая. …Нельзя, однако, предполагать, что эта среда есть однообразная материя: она складывается частью из основного, косного тела эфира, частью из других эфирных спиритусов, во многом подобно тому, как воздух слагается из косного тела воздуха, перемешанного с различными парами или выдыханиями. В пользу такой разнородности, по-видимому, говорят эластические и магнитные истечения и начало тяготения».

«Я предполагаю, – пишет Ньютон, – что, ударяясь о жесткую сопротивляющуюся эфирную поверхность (на границе сред – В.А.), лучи… вызывают колебания на поверхности. Эти колебания распространяются во все стороны как в разреженной, так и в плотной среде. Как колебания воздуха, производящие звук, они рождаются от удара и сильнее всего продолжаются там, где начались, попеременно сжимая и расширяя эфир в указанной физической поверхности, ибо из тепла, производимого светом в телах, явствует, что свет может привести частицы тела в движение и тем более может нагреть и привести в движение более нежный эфир. Более вероятно, что свет сообщает движение грубым частицам тела не непосредственно, а посредством эфира».

«Если луч ударяется о среду во время большого сжатия, – рассуждает Ньютон, – то, предполагаю я, поверхность тогда слишком плотна и жестка, чтобы пропустить луч, она отражает его. Но лучи, ударяющиеся о поверхность в другое время, когда она расширена в промежутке между двумя колебаниями, или не слишком сжата и сгущена, проходят насквозь и преломляются».

Ньютон объясняет цвета тонких пластинок и интерференционные кольца тем, что эфирные колебания распространяются быстрее, чем свет, их вызвавший. «При таком предположении, – пишет он, – при падении света на тонкую пленку или пластинку какого-нибудь прозрачного тела волны, возбужденные прохождением света через первую поверхность, обгоняют лучи один за другим. Когда луч дойдет до второй поверхности, то волны заставят его там отразиться или преломиться соответственно тому, какая часть волны обгоняет там луч, сгущенная или разреженная»..»

Однако в дальнейшем Ньютон фактически отказался от попыток объяснения описания оптических явлений с помощью эфира. Если в первом издании «Оптики» (1704 г.) эфир просто замалчивается, то в издании 1706 года он резко отрицается.

Гюйгенс, следуя идеям Леонардо да Винчи и развивая работы Гринальди и Гука, исходил из аналогии между многими акустическими и оптическими явлениями. Он полагал, что световое возбуждение есть импульсы упругих колебаний эфира.

Термин «поляризация света» был предложен в 1808 г. Эмалюсом. С его именем и с именами Ж.Био, О. Френеля, Д.Араго, Д.Брюстера и других связано начало широкого исследования эффектов, в основе которых лежит поляризация света. Существенное значение для понимания поляризации света имело ее проявление в эффекте интерференции света. Именно тот факт, что два световых луча, линейно поляризованных, под прямым углом друг к другу не интерферируют, явился решающим доказательством поперечности световых волн. Работы Юнга, Френеля и Араго (1816–1819) в этом направлении определили победу волновой теории.

Тем временем в работах П.С.Лапласа и Ж.Б.Био развивалась далее корпускулярная теория. Ее сторонники предложили считать объяснение явления дифракции достойным премии, учрежденной на 1818 г. Парижской Академией наук. Но эта премия была присуждена А.Ж.Френелю, исследования которого основывались на волновой теории.

В этом же году Френель занялся весьма важной проблемой влияния движения Земли на распространение света. Араго экспериментально обнаружил, что, помимо аберрации, нет различия между светом от звезд и светом от земных источников. На основании этих наблюдений Френель создал теорию о частичном увлечении светового эфира движущимися телами, которая была подтверждена в 1851 г. прямыми измерениями А.И.Л.Физо. Вместе с Араго Френель исследовал интерференцию поляризованных лучей света и обнаружил, что лучи, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях, никогда не интерферируют. Этот факт нельзя было согласовать с общепринятым тогда предположением о продольности световых волн. Юнг, узнавший об этом открытии от Араго, нашел разгадку возникшего противоречия, предположив, что световые колебания поперечны.

