(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Опыты Араго и теория Френеля
Валерий Петров
Введение
Современная наука не опровергает истинности Френелевской формулы частичного увлечения эфира передвигающимися телами (средами) – «…и на данный момент 1-го из более принципиальных явлений в передвигающихся телах» [1]. В современной теории относительности формула Френеля рассматривается как личный вариант наиболее общей «релятивистской» формулы сложения скоростей.
Неважно какая научная теория может считаться настоящей, если она удовлетворяет, по последней мере, последующим аспектам:
базирована на догадках, соответственных настоящей физической реальности;
является внутренне логически непротиворечивой;
предсказываемые теорией явления наблюдаются в настоящей физической реальности.
Как считают, формула Френеля базирована на полностью достоверных данных опытов Араго и подтверждается опытами Физо. Но исследование как опытов Араго, так и остальных узнаваемых опытов и явлений, не дают оснований считать принятое Мировоззрение подходящим реальности.
Опыт Араго
В 1801г. Араго выполнил опыт, цель которого заключалась в проверке выдвинутого Мичелом догадки, что движение призмы либо линзы обязано сопровождаться конфигурацией ее коэффициента преломления. Мичел считал, что при стопроцентно неувлекаемом веществом линзы эфире скорость света снутри линзы будет равна c/n+v при движении линзы в одном направлении и c/n – v при движении линзы в обратном направлении. В собственных опытах Араго употреблял свет от одной из звезд. Он не нашел никакого эффекта, обусловленного движением линзы совместно с Землей относительно звезды, и сделал вывод, что движение линзы совместно с Землей «…на показатель преломления не влияет. Это заключение верно, вправду не влияет», соглашается с ним Л.И.Мандельштам в [1]. В реальности, это не так. Понятно, что движение приемника света, в этом случае – линзы, относительно источника света сопровождается, как это установил Доплер, конфигурацией частоты света, принимаемого приемником. Коэффициент преломления линзы, в свою очередь, зависит от частоты света: «…факт зависимости показателя преломления от частоты света именуется дисперсией, потому что конкретно из-за дисперсии свет раскладывается призмой в диапазон» [2].
Таковым образом, коэффициент преломления линзы зависит от состояния ее движения относительно источника света. Опыты Араго оказались недостаточно точными. Но во времена Араго эффект Доплера еще не был известен, вследствие чего же Араго счел результаты собственных опытов полностью достоверными. Результаты опытов Араго можно было разъяснить полным увлечением эфира веществом линзы, но как разъяснить само полное увлечение Араго не знал и обратился за разъяснениями к Френелю. Френель, не подвергая результаты опытов Араго ни малейшему сомнению, предложил догадку, согласно которой эфир увлекается передвигающимися телами не стопроцентно, а отчасти, вследствие чего же скорость «эфирного ветра» снутри передвигающегося тела (либо среды) оказывается равной:
v = v(1 – 1/n2
),
где v – скорость движения тела (среды) относительно наружного по отношению к этому телу (среде) эфиру; n – коэффициент преломления вещества передвигающегося тела либо среды.
Каким же образом догадка Френеля разъясняет результаты опытов Араго? Пусть n2
=2. Тогда частичное, по Френелю, увлечение эфира снутри передвигающейся линзы может уменьшить в 2 раза эффект, обусловленный ее движением, тогда как требуется стопроцентно его исключить. Разумеется, сущность дела заключается не в частичном увлечении эфира передвигающейся линзой, а в том, что линза в опыте Араго находится снутри атмосферы Земли, коэффициент преломления которой можно считать равным 1. Тогда частичное, по Френелю, увлечение эфира применительно к атмосфере значит полное его увлечение, потому что при n=1 скорость «эфирного ветра» в атмосфере Земли оказывается равной нулю – «эфирный ветер», обусловленный движением Земли, в атмосфере Земли не возникает, а поэтому не может появиться и в линзе, погруженной в атмосферу.
догадка Френеля встретила бессчетные возражения. Нам же довольно ограничиться тем обстоятельством, что догадка Френеля базирована на неверных результатах опытов Араго, а поэтому не быть может правильной. естественно, потому, что неважно какая иная верная теория не обязана разъяснять частичное увлечение эфира, потому что такового явления в настоящей реальности не существует. Наиболее того, теория, объясняющая частичное увлечение эфира является неверной по той же причине – она разъясняет несуществующее в природе явление.
