Biz allaqachon aytgan edik, bir vaqtlar ular o'ylagandek, butun kosmosga kirib boradigan xayoliy "efir" orqali Yer harakatining mutlaq tezligini aniqlashga urinishlar qilingan. Ushbu tajribalarning eng mashhuri 1887 yilda Mishelson va Morli tomonidan amalga oshirilgan. Ammo atigi 18 yil o'tgach, ularning tajribasining salbiy natijalarini Eynshteyn tushuntirdi.
Mishelson-Morli tajribasi uchun diagrammasi rasmda ko'rsatilgan qurilma ishlatilgan. 15.2. Qurilmaning asosiy qismlari: yorug'lik manbai A, kumushrang shaffof shisha plastinka B, ikkita nometall C va E. Bularning barchasi og'ir plastinkaga qattiq o'rnatiladi. C va E nometalllari B plitasidan bir xil L masofada joylashgan edi. B plitasi tushayotgan yorug'lik nurini bir-biriga perpendikulyar ravishda ikkiga bo'ladi; ular ko'zgularga yo'naltiriladi va B plitasiga qaytariladi.

Yana B plitasidan o'tib, ikkala nur bir-biriga yopishadi (D va F). Agar yorug'likning B dan E ga va orqaga o'tishi uchun ketadigan vaqt B dan C ga va orqaga qaytish vaqtiga teng bo'lsa, natijada D va F nurlar fazada bo'ladi va o'zaro kuchayadi; agar bu vaqtlar biroz farq qilsa, u holda nurlarda faza almashinuvi sodir bo'ladi va natijada interferensiya sodir bo'ladi. Agar qurilma efirda "dam olishda" bo'lsa, u holda vaqtlar to'liq teng bo'ladi va u tezligi bilan o'ngga harakat qilsa, vaqt farqi paydo bo'ladi. Keling, nima uchun ekanligini bilib olaylik.
Birinchidan, yorug'likning B dan E ga va orqaga harakat qilish vaqtini hisoblab chiqamiz. "U erda" vaqt t 1 ga va "orqaga" vaqt t 2 ga teng bo'lsin. Lekin yorug'lik B dan oynaga o'tayotganda, qurilmaning o'zi ut 1 masofani bosib o'tadi, shuning uchun yorug'lik L + ut 1 yo'lini c tezlikda bosib o'tishi kerak. Shuning uchun bu yo'l ct 1 sifatida ham belgilanishi mumkin; shuning uchun,

(agar biz yorug'likning qurilmaga nisbatan tezligi c - u ekanligini hisobga olsak, bu natija aniq bo'ladi; u holda vaqt L uzunligi c - u ga bo'linadi). Xuddi shu tarzda t2 ni hisoblashingiz mumkin. Bu vaqt ichida B plitasi ut 2 masofaga yaqinlashadi, shunda yorug'lik qaytishda faqat L - ut bo'ylab harakatlanishi kerak bo'ladi. Keyin

Umumiy vaqt teng

Buni shaklda yozish qulayroq

Endi yorug'lik t 3 vaqt davomida B plitasidan C ko'zgusiga qancha vaqt o'tishini hisoblab chiqamiz. Avvalgidek, t 3 vaqt ichida C ko'zgu ut 3 masofaga (C' holatiga) o'ngga siljiydi va yorug'lik tarqaladi. gipotenuzasi bo'ylab BC' masofa ct 3. Kimdan to'g'ri uchburchak kerak

yoki

C' nuqtadan orqaga yurganda, yorug'lik bir xil masofani bosib o'tishi kerak; Buni chizmaning simmetriyasidan ko'rish mumkin. Bu shuni anglatadiki, qaytish vaqti bir xil (t 3), umumiy vaqt esa 2t 3. Biz uni shaklda yozamiz