Поляризация света нашла объяснение в трудах Дж.Максвелла. Дж.Максвеллом показано, что свет представляет собой не упругие колебания, а электромагнитные волны. Друде, Гельмгольцем и Лоренцем при построении электронной теории вещества были объединены идеи об осцилляторах и электромагнитная теория света [9–11]. В это же время рядом исследователей были предприняты разнообразные и весьма многочисленные попытки объяснения оптических эффектов путем конструирования на базе предположений о существовании в природе мировой среды – эфира, однако эти попытки в среднем успехом не увенчались: объясняя одни явления, все теории, модели и гипотезы эфира наталкивались в других явлениях на непреодолимые противоречия.

Исследования оптических явлений продолжались и в дальнейшем. А.Г.Столетов в 1888–1890 гг. обнаружил фотоэффект [12], который впоследствии был объяснен Эйнштейном на основе фотонных представлений. П.Н.Лебедев в 1899 г. открыл давление света [13]. Развитие оптики в ХХ столетии тесно связано с квантовой механикой и квантовой электродинамикой [14–17]. И хотя физическая сущность оптических явлений так и не получила удовлетворительного объяснения, было решено, что объяснение оптических явлений уже не нуждается в гипотезе существования эфира, что достаточно математических законов, описывающих эти явления.

Борьба между корпускулярной и волновой концепцией продолжалась и в 20-м столетии. Появление квантовой механики разрешило существовавшую тогда проблему излучения абсолютно черного тела путем введения постулата о дискретном излучении энергии, порции которой были определены как фотоны. Энергия фотонов была постулирована пропорциональной частоте излучения в первой степени, т.е. как


Е = ħυ,


где ħ – постоянная Планка. В 1924 г. Гуи де Бройль сформулировал постулат о корпускулярно-волновом дуализме света, в соответствии с которым не только свет, но и любая масса обладает и корпускулярными, и волновыми свойствами, причем, чем больше масса, тем короче волна и выше частота. Несмотря на полное непонимание физической сущности этого, такая постановка показалась удовлетворительной, и она в настоящее время считается одной из основ квантовой механики.

На самом деле корпускулярно-волновым свойствами обладают многие явления в макромире. Например, волна качает лодку, если размеры лодки меньше длины волны, но та же волна бьет о борт корабля как частицы, если длина корабля больше длины волны. Существуют и другие примеры.

В настоящее время оптику принято подразделять на геометрическую, физическую и физиологическую.

^ Геометрическая оптика оставляет в стороне вопрос о природе света, исходит из эмпирических законов его распространения и использует представления о световых лучах, преломляющихся и отражающихся на границах сред с разными оптическими свойствами и прямолинейных в оптически однородных средах. Ее задача – математически исследовать ход световых лучей в среде с известной зависимостью показателя преломления среды от координат либо, напротив, найти оптические свойства и форму прозрачных и отражающих сред, при которых лучи проходят по заданному пути. Здесь никаких принципиальных замечаний нетю

^ Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. Она утверждает, что свет есть поперечные электромагнитные волны, хотя природа этих волн ею не рассматривается. Ее разделом является волновая оптика, математическим основанием которой являются общие уравнения классической электродинамики – уравнения Максвелла. Свойства среды при этом характеризуются макроскопическими материальными константами – диэлектрической и магнитной проницаемостями, которые и

___

определяют показатель преломления среды n = εμ. Факти-чески это та же геометрическая оптика, но здесь возникает проблема о физической сущности света, и на этот вопрос ответа как не было, так и нет.

^ Физиологическая оптика, смыкающаяся с биофизикой и психологией, исследует зрительный анализатор от глаза до коры головного мозга и механизмы зрения. Здесь также нет никаких ответов на вопросы о взаимодействии света и воспринимающих свет рецепторов.

Несмотря на перечисленные недостатки, все разделы оптики получили широкое практическое применение. Созданы многочисленные источники освещения, основанные на различных достижениях физики, наука светотехники учитывает законы оптики и физиологии. Оптические спектральные исследования позволили во многом разобраться со строением вещества. Созданы многочисленные оптические приборы для самых различных целей, начиная от исследований микроскопических организмов и строения вещества до исследования Вселенной. Таким образом, достижения оптики как науки огромны. И при всем этом сущность оптических явлений и самого элементарного носителя света – фотона по-прежнему остается неизвестной…

Несмотря на то, что оптика имеет давнюю историю, а попытки применения математического аппарата электро-динамики начались сразу же после опубликования Максвеллом своих знаменитых уравнений, достаточно быстро обнаружилось и некоторое несоответствие распространения фотона законам Максвелла.