Принятым является Мировоззрение, что Френелевский коэффициент увлечения подтверждается в опытах Эйхенвальда с возвратно-поступательным движением диэлектрика. В реальности имеет пространство взаимодействие части зарядов на пластинках с зарядами на диэлектрике, потому что площадь поверхности диэлектрика в данном опыте меньше площади поверхности каждой из пластинок, меж которыми движется диэлектрик. Буквально так же, и в опытах Вильсона разная величина заряда, возникающего на наружной и внутренней поверхности цилиндра, обоснована тем, что и площадь, и линейная скорость вращения наружной поверхности цилиндра больше площади и линейной скорости вращения внутренней поверхности такого же цилиндра. Таковым образом, по последней мере, в электродинамике Френелевский коэффициент увлечения не подтверждается никакими опытами.
Опыты Физо
Как утверждает Л.И.Мандельштам в [1], «В 1851г. Физо подтвердил Френелевскую формулу коэффициента увлечения опытами с распространением света в передвигающейся воде…». Схема опыта Физо изображена на рис.1.
Рис. 1. Схема опыта Физо
Жидкость течет в изогнутой трубке со скоростью v. Луч света от источника попадает на полупрозрачное зеркало 1 и расщепляется на два луча: один луч отклоняется на право и, попадая в трубку с жидкостью, движется против ее течения, отражается от системы зеркал и, выйдя из трубки и пройдя через полупрозрачное зеркало, попадает на экран.
2-ой луч (изображен сплошной линией) отражается от зеркала 2 и движется в том же направлении, что и жидкость в трубке. Отражаясь потом от системы зеркал, этот луч света также попадает на экран. В итоге на дисплее возникает интерференционная картина из чередующихся светлых и черных полос. Измерив их ширину, можно найти скорость движения лучей света в передвигающейся воды, тем – и степень увлечения эфира передвигающейся жидкостью. Ширина интерференционных полос зависит от разности времен хода всякого из лучей света в передвигающейся воды. Согласно Физо, время движения 1-го из лучей света равно:
T1
= L/(c/n + kv),
время движения другого луча равно:
T2
= L/(c/n – kv),
где L – путь, который проходит луч света в передвигающейся воды; n – коэффициент преломления воды; k – Френелевский коэффициент увлечения эфира передвигающейся жидкостью; v – скорость движения воды в трубке.
Тогда разность времен хода лучей будет равна:
T2
– T1
= L/(c/n – kv) – L/(c/n + kv) = 2Lkvn2
/c2
(1 – k2
v2
n2
/c2
).
Пренебрегая величиной k2
v2
n2
/c2
вследствие ее малости, получим:
T2
–
T1
= 2Lkvn2
/c2
.
Физо считал, что в данном случае k = 1 – 1/n2
. Потому что для воды n=1,33, численное значение k оказывается равным 0,44. Физо получил из опыта величину k=0,46, как как будто подтвердив тем догадку Френеля. В реальности, это не так.
Представим, что некий наблюдающий, находящийся снутри воды, движется совместно с жидкостью в трубке и с той же скоростью v. При стопроцентно неувлекаемом эфире скорость эфира снутри воды относительно этого наблюдающего будет, разумеется, равна v; при стопроцентно увлекаемом передвигающейся жидкостью эфире скорость эфира относительно такого же наблюдающего будет равна нулю. Вследствие частичного, по Френелю, увлечения, часть эфира увлекается движением воды и движется в том же направлении, что и жидкость. Скорость данной для нас увлекаемой части равна v/n2
. Как следует, скорость движения эфира снутри воды относительно наблюдающего, также находящегося снутри воды и передвигающегося с той же скоростью, что и жидкость, будет равна vэ
=v–v/n2
=v(1–1/n2
).
Исходя из убеждений недвижного наблюдающего, находящегося вне передвигающейся воды, при стопроцентно неувлекаемом эфире скорость эфира равна нулю и снутри передвигающейся воды, и вне ее. При стопроцентно увлекаемом эфире скорость его движения в трубке относительно наружного наблюдающего будет равна v. При частичном увлечении эфира скорость его движения в направлении движения воды равна v/n2
. Как следует, относительно наружного недвижного наблюдающего эфир в трубке движется со скоростью v/n2
. Коэффициент увлечения эфира исходя из убеждений недвижного наблюдающего равен 1/n2
.
В опыте Физо наблюдающий – экран, на котором возникают интерференционные полосы – находится вне воды, передвигающейся в трубке. Как следует, скорость движения эфира в трубке, обусловленная движением воды, относительно этого экрана равна v/n2
. Тогда коэффициент увлечения эфира равен 1/n2
, а не 1–1/n2
, как считал Физо. При n=1,33 получим k=0,56, тогда как Физо получил k=0,46. Беря во внимание ошибку, допущенную Физо при постановке его опыта, результаты этого опыта следует признать недостоверными.
