Nyob rau hauv ib nrab ntawm lub xyoo pua 19th, lub cev kev xav ntawm qhov xwm ntawm kev nthuav tawm ntawm lub teeb, kev ua ntawm lub ntiajteb txawj nqus thiab lwm yam tshwm sim ntau thiab ntau meej pib ntsib teeb meem. Lawv tau txuas nrog lub tswv yim ethereal dominating hauv science. Lub tswv yim ntawm kev ua ib qho kev sim uas yuav daws qhov kev sib cav sib ceg, raws li lawv hais, tau nyob hauv huab cua.
Nyob rau xyoo 1880, kev sim ua ntau yam tau teeb tsa, nyuaj heev thiab hloov maj mam rau lub sijhawm ntawd - Michelson qhov kev sim los kawm txog kev vam khom ntawm lub teeb nrawm ntawm kev taw qhia ntawm cov neeg soj ntsuam. Ua ntej nyob hauv cov lus piav qhia thiab cov txiaj ntsig ntawm cov kev sim nto moo no, nws yuav tsum nco qab tias lub tswv yim ntawm aether yog dab tsi thiab seb lub physics ntawm lub teeb tau nkag siab li cas.
19th century views on the nature of the world
Thaum pib ntawm lub xyoo pua, yoj txoj kev xav ntawm lub teeb kov yeej, tau txais kev sim ua kom zookev pom zoo nyob rau hauv tej hauj lwm ntawm Jung thiab Fresnel, thiab tom qab ntawd - thiab theoretical justification nyob rau hauv txoj hauj lwm ntawm Maxwell. Lub teeb kiag li undeniably nthuav tawm yoj zog, thiab lub cev txoj kev xav tau faus nyob rau hauv ib pawg ntawm qhov tseeb uas nws tsis tuaj yeem piav qhia (nws tsuas yog yuav rov qab los rau thaum pib ntawm lub xyoo pua 20th ntawm lub hauv paus tshiab kiag li).
Txawm li cas los xij, lub physics ntawm lub sijhawm ntawd tsis tuaj yeem xav txog qhov kev nthuav tawm ntawm nthwv dej tsis yog los ntawm kev sib tsoo ntawm qhov nruab nrab. Yog tias lub teeb yog nthwv dej, thiab nws muaj peev xwm nthuav tawm hauv lub tshuab nqus tsev, ces cov kws tshawb fawb tsis muaj kev xaiv tab sis xav tias lub tshuab nqus tsev yog ntim nrog ib yam khoom, vim nws qhov kev vibrations ua lub teeb nthwv dej.
Luminous Aether
Cov khoom tsis meej, hnyav, tsis pom, tsis tau sau npe los ntawm ib qho khoom siv, hu ua ether. Michelson qhov kev sim tsuas yog tsim los lees paub qhov tseeb ntawm nws qhov kev cuam tshuam nrog lwm yam khoom siv lub cev.
Kev xav txog qhov muaj nyob ntawm ethereal teeb meem tau hais los ntawm Descartes thiab Huygens nyob rau hauv lub xyoo pua 17th, tab sis nws tau los ua qhov tsim nyog raws li huab cua nyob rau hauv lub xyoo pua puv 19, thiab tib lub sij hawm coj mus rau insoluble paradoxes. Qhov tseeb yog tias txhawm rau kom muaj nyob hauv feem ntau, ether yuav tsum muaj kev sib koom ua ke lossis, feem ntau, lub cev tsis muaj qhov zoo.
Ether lub tswv yim tsis sib haum xeeb
Kom phim cov duab ntawm lub ntiaj teb pom, lub luminiferous ether yuav tsum tsis muaj zog kiag li - txwv tsis pub daim duab no yuav hloov pauv tas li. Tab sis nws immobility yog nyob rau hauv irreconcilable tsis sib haum nrog Maxwell qhov sib npaug thiab lub hauv paus ntsiab lusGalilean kev sib raug zoo. Rau qhov lawv khaws cia, nws yuav tsum lees paub tias ether raug coj mus los ntawm lub cev txav mus.