В своих работах Максвелл показал, что скорость распространения электромагнитных колебаний и света одна и та же и составляет:

1

с = ———— ,

ε0 μ0.


где ε0 и μ0 соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума.

Именно на этом основании всеми последующими исследователями сделан вывод о том, что свет и радио волны представляют собой одно и то же и отличаются только диапазоном частот, так что свет включен в единую таблицу частот электромагнитных колебаний

Несмотря на то что оптика имеет давнюю историю, а попытки применения математического аппарата электродинамики начались сразу же после опубликования Максвеллом своих знаменитых уравнений, достаточно быстро обнаружилось и некоторое несоответствие распространения фотона законам Максвелла. Дело в том, что затухание света в полупроводящей среде (морской воде) оказалось полностью не соответствующим закону затухания плоской электромагнитной волны в такой среде.

Как известно, плоская электромагнитная волна затухает в полупроводящей среде в соответствии с законом Максвелла как:


μоμσω

(———) 1/2 r

2

Н = Но е (1.1)


Здесь Но – напряженность магнитного поля на поверхности раздела сред, например на поверхности морской воды; μ - относительная магнитная проницаемость среды; σ – проводимость среды; ω = 2πf, f - частота электромагнитной волны; r – расстояние от поверхности раздела сред.

Практика обнаруживает полное подтверждение указанной формулы затуханию плоской радиоволны в морской среде и полное расхождение ее с затуханием света в прозрачной морской воде. При проводимости морской воды 1 Ом–1· м–1 на частоте 1 мГц практически полное затухание электромагнитной волны происходит на глубине в м. Учитывая, что

____

r1/r2 = √(f2/f1) (1.2)


и что для зеленого света длина волны составляет 5,6·10–7 м, что соответствует частоте 5·1014 Гц, получаем для расчетной по Максвеллу глубину проникновения света в морскую воду как.


_________

r2 = r1 √ (106/1014) = 10–4,

и, таким образом, свет должен бы проникать на глубину не более чем 3·10–4 м = 0,3 мм. Вместо этого, свет проникает на глубину порядка 150-200 м. Таким образом, расхождение теории с практикой здесь составляет 500 тыс. раз!

Теория объясняет это тем, что морская вода на таких частотах теряет свою проводимость, причины чего не объясняются. На самом деле это элементарно объясняется тем, что структура фотона ни в коей мере не соответствует структуре плоской радиоволны и в указанных расчетах полностью исключены два важнейших момента – пропорциональность энергии фотона общему числу вихрей, образующих фотон, и внутренняя энергия каждого вихря фотона.

Это означает, что свет и электромагнитные волны – это качественно разные физические явления, и нельзя на основании одинаковости только одного признака – скорости – делать вывод об их тождестве.

Таким образом, исследования в части выяснения природы света необходимо продолжать.


^ 1.2. История измерения скорости света


Первую попытку определить скорость света путем измерения времени прохождения света между двумя пунктами сделал Галилей. Он поставил двух человек с фонарями, и эти операторы должны были открывать и закрывать фонари ладонью в момент получения сигнала. Опыт не удался в связи с несоизмеримостью измеряемых промежутков времени и временем реакции операторов.

В XVII веке попытка измерить скорость света увенчалась успехом. В 1675 г. молодой датчанин Ремер заметил, что тень одной из лун Юпитера периодически появлялась на поверхности планеты на 16 минут 36 секунд раньше, чем при наблюдении в другое время года. Ремер решил, что причиной разницы во времени является то обстоятельство, что один раз в году Земля находится на кратчайшем расстоянии от Юпитера, а через шесть месяцев – в максимальном удалении. Ремер полагал, что разница в несколько минут равна времени, в течение которого свет пересекает земную орбиту. Разделив это расстояние на 16 минут 36 секунд, он получил 186 тысяч миль в секунду.