Продолжением описанного чуть повыше опыта Физо явился его опыт 1859г. Установив, как он считал, «…справедливость теории частичного увлечения для водянистых и газообразных сред, Физо решил проверить ее для жестких тел. Для данной для нас цели он употреблял явление поворота плоскости поляризации при преломлении поляризованного света на границе 2-ух сред. Угол поворота зависит от показателя преломления среды, а крайний – от скорости света в данной среде. По воззрению Физо, изменение ориентации устройства относительно направления поступательного движения Земли обязано было поменять относительную скорость света в среде. Проанализировав результаты 2000 опытов, Физо в 1859г. объявил о доказательстве формулы Френеля и о наличии воздействия движения Земли на поворот плоскости поляризации.» [3]. Сама постановка этого опыта свидетельствует о недопонимании Физо сущности теории Френеля, согласно которой «эфирный ветер», обусловленный движением Земли, в атмосфере Земли не возникает, а поэтому не быть может найден никакими опытами. «Никто не мог найти ошибку в этих опытах, а трудность их постановки была настолько велика, что лишь через 43 года они были повторены и дали плохой результат» (У.И.Франкфурт). Но основная ошибка Физо, свидетельствующая о недопонимании им сущности теории Френеля, так и осталась незамеченной.
«…в 1868г. Хук поставил опыт, в каком следил земной источник света в телескоп через двухметровый столб воды. Отсутствие предполагаемого сдвига изображения, обусловленного дневным вращением Земли, Хук растолковал на базе теории Френеля. Он пришел к выводу, что Френелевский коэффициент увлечения справедлив с точностью до 2%… В свою очередь Клинкерфус поставил аналогичный опыт с 8-дюймовым столбом воды и получил повышение неизменной аберрации на 7,1″ (по его теории ожидалось повышение на 8″). Для разрешения этого противоречия серию четких опытов провел в 1871…1872гг. Эйри. Он следил звезду поблизости зенита при помощи вертикально установленного телескопа высотой 35,3 дюйма, заполненного водой. По теории Клинкерфуса за полгода угловое смещение звезды обязано было составить около 30″, в то время как на опыте смещение не превышало 1″ и лежало в границах ошибок опыта». (У.И.Франкфурт).
Постановка этих опытов, как и опытов Физо 1859г., свидетельствует о недопонимании исследователями сущности теории Френеля – вследствие полного увлечения эфира атмосферой Земли «эфирный ветер», обусловленный движением Земли, в атмосфере Земли не возникает, а потому не может появиться и в телескопе, заполненном водой. Исходя из этого, опыты Эйри являются более достоверными.
Недопонимание сущности теории Френеля сохранилось в науке прямо до реального времени. Как считает У.И.Франкфурт, в теории Френеля «Все происходит так, как как будто эфир снутри (тут и дальше выделено мной – В.П.) тела движется относительно наружного эфира со скоростью v(1–1/n2
), т.е. медлительнее, чем само тело. Частичное увлечение эфира Френель осознавал в том смысле, что движущееся тело увлекает не весь находящийся в нем эфир, а лишь ту часть, которая соответствует превышению плотности эфира в теле над его плотностью в окружающей среде. В теории Френеля можно выделить последующие главные положения:
1) наружный эфир совсем не увлекается недвижными телами;
2) внутренний эфир практически не увлекается непрозрачными телами;
3) внутренний эфир отчасти увлекается прозрачными телами.
Установив справедливость теории частичного увлечения для водянистых и газообразных сред, Физо решил проверить ее для жестких тел».
Разумеется, что Физо считал, что газообразные среды увлекают эфир снутри их в согласовании с формулой Френеля, как и водянистые среды либо твердые тела. Это мировоззрение считается правильным либо, по последней мере, не отвергается современной наукой. Но как речь идет о способности обнаружения абсолютного движения Земли (т.е. движения Земли относительно эфира) возможность увлечения эфира атмосферой Земли стопроцентно исключается:
«Более обычный представлялась догадка полного увлечения: тела увлекают за собой эфир подобно тому, как Земля увлекает все находящиеся на ней тела и атмосферу» (У.И.Франкфурт).
Разумеется, что тела, находящиеся на Земле, как и атмосфера, являются наружными по отношению к поверхности Земли, находятся «на ней», как следует, увлечение эфира Землей рассматривается как увлечение наружного по отношению к Земле эфира, а не как увлечение эфира снутри атмосферы Земли. «В этом случае (т.е. в случае увлечения эфира поверхностью Земли – В.П.) все оптические явления при движении тел происходят буквально так же, как и в покое, и опыт Араго просто объясним. Но аберрацию звезд разъяснить недозволено. Это событие послужило предпосылкой того, что Юнг отторг догадку полного увлечения (Землей наружного по отношению к ней эфира – В.П.) и допустил, что передвигающаяся Земля не влияет на состояние эфира, который проходит через нее так же просто, как ветер через рощу. Тогда аберрация объяснима. Разъяснить сразу опыт Араго и аберрацию на базе рассмотренных гипотез стопроцентно увлекающегося (поверхностью Земли – В.П.) либо недвижного (т.е. не увлекающегося поверхностью Земли – В.П.) эфира не представлялось вероятным». (У.И.Франкфурт). Но если учитывать увлечение эфира атмосферой Земли (снутри атмосферы Земли), тогда можно разъяснить сразу и опыт Араго, и аберрацию звезд.
