Юный техник, 2002 № 08

Долгое время эфир был лишь логической конструкцией, помогавшей философам в рассуждениях о единстве мира. Но в XIX веке в нашу жизнь ворвалось электричество. Его неведомая, долгое время необъяснимая мощь распространялась по проводам и зажигала электрические лампы, вращала моторы, выделяла из солей редчайшие элементы, плавила сталь и даже передавала по кабелю через океан звук человеческого голоса.

Человечество, ранее имевшее дело лишь с грубыми материальными силами, нуждалось в объяснении свойств этой тонкой материи. Еще ранее, когда опыты с электричеством были прежде всего придворным развлечением, ученые рассматривали его как особый «флюид» — невесомую всепроникающую жидкость. При попытке объяснить более сложные явления логика неумолимо возвращала ученых к идее эфира.

Одним из первых здесь был М.Фарадей. Хорошо знакомые по школьным опытам силовые линии магнитного поля он представлял как замкнутые сгущения эфира. Но его рассуждения объясняли электромагнитные процессы лишь качественно.

Между тем появлялись все новые области применения электричества, росла потребность в теории для точных расчетов. Ее создал в середине XIX века английский ученый Д.Максвелл, обобщив и переведя на язык математики все, что было известно об электричестве и магнетизме, и создал электродинамику. Его теория вобрала в себя труд более тридцати ученых с мировыми именами, таких, например, как Фарадей, Кирхгоф, Лагранж…

Уравнения электродинамики описывают жизнь атомного ядра и строение молекул, движение электронов в элементах компьютера и в обмотках генератора электростанции. С ее помощью уже начали описывать даже человеческие гены!

А в основе теории лежит представление о существовании эфира и его движении. При прохождении тока, считал Максвелл, вокруг проводника возникает эфирный вихрь, это и есть его магнитное поле. При любом изменении магнитного поля в эфире возникает вихрь электрический. Радиоволны и свет, опять же по теории Максвелла, это лишь волновой процесс, распространяющийся в эфире. Но существует ли эфир в действительности или это лишь удобная логическая конструкция, помогающая свести все явления в стройную систему?

Еще в 1877 году, когда теория только начинала свое шествие, сам Максвелл считал не лишним это проверить и предложил измерить скорость движения Земли относительно эфира, наполняющего мировое пространство. Поскольку, как предполагали, эфир неподвижен, при движении по орбите со скоростью 30 км/с нашу планету должен обдувать эфирный ветер, имеющий точно ту же скорость.

В 1887 году американские исследователи А. Майкельсон и Э. Морли поставили первый эксперимент по ее измерению. Однако из-за несовершенства приборов эфирный ветер обнаружить им не удалось.

В 1901–1905 годах сотрудники Майкельсона, Морли и Миллер, применив более совершенную аппаратуру, обнаружили эфирный ветер. Но скорость его оказалась не 30, а только 3,5 км/с. Это озадачило ученых. Получалось, что мировой эфир есть, но это несколько иной эфир, чем тот идеальный, существование которого предполагал Максвелл.

Малую скорость объяснили тем, что эфирный ветер частично задерживается атмосферой, и в 20-х годах прошлого века Миллер построил дом на горе Маунт Вильсон (США) и провел измерения на высоте 1800 м. Выяснилось, что здесь скорость эфирного ветра выше и достигает 10 км/с. Существование эфира было доказано.

Сегодня обнаружить эфирный ветер значительно проще. В НИИ авиационного оборудования, в лаборатории профессора В. А. Ацюковского, был предложен для этой цели оригинальный способ.

Луч лазера, обдуваемый эфирным ветром, изгибается словно стебель растения на ветру. Только изгиб этот очень мал. Поэтому лучше сравнивать это явление с прогибающейся на ветру балкой, один конец которой жестко заделан в стену. Луч лазера длиною семь метров периодически смещается на 0,2–0,3 мм. Это связано с тем, что в течение суток эфирный ветер меняет скорость и направление.

Установка для таких измерений состоит из жестко закрепленного лазера (школьный ЛГ-56 или лазерная указка) и расположенного напротив мостового фотометрического детектора смещения луча (рис. 1).

Он, в свою очередь, состоит из четырех фотосопротивлений типа ФСК-2, попарно включенных в мостовые схемы (см. рис. 2).

Рис. 2

Питаются мосты напряжением 9 В от батареи «Крона». Каждый мост содержит два резистора (один из них переменный) и два фотосопротивления типа ФСК-2. Балансировку моста производят при равномерном освещении фотосопротивлений лазером. Сигналы с диагоналей моста хорошо бы подать на самописец или компьютер, что позволило бы сразу извлечь из эксперимента максимум информации. Но такая установка требует немалых денег. Потому в опыте можно использовать микроамперметр и его показания записывать в тетрадь, отмечая дату и время замера.