Только через сто семьдесят три года, в 1849 году, стало возможным измерение скорости света, проходящего между двумя точками на поверхности Земли. Выбрали расстояние в 10 миль. Французский ученый Физо поставил эксперимент, посылая импульсы света на удаленное зеркало и измеряя время, требующееся на возвращение луча. Свет разбивался на импульсы следующим образом. Луч проходил сквозь промежутки между выступами на окружности быстро вращающегося диска. При достаточно быстром вращении диска импульс света доходил до зеркала и возвращался обратно как раз за то время, в течение которого диск поворачивался на небольшой угол – на ширину одного промежутка между выступами. На диске Физо было 720 выступов, и он делал 25 оборотов в секунду. Зная расстояние от источника света до зеркала и обратно, Физо подсчитал скорость света и получил 194 тысячи миль в секунду.

В 1862 г. французский физик Фуко реализовал высказанную в 1838 г. идею Ф.Араго, применив вместо зубчатого диска быстровращающееся зеркало. Отражаясь от зеркала, пучок света направлялся на базу и по возвращении вновь попадал на то же зеркало, успевшее повернуться на малый угол.

При базе всего в 20 м Фуко нашел, что скорость света составляет 298000 ± 500 км/с.

Наибольшее развитие метод Фуко достиг в работах А.Майкельсона [18, 19].

Примерно через 20 лет, когда Майкельсон преподавал в Аннаполисе, проблема измерения скорости света приобрела новое значение. Сформулированная Максвеллом электромагнитная теория света, с одной стороны, утверждала, что скорость света должна быть меньше в воде, чем в воздухе. С другой стороны, из корпускулярной теории Ньютона следовало, что скорость света в воде больше, чем в воздухе. В 60-е и 70-е годы XIX века выяснение этого противоречия стало наиболее актуальным исследованием в физике. Науке необходим был способ точного измерения скорости света в любой среде.

Майкельсон говорил: «Тот факт, что скорость света непостижима для человеческого представления и, с другой стороны, существование принципиальной возможности ее измерения с чрезвычайной точностью, делают эту задачу одной из самых увлекательных проблем, когда-либо стоявших перед исследователем».

Знание скорости света было важно также для многих астрономических проблем навигации. Конгресс выделил средства известному американскому астроному Саймону Нью-комбу для работы над этой проблемой. В 1877 году юный младший лейтенант Майкельсон неожиданно придумал метод измерения скорости света с помощью простейшего аппарата. Результаты его работы были опубликованы в журнале «Америкэн Джорнэл оф Сайенс» шесть месяцев спустя, в мае 1878 года.

В то лето тесть Майкельсона дал ему 2 тысячи долларов на усовершенствование аппарата. Путь луча был увеличен более чем в 30 раз и доведен до 700 метров, смещение изображения равнялось 13,3 сантиметра вместо двух. Максвелл предсказывал, что скорость света должна равняться 300 тысячам километров в секунду. Результат Майкельсона составлял 299895 ± 30 километров в секунду. Он подтвердил предположение Максвелла с точностью до одной десятитысячной.

В течение всей своей жизни Майкельсон постоянно возвращался к этому измерению, пытаясь бесчисленными способами еще более уточнить результат. В 1926 году, когда ему было семьдесят четыре года, он применил систему, в которой луч света посылался с вершины горы Вильсон на вершину Сан-Антонио, то есть на 22 мили и обратно. Вращающееся зеркало было изготовлено с чрезвычайной точностью, и оно приводилось в движение специально разработанным устройством. Майкельсон подтвердил результат своих предыдущих измерений.

Два года спустя, в 1928 году, в возрасте семидесяти шести лет, Майкельсон получил средства для измерения скорости света в вакууме. Деньги на это ему дали обсерватория Маунт-Вильсон, Чикагский университет, фонд Рокфеллера и корпорация Карнеги. Ассистентами Майкельсона были Ф.Г. Пиз и Ф. Пирсон. Сотрудники Береговой геодезической службы Соединенных Штатов разметили и вымерили расстояние для громадного прибора на ранчо Эрвин. Вакуум предполагалось создать в трубе из гофрированного стального проката длиной почти в милю. Труба имела 3 фута в диаметре и доставлялась на место опыта 60-футовыми секциями.