Endi biz ikkala vaqtni solishtirishimiz mumkin. (15.4) va (15.5) dagi numeratorlar bir xil - bu tinch holatda bo'lgan qurilmada yorug'lik tarqalish vaqti. Maxrajlarda u 2 /c 2 atamasi, u c dan ancha kichik bo'lmasa, kichikdir. Bu denominatorlar qurilmaning harakati tufayli qancha vaqt o'zgarishini ko'rsatadi. E'tibor bering, bu o'zgarishlar bir xil emas - yorug'likning C ga va orqaga borishi uchun ketadigan vaqt E ga va orqaga sayohat qilish uchun ketadigan vaqtdan bir oz kamroq. Ko'zgulardan B gacha bo'lgan masofalar bir xil bo'lsa ham, ular mos kelmaydi. Qolgan narsa bu farqni aniq o'lchashdir.
Bu erda bitta texnik noziklik paydo bo'ladi: agar L uzunliklari bir-biriga to'liq teng bo'lmasa-chi? Axir, baribir siz hech qachon aniq tenglikka erisha olmaysiz. Bunday holda, siz faqat qurilmani 90 ° ga aylantirishingiz kerak, miloddan avvalgi harakat bo'ylab, BE esa - bo'ylab. Keyin uzunlikdagi farq rol o'ynashni to'xtatadi va qolgan narsa qurilma aylantirilganda shovqin chekkalarining siljishini kuzatishdir.
Tajriba davomida Mishelson va Morli qurilmani shunday joylashtirdilarki, BE segmenti Yerning orbital harakatiga parallel bo‘lib chiqdi (kunduz va tunning noaniq soati). Orbital tezligi taxminan 30 km / sek bo'lib, kun yoki tunning ma'lum soatlarida va yilning ma'lum vaqtlarida "havo siljishi" bu qiymatga yetishi kerak. Qurilma bunday hodisani sezish uchun etarlicha sezgir edi. Ammo vaqtlarda hech qanday farq aniqlanmadi - Yerning efir orqali harakat tezligini aniqlashning iloji yo'q edi. Tajriba natijasi nolga teng edi.
Bu sirli edi. Bu tashvishli edi. O'likdan chiqish bo'yicha birinchi samarali g'oyani Lorenz ilgari surdi. U barcha moddiy jismlar harakatlanayotganda siqiladi, lekin faqat harakat yo'nalishi bo'yicha siqilganligini tan oldi. Shunday qilib, tinch holatda bo'lgan jismning uzunligi L 0 bo'lsa, u tezlik bilan harakatlanuvchi jismning uzunligi) (uni L ║ deb ataymiz, bu erda || belgisi harakatning tananing uzunligi bo'ylab sodir bo'lishini bildiradi) berilgan. formula bo'yicha

Agar bu formula Mishelson-Morli interferometriga qo'llanilsa, u holda B dan C gacha bo'lgan masofa bir xil bo'lib qoladi va B dan E gacha bo'lgan masofa L √1 - u 2 /c 2 ga qisqaradi. Shunday qilib, (15.5) tenglama o'zgarmaydi, lekin (15.4) tenglamadagi L (15.6) ga muvofiq o'zgaradi. Natijada biz olamiz

Buni (15.5) bilan solishtirsak, endi t 1 + t 2 = 2t 3 ekanligini ko'ramiz. Shuning uchun, agar qurilma haqiqatan ham biz taxmin qilgandek qisqarib ketsa, nima uchun Mishelson-Morli tajribasi hech qanday samara bermagani aniq bo'ladi.
Qisqartirish gipotezasi tajribaning salbiy natijasini muvaffaqiyatli tushuntirgan bo'lsa-da, uning yagona maqsadi tajribani tushuntirishdagi qiyinchiliklardan xalos bo'lish degan ayblovdan himoyasiz edi. Bu juda sun'iy edi. Biroq, xuddi shunday qiyinchiliklar efir shamolini aniqlash uchun boshqa tajribalarda ham paydo bo'ldi. Oxir-oqibat, tabiat odamga qarshi "fitna" uyushtirganga o'xshay boshladi, u fitnaga o'tdi va har bir hodisani nolga tushirish uchun vaqti-vaqti bilan yangi hodisalarni kiritdi. u o'lchash uchun.
Va nihoyat, (Puankare buni ta'kidladi) to'liq fitna tabiat qonuni ekanligi tan olindi!

Puankare tabiatda efir shamolini hech qanday tarzda aniqlab bo'lmaydigan, ya'ni mutlaq tezlikni aniqlab bo'lmaydigan qonun borligini taklif qildi.

Bu xulosa eng mashhur tajriba - Mishelson-Morli tajribasiga ham tegishli. E'tibor bering, Mishelson-Morli interferometri Yerga nisbatan harakatsiz edi, faqat yorug'lik harakatlanardi. Mualliflar Yerning Quyoshga nisbatan tezligi V = 30 km/s ning yorug‘likning interferentsiya chegarasining og‘ishiga ta’sirini aniqlay olishlariga ishonishgan. Hisoblash formula bo'yicha amalga oshirildi

Kutilayotgan 0,04 chegara siljishi kuzatilmadi. Va negadir mualliflar nazariya va eksperiment o'rtasidagi nomuvofiqliklar sababini izlamadilar. Keling, ular uchun buni qilaylik.

Fotonlar massaga ega bo'lganligi sababli, ular uchun Yer inertial sanoq sistemasi bo'lib, ularning tortishish sohasidagi xatti-harakatlari boshqa massali jismlarning ushbu sohadagi xatti-harakatlaridan farq qilmasligi kerak, shuning uchun biz yuqoridagi formulani tezlikni emas, balki almashtirishimiz kerak. Yerning Quyoshga nisbatan harakati (V = 30 km / s) va Yer yuzasining tezligi (V = 0,5 km / s), uning o'z o'qi atrofida aylanishi natijasida hosil bo'ladi. Keyin Mishelson-Morli tajribasida interferentsiya chegarasining kutilgan siljishi 0,04 emas, balki sezilarli darajada kamroq bo'ladi.

. (423)

Shuning uchun Mishelson-Morli qurilmasi shovqin chegarasida hech qanday siljish ko'rsatmaganligi ajablanarli emas. Va endi biz buning sababini bilamiz: unda kerakli sezuvchanlik (aniqlik) yo'q edi.

Shunga qaramay, Nobel qo'mitasi 1907 yilda A. