Квинтэссенция. Книга первая

Теперь мы должны возвратиться назад. В 1881 году Майкельсон выполнил опыт, задуманный Максвеллом и изложенный им в статье, вышедшей после его смерти.

В этой статье Максвелл указал, что движение Земли относительно эфира удастся обнаружить только, если экспериментальная установка будет очень чувствительна. Столь чувствительна, что сможет обнаружить не только величины, близкие к отношению скорости Земли к скорости света, но и величины порядка квадрата отношения скорости Земли к скорости света, величины в сто миллионов раз меньше. Максвелл наметил и путь к реализации такого опыта.

Майкельсон выполнил опыт, предложенный Максвеллом, придумав и создав сверхчувствительный для того времени оптический прибор, до сих пор носящий его имя — интерферометр Майкельсона. В нем взаимодействуют (интерферируют) между собой два луча света, пришедшие от общего источника к общему приемнику двумя различными путями.

Даже такой прибор не обнаружил влияния Земли на оптические явления.

В 1886 году Лоренц посвятил этому кругу вопросов специальную большую работу: «О влиянии движения Земли на оптические явления». В своей работе Лоренц использует первоначальную теорию Максвелла, не привлекая к анализу микроскопическую электронную теорию. Здесь он доказывает, что любая теория оптических явлений в движущихся телах может одновременно объяснить явление аберрации (то есть изменение видимого положения звезд из-за движения Земли) и отсутствие влияния движения Земли на другие оптические явления только в одном случае: если эта теорию приводит к френелевскому коэффициенту увлечения, то есть к частичному увлечению эфира движением тела.

Лоренц указывает, что признание частичного увлечения эфира движущимися телами противоречит его электронной теории, опирающейся на гипотезу неподвижного эфира. Теории, основанной на всех опытах, указывающих на отсутствие зависимости результатов наблюдения от движения приборов относительно эфира.

В конце работы Лоренц делает оценку результата опыта Майкельсона. Он обнаружил, что Майкельсон допустил ошибку в расчетах, уменьшающую ожидаемый эффект вдвое. А это привело к тому, что оценка Майкельсона попадала в пределы погрешности измерений. Поэтому Лоренц не счел опыт Майкельсона достоверным. Он указал на возможность того, что столь малое увлечение эфира Землей может существовать и потребовать усовершенствования электронной теории.

Майкельсон вместе с Морли в 1887 году повторил свой опыт, повысив его точность. Теперь движение Земли относительно эфира было бы обязательно обнаружено, если бы эфир у поверхности Земли оставался неподвижным.

Но этого не случилось. Опыт не зафиксировал неподвижного эфира.

Эксперимент надежно показал, что вся электронная теория Лоренца покоится на ошибочном предположении о том, что эфир неподвижен, а все тела движутся относительно него.

Вместе с тем все выводы, полученные на основе этой теории самим Лоренцом и другими учеными, прекрасно совпадали с многочисленными и разнообразными опытами.

Несмотря на все опыты приходилось признать, что теория нуждается в критическом пересмотре. Опыт Майкельсона — Морли бесспорно доказал, что эфир невозможно считать неподвижным.

Но нельзя и согласиться с мнением Герца о том, что эфир полностью увлекается движущимися телами.

Обе теории привели в тупик.

СОКРАЩЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ЗАМЕДЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ

И Герц, и Лоренц были вынуждены признать, что оптические опыты свидетельствуют о частичном увлечении электромагнитного эфира. Так же как эти опыты свидетельствовали о частичном увлечении механического эфира в теории Френеля.

Но признание частичного увлечения означает, что вопреки теории Максвелла эфир обладает не только электромагнитными, но и механическими свойствами.

Мы уже знаем, что Герц не мог с этим согласиться. Он предпочел считать свою теорию не окончательной и надеялся на то, что в будущем появится теория, построенная на электромагнитном эфире, свободном от механических свойств.

Не мог согласиться с этим и Лоренц. Он стремился найти путь к уточнению своей электронной теории. Он хотел, сохранив неподвижность эфира, устранить противоречие с опытом Майкельсона — Морли.

Интересно проследить за эволюцией его взглядов. В 1897 году он анализирует ситуацию и излагает свои мысли в статье «Относительно проблемы увлечения эфира». Главная мысль — признание того, что, считая эфир неподвижным, нельзя объяснить, почему не удается обнаружить движение Земли относительно эфира.

В следующем году в статье «К вопросу о поступательном движении эфира» он показывает, что признание частичного увлечения эфира движущимися телами приводит электронную теорию в тупик.

В это время Планк, тоже мучительно переживавший безуспешность попыток объяснения результатов опыта Майкельсона — Морли, предлагает новую гипотезу: эфир неподвижен, но сжимаем. В 1899 году Лоренц показывает, что этот путь противоречив. Он не соглашается приписывать эфиру механические свойства, а сжимаемость — типичная механическая характеристика.

Сменилось столетие, а выход не найден.