Посредством многократного отражения свет должен был проходить расстояние в 8 миль, вымеренное с точностью до одной миллионной. Во всей системе создавалось разрежение, равное одной полуторатысячной части земной атмосферы. Выкачивание воздуха продолжалось 48 часов. Все время то одна, то другая часть выходила из строя, вакуум нарушался, и все приходилось начинать снова.

Если первый прибор в Аннаполисе стоил 10 долларов, то эта система обошлась в 50 тысяч долларов. Это был самый грандиозный проект Майкельсона. В то время как шла работа, здоровье его начало сдавать. Пирсон произвел непосредственные измерения под руководством Майкельсона.

В 1930 году были произведены сотни наблюдений. Всего было поставлено почти 3 тысячи опытов. Скорость света в вакууме оказалась равной в среднем 299774 километрам в секунду. Научная статья, написанная Майкельсоном перед смертью, называлась точно так же, как и его первая работа, напечатанная в 1878 году в Аннаполисе «О методе измерения скорости света».

Измерения скорости света в 19 в. не только выполнили свою непосредственную задачу, но и сыграли чрезвычайно большую роль в физике. Они дополнительно подтвердили версию о волновой природе света и о тесной связи оптики с теорией электромагнетизма. Измеренная скорость света совпала со скоростью электромагнитных волн, вычисленной из отношения электромагнитной и электростатической систем единиц (опыты В.Вебера и Ф.Кольрауша в 1856 г. и последующие более точные измерения Дж.К.Максвелла).

В современных измерения скорости света используется модернизированный метод Физо с заменой зубчатого колеса на на электрооптический, дифракционный, интерференционный или какой-либо иной модулятор света, полностью прерывающий или ослабляющий световой пучок. Применение лазера в качестве источника света, ультразвукового модулятора со стабилизированной частотой м повышение точности измерения длины базы позволили снизить погрешности измерения и получить значение скорости света с = 299792,5 ± 0,15 км/с.

Помимо прямых измерений скорости света по времени прохождения известной базы широко применяются косвенные методы, дающие еще большую точность.

К настоящему времени решением XII Генеральной ассамблеи Международного союза радиосвязи (1957) принято считать скорость связи в вакууме равной 299792 ± 0,4 км/с, но ы 1972 г. американский ученый Стивенсон с помощью криптонового стандарта частоты определил скорость света и получил значение в 199792456,2 ± 0,8 м/с, поэтому возможен пересмотр значения скорости света, заложенного в стандартах.

Знание точной величины скорости света имеет большое практическое значение, в частности в связи с определением расстояний по времени прохождения радио- или световых сигналов в радиолокации, оптической локации и дальнометрии. Особенно широко этот метод применяется в геодезии и в системах и в системах слежения за искусственными спутниками Земли. Он использован для точного измерения расстояния между Землей и Луной и для решения ряда других задач.

Не имея никаких замечаний в адрес исследователей скорости света как одного из важных физических явлений, следует выразить полное несогласие с современной физической «теорией», объявившей скорость света предельной для любых видов физических сигналов. Все проведенные измерения скорости света никакого отношения не имели и не могут иметь отношения к скорости распространения других видов сигналов, имеющих иную физическую природу. Зато сама скорость света в вакууме вопреки утверждениям приверженцев теории относительности А.Эйнштейна, может зависеть от внешних факторов, главным из которых является эфирный ветер, в потоках которого находится не только Земля и Солнечная система, но и все звезды нашей Галактики.


^ 1.3. Скорость света и эфирный ветер


Несмотря на то, что в мировой науке утвердилось мнение и том, что опытами Майкельсона и Морли в конце 19-го в. доказано, что эфирный ветер отсутствует и, следовательно, в природе эфира, как такового, вообще нет, на самом деле, это мнение не только поверхностное, но и глубоко ошибочное. Такое мнение поддерживается сторонниками Специальной теории относительности А.Эйнштейна, заинтересованные в сохранении господства в науке школы релятивизма и не стесняющимися шельмовать всякого, кто смеет покуситься на это положение.