Dhau li ntawm, cov teeb meem ethereal tau xav tias yog cov khoom ruaj khov, txuas ntxiv thiab tib lub sijhawm tsis muaj kev cuam tshuam kev txav ntawm lub cev los ntawm nws, incompressible thiab, ntxiv rau, muaj transverse elasticity, txwv tsis pub nws yuav tsis ua electromagnetic nthwv dej. Tsis tas li ntawd, cov ether tau xeeb los ua ib qho khoom siv thoob plaws, uas, dua, tsis haum nrog lub tswv yim ntawm nws txoj kev mob siab rau.
Lub tswv yim thiab thawj qhov tsim tawm ntawm Michelson qhov kev sim
American physicist Albert Michelson tau xav txog qhov teeb meem aether tom qab nyeem Maxwell tsab ntawv, luam tawm tom qab Maxwell tuag nyob rau hauv 1879, piav txog qhov kev sim ua tsis tiav los tshawb xyuas lub ntiaj teb txoj kev txav ntawm kev hwm rau aether hauv phau ntawv journal Nature.
Nyob rau xyoo 1881, Michelson thawj qhov kev sim tau tshwm sim los txiav txim siab qhov ceev ntawm lub teeb propagating nyob rau hauv sib txawv kev taw qhia txog lub ether, ib tug soj ntsuam txav nrog lub ntiaj teb.
Lub Ntiaj Teb, txav mus rau hauv lub voj voog, yuav tsum raug rau qhov kev txiav txim ntawm qhov hu ua ethereal cua - qhov tshwm sim zoo ib yam li cov huab cua khiav ntawm lub cev txav. Lub teeb ci monochromatic coj mus rau qhov "cua" no yuav txav mus rau ntawm nws, poob me ntsis hauv kev nrawm, thiab rov qab (xav los ntawm daim iav) nyob rau hauv qhov sib txawv. Qhov kev hloov ceev hauv ob qho tib si yog tib yam, tab sis nws tau ua tiav nyob rau lub sijhawm sib txawv: qhov qeeb qeeb "tom ntej" beam yuav siv sij hawm ntev dua mus. Yog li ntawd lub teeb liabemitted thaum uas tig mus rau "ether cua" yuav tsum tau ncua sij hawm txheeb ze rau lub teeb liab mus rau tib qhov deb, nrog rau kev xav los ntawm daim iav, tab sis nyob rau hauv ib tug perpendicular kev taw qhia.
Txhawm rau sau npe ncua sijhawm no, ib lub cuab yeej tsim los ntawm Michelson nws tus kheej tau siv - interferometer, uas nws txoj haujlwm yog raws li qhov tshwm sim ntawm superposition ntawm coherent light waves. Yog tias ib qho ntawm cov nthwv dej tau qeeb, tus qauv cuam tshuam yuav hloov pauv vim qhov tshwm sim theem sib txawv.
Michelson thawj qhov kev sim nrog tsom iav thiab lub interferometer tsis tau muab qhov tshwm sim tsis meej vim qhov tsis txaus ntawm lub cuab yeej thiab kev kwv yees tsis txaus ntawm ntau qhov cuam tshuam (kev vibrations) thiab ua rau muaj kev thuam. Yuav tsum tau txhim kho qhov tseeb.
Kev rov ua dua
Hauv xyoo 1887, tus kws tshawb fawb tau rov ua qhov kev sim ua ke nrog nws tus phooj ywg Edward Morley. Lawv tau siv qhov kev teeb tsa siab heev thiab tau saib xyuas tshwj xeeb kom tshem tawm cov kev cuam tshuam ntawm sab.
Lub ntsiab ntawm qhov kev paub tsis tau hloov pauv. Lub teeb lub teeb tau sau los ntawm lub lens yog xwm txheej ntawm daim iav semitransparent teeb ntawm lub kaum sab xis ntawm 45 °. Ntawm no nws faib: ib tug nqaj nkag mus rau hauv lub divider, lub thib ob mus rau hauv ib tug perpendicular kev taw qhia. Txhua ntawm cov kab teeb tau raug cuam tshuam los ntawm ib daim iav zoo tib yam, rov qab mus rau cov kab hluav taws xob sib cais, thiab tom qab ntawd qee qhov tsoo lub interferometer. Cov kws sim tau muaj kev ntseeg siab hauv lub neej ntawm "ethereal cua" thiab xav tias yuav tau txais kev hloov pauv ntawm ntau tshaj li ib feem peb ntawm kev cuam tshuam.