«Первую математическую теорию аберрации на базе полного увлечения эфира отдал Стокс. Скорость эфира поблизости поверхности Земли принималась равной скорости Земли. По мере удаления от Земли она убывает до нуля» (У.И.Франкфурт). тут разумеется имеется в виду увлечение наружного по отношению к Земле эфира, тогда как в теории Френеля речь идет о увлечении эфира снутри передвигающихся тел либо сред. Атмосфера Земли, как считал Стокс, не влияет на нрав увлечения эфира. Но если атмосфера Земли как среда увлекает эфир в согласовании с формулой Френеля, т.е. снутри атмосферы Земли, и опыты Физо, как считается, подтверждают увлечение эфира снутри передвигающихся сред, то картина увлечения эфира прямо обратна теории Стокса: потому что коэффициент преломления воздуха миниатюризируется с повышением расстояния от поверхности Земли, скорость «эфирного ветра» в атмосфере Земли миниатюризируется от величины около 18м/с у поверхности Земли при n=1,0003 до нуля при n=1, т.е. «эфирный ветер», обусловленный движением Земли, в верхних слоях атмосферы Земли отсутствует, как следует, не может появиться и у поверхности Земли. В этом и заключается, на наш взор, основная ошибка, допущенная наукой при разъяснении результатов опыта Майкельсона – Морли.
Заключение
1. Теория Френеля базирована на неверных результатах опытов Араго, не подтверждается в опытах Эйхенвальда и Вильсона; опыты Физо также не являются довольно убедительным подтверждением истинности Френелевской формулы сложения скоростей. Таковым образом, теория Френеля не удовлетворяет двум аспектам истинности, а поэтому не может считаться настоящей. По данной для нас причине не может считаться настоящей неважно какая теория, включающая либо обосновывающая Френелевскую формулу сложения скоростей.
2. Потому что результаты опытов Араго являются неверными, согласовывать результаты этих опытов с явлением аберрации нет необходимости.
3. Согласовать опыты Майкельсона – Морли и явление аберрации можно лишь при условии полного увлечения эфира снутри атмосферы Земли при ненулевой ее вязкости и полного неувлечения эфира атмосферой при нулевой ее вязкости.
4. Опыты Физо, а потом и опыты Гарреса подтверждают, что эфир снутри передвигающихся сред – воды в опыте Физо, прозрачных жестких кристаллов в опыте Гарреса – увлекается движением этих сред, т.е. движется с определенной скоростью относительно недвижного экрана, на котором наблюдается изменение интерференционной картины, соответственной скорости движения эфира. Таковым образом, и в оптике, и в электродинамике, как это подтверждают опыты Эйхенвальда с вращающимся диэлектриком, движение эфира относительно наблюдающего постоянно сопровождается полностью наблюдаемыми эффектами даже при скорости движения порядка нескольких метров за минуту. Предположение Эйнштейна, поддерживаемое официальной наукой, что с понятием «эфир» недозволено связывать понятие «движение», не соответствует реальности.
5. В опытах Физо скорость движения эфира относительно экрана либо, что то же самое, скорость движения экрана относительно эфира снутри передвигающейся воды составляла величину порядка нескольких метров за минуту, при всем этом изменение интерференционной картины оказывалось полностью наблюдаемым, хотя точность измерения этого конфигурации оказалась недостаточно высочайшей.
В опытах Майкельсона – Морли ожидаемая скорость движения устройства относительно эфира составляла величину порядка 30 км в секунду, при всем этом никакого конфигурации интерференционной картины найти не удалось. Потому что, согласно опытам Физо, движение относительно эфира постоянно сопровождается конфигурацией интерференционной картины, нужно заключить, что в опытах Майкельсона – Морли отсутствовало движение устройства относительно эфира, что полностью соответствует предположению о полном увлечении эфира снутри атмосферы Земли.
Перечень литературы
Л.И.Мандельштам. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. – М.Наука, 1971.
Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. – М., «Мир», 1976.
У.И.Франкфурт. Оптика передвигающихся сред и особая теория относительности. Эйнштейновский сборник 1977. – М., Наука, 1980.
]]>