На самом деле, эксперименты Майкельсона (1881) и Майкельсона и Морли (1887) всего лишь показали, что гипотеза Лоренца об абсолютно неподвижном в мировом пространстве и всепроникающем эфире не подтверждается и что нужен принципиально иной подход, как в поисках эфирного ветра, так и в определении свойств эфира [22, 23]

Эксперименты по эфирному ветру были продолжены рядом исследователей [20-31], но наибольших успехов достиг профессор Кейсовской школы прикладной науки в Калифорнии (США) Дэйтон Кларенс Миллер. Миллером был выполнен громадный объем измерений эфирного ветра в обсерватории Маунт Вилсон (высота над уровнем моря в 1860 м), и получены статистически значимые и достоверные результаты [24-28].

Миллером выяснено, что эфирный ветер обдувает Землю не в плоскости эклиптики, как предполагалось, а перпендикулярно ей, и поскольку ось Земли повернута относительно этого направления на 26о, то скорость на поверхности Земли меняется в течение суток. Скорость также меняется с увеличением высоты над уровнем моря: на малых высотах это порядка 3-3,5 км/с, на высоте в 1860 м скорость колеблется от 8 до 10 км/с.

Проведенные Майкельсоном и его помощниками опыты по измерению эфирного ветра, результаты которых опубликованы в 1929 г. [29, 30] подтвердили результаты Миллера.

Измерения эфирного ветра Ю.М.Галаевым (Харьков) в 1973-2000 гг. также подтвердили данные Миллера [31] и выявили некоторые новые аспекты. Оказалось, что в некоторые месяцы скорость эфирного ветра падает до нуля, затем меняет знак, а затем восстанавливается до прежнего значения. Анализ показал, что источником таких искажений является Солнце, вокруг которого формируются свои потоки эфира, накладывающиеся на основной поток эфирного ветра, имеющего галактическое происхождение.

Все это означает, что скорость света в любых экспериментах, проводимых на поверхности Земли или в космосе, будет подвержена вариациям, которые необходимо учитывать, но которые до сих пор никак не учитывались в связи с убеждением, что эфира, как такового, в природе не существует.

На рис. 1.1 приведена схема обдува поверхности Земли потоками галактического эфирного ветра, а на рис. 1.2. приведена схема потоков эфира, создаваемых Солнцем в своих окрестностях. Солнце действует подобно центробежному насосу, втягивая эфир в полюсных областях и выбрасывающего его по всему экватору. Плоскость эклиптики наклонена относительно плоскости экватора Солнца, и поэтому Земля переходит из области, в которой галактический и солнечный потоки эфира суммируются в область, где они вычитаются, что и объясняет полученные результаты.

На рис. 1.3. приведена теоретическая зависимость изменения скорости обдува шара потоком газа [Шлихтинг], из которой видно, что скорость потока газа относительно поверхности шара растет с увеличением расстоянии от шара, что полностью объясняет полученные Миллером высотные зависимости эфирного ветра.



Рис. 1.1. Обтекание Земли эфирным ветром: 1- зона повышенного давления эфира; 2 – зона пониженного давления эфира; 3 – зона захвата влаги из океана; 4 – присоединенный тороидальный вихрь эфира, захватывающий зимой воздух атмосферы.


Необходимо отметить, что существует еще одна компонента эфирного ветра, это потоки эфира поглощаемые всем телом Земли. Они вызваны разностью температуры поверхности протонов – уплотненных тороидальных вихрей эфира и температуры свободного эфира. Поскольку в газе температура пропорциональная давлению, то образуется разность давлений, под действием которой эфир со второй космической скоростью входит в тело Земли, частично усваивается ею, что приводит к расширению Земли, а частично выбрасывается во вне.




Рис. 1.2. Направление эфирного ветра относительно орбиты Земли:

а – в начале образования Солнечной системы и в настоящее время; б – годовые перемещения Земли относительно потоков эфира, создаваемых Солнцем




а) б)

Рис. 1.3. Обтекание шара газовым потоком: а – направление потоков; б – эпюра изменения относительной скорости потока с увеличением расстояния от поверхности шара


Следует заметить, что рядом исследователей, проводивших измерения эфирного ветра, были допущены грубые инструментальные и даже методические ошибки, не позволившие им получить положительные результаты.

Кеннеди и Иллингворт спроектировали интерферометр относительно малого размера с площадью 1 м2, в котором было предусмотрено ступенчатое зеркало, значительно повышающее, по их мнению, чувствительность прибора, что позволило им сократить длину пути по сравнению с интерферометром Миллера. Весь прибор был плотно закупорен в железный ящик, заполненный гелием для выравнивания температур. Заполнение гелием свидетельствует о том, что герметизация была выполнена добросовестно. Измерения проводились на той же горе Маунт Вилсон (1926-1927 гг.), результаты были отрицательными.