Nws tsis tuaj yeem tsis quav ntsej txog kev txav ntawm lub hnub ci hauv qhov chaw, yog li lub tswv yim ntawm kev sim suav nrog lub peev xwm tig lub teeb tsa txhawm rau txhawm rau kho qhov kev taw qhia ntawm "ethereal cua".
Kom tsis txhob muaj kev cuam tshuam kev vibration thiab distortion ntawm daim duab thaum tig lub cuab yeej, tag nrho cov qauv tau muab tso rau ntawm ib lub pob zeb loj heev nrog cov ntoo toroidal ntab ntab hauv cov mercury ntshiab. Lub hauv paus hauv qab kev teeb tsa tau faus rau hauv pob zeb.
Experimental results
Cov kws tshawb fawb tau ua tib zoo soj ntsuam thoob plaws hauv lub xyoo, tig lub phaj nrog lub cuab yeej siv lub moos thiab tig rov qab. Tus qauv cuam tshuam tau kaw hauv 16 cov lus qhia. Thiab, txawm tias qhov tseeb uas tsis tau muaj dua yav dhau los rau nws lub sijhawm, Michelson qhov kev sim, tau ua nrog kev koom tes nrog Morley, tau txais txiaj ntsig tsis zoo.
Nyob rau hauv-theem lub teeb nthwv dej tawm ntawm lub teeb hluav taws xob mus txog qhov kawg tsis muaj theem hloov. Qhov no tau rov ua dua txhua zaus, ntawm txhua txoj haujlwm ntawm interferometer, thiab txhais tau hais tias qhov nrawm ntawm lub teeb hauv Michelson qhov kev sim tsis hloov pauv raws li qhov xwm txheej.
Tshawb xyuas cov txiaj ntsig ntawm qhov kev sim tau ua ntau zaus, suav nrog hauv xyoo pua XX, siv laser interferometers thiab microwave resonators, ncav cuag qhov tseeb ntawm ib kaum billionth ntawm qhov ceev ntawm lub teeb. Qhov tshwm sim ntawm qhov kev paub tseem tsis tau hloov pauv: tus nqi no tsis hloov pauv.
Lub ntsiab lus ntawm kev sim
Los ntawm qhov kev sim ntawm Michelson thiab Morley nws ua raws li qhov "cua tsis muaj tseeb", thiab yog li ntawd, qhov teeb meem tsis txaus ntseeg no tsuas yog tsis muaj nyob. Yog tias ib qho khoom siv lub cev yog qhov tseem ceeb tsis pom nyob rau hauv ib qho txheej txheem, qhov no yog tantamount rau nws tsis tuaj. Physicists, suav nrog cov kws sau ntawv ntawm qhov kev sim ua tau zoo tshaj plaws, tsis tau paub tam sim ntawd lub cev qhuav dej ntawm lub tswv yim ntawm ether, thiab nrog rau nws lub ntsiab lus ntawm kev siv.
Tsuas yog Albert Einstein hauv xyoo 1905 tau tswj hwm los nthuav qhia qhov sib xws thiab tib lub sijhawm hloov pauv tshiab piav qhia txog cov txiaj ntsig ntawm kev sim. Xav txog cov txiaj ntsig no raws li lawv, yam tsis tau sim kos qhov kev xav ntawm ether rau lawv, Einstein tuaj txog ntawm ob qhov kev txiav txim siab:
- Tsis muaj qhov kev sim kho qhov muag tuaj yeem kuaj pom lub ntsej muag thiab lub ntsej muag lub ntsej muag ntawm lub ntiaj teb (txoj cai los txiav txim siab nws li yog muab los ntawm lub sijhawm luv ntawm kev soj ntsuam).
- Hais txog ib qho inertial ncej ntawm kev siv, qhov ceev ntawm lub teeb nyob rau hauv lub nqus tsev vacuum yog unchanged.
Cov lus xaus no (thawj - ua ke nrog Galilean lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev sib raug zoo) tau ua lub hauv paus rau Einstein txoj kev tsim ntawm nws cov postulates nto moo. Yog li qhov kev sim Michelson-Morley tau ua lub hauv paus tseem ceeb rau txoj kev xav tshwj xeeb ntawm kev sib raug zoo.
