Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Случилось так, что как раз посреди этого эксперимента Майкельсон затеял развод. Причины неясны, но этот брак никогда не был крепким. Ученый считал, что жена слишком много говорила и старалась всеми силами привлечь к себе внимание любой компании. Ей было скучно в Кливленде, она устала оттого, что муж постоянно приходил домой поздно, пропадая все время в лаборатории или еще где. Она жаловалась, что ему ничего не стоит истратить хозяйственные деньги на научную аппаратуру. И когда Майкельсон отправился в Нью-Йорк полечиться (разводиться), Морли был уверен, что он уже никогда не вернется к научной работе.

_{Эксперимент Майкельсона-Морли. На нижней схеме показано, как проходили два световых пучка, путь которых был увеличен отражением от шестнадцати зеркал}

Однако Морли, похоже, выдавал желаемое за действительное (Майкельсон больше, чем кто-либо, держал его в черном теле). Не прошло и двух месяцев, как Майкельсон снова был в лаборатории, готовый возобновить эксперименты. Но тут его постигла очередная неудача. В 1886 году пожар разрушил Кейсовскую школу, и Майкельсону пришлось все, что пощадил огонь, перевезти в Западный университет. Но пришел день, когда эти двое решили, что они готовы, как выразился Морли, «уже наконец выяснить, распространяется ли свет во все стороны с одинаковой скоростью». Как и Майкельсон, он был уверен — ответ будет отрицательным.

В этом эксперименте они предприняли дополнительные меры, чтобы полностью демпфировать все колебания интерферометра. Установка была смонтирована на глыбе песчаника со стороной порядка полутора метров и толщиной 35 сантиметров. Это сооружение плавало на деревянной конструкции в форме бублика в поддоне, залитом ртутью. По углам установили четыре металлических зеркала, которые должны были многократно отражать свет, идущий от лампы Аргана. В результате получалось, что свет, шедший по направлению движения Земли и перпендикулярно ему, преодолевал расстояние в 10,9 метра. От воздействия воздуха оптические детали были защищены деревянным коробом. Тщательно измерив и установив необходимое расстояние между зеркалами — калибровка выполнялась столь точно, что потребовалась резьба в 100 оборотов на один дюйм, — они приступили к эксперименту.

От усилия руки интерферометр начал медленно вращаться, совершая шесть оборотов в минуту. Вокруг него ходил Майкельсон. Стараясь не касаться установки, он периодически смотрел в окуляр на кольца интерференции, сообщая Морли, когда прибор проходил 1/16 круга, размеченного как картушка. Они проводили измерения между 8 и 12 июля в полдень и вечером и не обнаружили никакой разницы. Получалось, что оба пловца возвращались в одно и то же время.

Тогда они задумали проводить измерения в разное время года, чтобы понять, влияет ли на измерения орбитальное движение Земли, но им уже казалось, что в этом нет особого смысла. Вероятно, Френель ошибся: планета захватывала с собой столько эфира, что ни о каком эффекте и речи не могло быть. Для измерения абсолютного движения Земли потребовалось бы проведение измерений высоко над Землей, возможно, даже в околоземном пространстве.

Морли и другой его коллега, Дейтон Кларенс Миллер, продолжали искать эфир, используя интерферометры с большими путями светового пучка. Миллер даже утверждал, что при проведении эксперимента на горе Вильсон ему удалось обнаружить некое легкое вещество, но, скорее всего, его обманули температурные колебания. В 1936 году Майкельсон своими экспериментами в горах лишь подтвердил полученные ранее результаты.

Конечно, Майкельсону хотелось иного. Но тут он повторно женился, завел вторую семью и стал нобелевским лауреатом. Несмотря ни на что, он не отказывался от своей идеи: эфир, утверждал он, — «одно из величайших обобщений современной науки, про которое мы можем сказать все, что угодно, но только не то, что оно ложно, даже если это и так».

Он умер в 1931 году, всего через несколько месяцев после того, как встретился с Эйнштейном, специальная теория относительности которого объясняла истинное величие прекрасного эксперимента, поставленного Майкельсоном и Морли; вопреки своим ожиданиям они доказали, что ни в пространстве, ни во времени нет никакой фиксированной реперной точки, по отношению к которой можно проводить измерение истинного движения. При движении во Вселенной наши мерные палочки будут то удлиняться, то укорачиваться, а наши часы будут то ускорять, то замедлять свой ход, чтобы существующий эталон оставался неизменным. И этот эталон — не эфир, а скорость света.

Глава 9 ИВАН ПАВЛОВ Как измерить неизмеримое