Авторам и в голову не пришло, что потоки эфира не могли проникать сквозь железные стенки ящика, потому что тогда господствовало убеждение о том, что эфир всепроникающ. На самом деле такие измерения подобны тому, как если бы проводить измерения обычного ветра, дующего на улице, глада на анемометр, стоящий в плотно закупоренной комнате, после чего делается вывод не только об отсутствии ветра на улице, но и самого воздуха.

Ту же ошибку совершили и Пикар и Стаэль, поднимавшиеся с интерферометром такого же размера на воздушном шаре на высоту 2500 м. Шар вращался специальными пропеллерами, но результаты были неопределенными, а выводы категорическими: эфирный ветер отсутствует, а значит, эфира как такового нет.

Но самую фантастическую ошибку уже методического плана совершили Ч.Танунс (изобретатель мазеров и лауреат Нбелевской премии) и его помощник Седархольм, установившие на вращающемся диске два мазера и искавших зависимость изменения частоты биения (25 кГц) от угла поворота под влиянием эфирного ветра. Они предполагали, что под действием эфирного ветра должен наблюдаться доплеровский сдвиг частот, пропорциональный скорости эфирного ветра. Такой зависимости они не обнаружили, в результате чего появился тот же вывод, что и выше: эфирного ветра нет, эфира не существует, Специальная теория относительности права.

Эти ученые забыли, что у взаимно неподвижных относительно друг друга источника и приемника колебаний доплеровский сдвиг частот принципиально отсутствует и что, поставив эксперимент подобным образом, они всего лишь продемонстрировали собственную неграмотность в это вопросе. К сожалению, с широким оповещением об этом научной общественности.

Таким образом, любые эксперименты, в которых, так или иначе, используется скорость света, должны учитывать не только наличие эфирного ветра, но и принимать соответствующие меры во избежание искажений результатов,

О том, что такая необходимость существует, свидетельствует несколько проведенных различными исследователями экспериментов.

1. Ю.М.Галаеву (Харьков, 1993) было поручено исследовать зависимость скорости распространения радиоволн от метеорологических условий. Проводя исследования он обнаружил периодические изменения скорости не только от изменения метеорологических условий, но и от времени суток и даже от времени года. Модернизировав условия эксперимента он отделил зависимость результатов от метеоусловий от суточных и годовых периодических зависимостей. Сопоставление полученных данных с результатами измерений эфирного ветра Д.К.Миллером показало их полную корреляцию, учет эфирного ветра позволил четко выделить зависимость скорости прохождения радиоволн от метеоусловий.

2. В крымской лаборатории, профессионально занимающейся слежением за низколетящими спутниками (высота над поверх-ностью Земли порядка 200 км) обнаружено, что оптическое изображение спутника не совпадает с радиолокационным изображением того же спутника на угол около 35 угловых секунд, в то время как погрешности и телескопа и радиолокатора не превышают каждого 1 угловой секунды, причем вектор этой разности в течение года поворачивается на 360о, возвращаясь в исходное положение ровно через год (рис. 1.4).


2 1 3 1






С


Эфирный

ветер



4 5







Рис. 1.4. Различные изображения спутника: 1 – истинное положение; 2 – радиолокационное изображение; 3 – оптическое изображение; 4 – радиолокатор; 5 – приемник оптического изображения; С – Солнце.

В этих работах операторами не был учтен снос света и локационного луча от обдувающего землю эфирного ветра.

Учет этого сноса позволил бы не только объяснить эффект (солнечный луч, отраженный от спутника, проходит расстояние от спутника до Земли один раз, а радиолокационный луч два раза, поэтому они сносятся эфирным ветром по-разному), но и уточнить истинное положение спутника.

3. Как стало известно из ряда исследований скорости вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, оба эти вида вращения нестабильны во времени. Эта нестабильность относительно невелика, тем не менее, может быть измерена различными способами, включая астрономические. Необходимо обратить внимание на то, что само направление на звезды, считающееся эталонным, может изменяться при прохождении света, излучаемого звездами, а также света, отражаемого Луной, через потоки эфира, обдувающего Землю.

Нужно отметить, что расчет бокового сноса света как волны, не соответствует действительности, на самом деле свет сносится меньше, поскольку фотоны не являются волной, а являются уплотненными вихревыми структурами. Некоторую аналогию сноса можно усмотреть в испускании дымовыми трубами дыма (рис. 1.5), когда ламинарный поток дыма сносится ветром, а клубы дыма сносятся ветром в гораздо меньшей степени.





Рис. 1.5. Уменьшение сноса дымовых колец ветром по сравнению с обычным дымом

4. Необходимо учитывать, что скорость эфирных потоков не является постоянной, соответственно скорость света, на которую буду влиять движения эфира, также будет меняться.

Во-первых, скорость эфирных потоков относительно поверхности Земли уменьшается с уменьшением высоты;

во-вторых, на скорость и направление эфирных потоков существенное влияние оказывают местные предметы – горы. холмы и даже здания;

в-третьих, при учете влияния эфирных потоков на скорость света или радиоволн нужно учитывать потоки эфира, входящие в Землю со второй космической скоростью.


Выводы


1. В истории развития учения о свете длительное время конкурировали две концепции – корпускулярная, в соответствии с которой свет представлялся как поток частиц и волновая, в соответствии с которой свет представлялся как волны, распространяющиеся в эфире. В 19-м столетии Луи де Бройль объединил обе этих концепции в единой концепции корпускулярно-волнового дуализма.

2. Физическая сущность света в официальной науке не выявлена до настоящего времени, хотя и считается, что свет и электромагнитные волны явления одного порядка, отличающиеся только диапазоном частот. На самом деле это явления разные, поскольку затухание в полупроводящей среде, например, морской воде у них различаются на несколько порядков, и объяснение этому в официальной науке не найдено. А физическая сущность электромагнитных явлений также фоициальной наукой не раскрыта.

3. Все проведенные исследования скорости света не учитывали влияния перемещения в пространстве эфирных потоков, поскольку официальной наукой сам факт существования эфира в природе не признан. Однако эфир существует, и при каждом виде измерений следует определять, нужно учитывать этот факт и факт перемещения эфирных масс или не нужно, иначе погрешности измерений могут быть недопустимо большими.




Похожие:

История открытия оптических явлений iconОглавление Часть 2 Эфиродинамические основы световых явлений Введение Глава История открытия оптических явлений
Взаимодействие лучей света Глава о некоторых оптических измерениях
История открытия оптических явлений iconВ. А. Ацюковский начала эфиродинамического естествознания книга
В книге в первой части рассмотрены некоторые положения эфиродинамических основ электромагнетизма и электромагнитных явлений, во второй...
История открытия оптических явлений iconВведение Часть 2 Эфиродинамические основы оптических явлений
Но, тем не менее, в оптике, как и во всех областях естествознания, есть принципиальные недостатки, ограничивающие возможности ее...
История открытия оптических явлений iconДокументы
1. /ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ РАДИО.doc
2. /ИСТОРИЯ ЗАКОНА...

История открытия оптических явлений iconМуниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №4 имени А. Г. Головко» Дошкольное отделение №22
Надо побуждать детей на основе имеющихся представлений делать «открытия». Это будут не научные открытия, это открытия для себя: раньше...
История открытия оптических явлений iconБ. Часть света > В. Группа островов
История открытия и освоения территории Южной Америкики оказала влияние прежде всего на
История открытия оптических явлений iconИстория развития анестезиологии. История развития анестезиологии
Этапы развития местного обезболивания. Т. Мортон и эфирный наркоз. Развитие анестезиологии до открытия миорелаксантов. Развитие анестезиологии...
История открытия оптических явлений iconУрока: «свойства и применение предельных одноосновных карбоновых кислот» История открытия и физические свойства муравьиной кислоты

История открытия оптических явлений iconМысленное внушение: история исследований и методы реализации
Логически строгую и достоверную модель многих сложных явлений долгое время создать не удаётся, поэтому их предпочитают не замечать,...
История открытия оптических явлений icon1. предисловие
Однако с расширением и углублением знаний во многих областях науки в последние десятилетия проявляется тенденция увеличения разрыва...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов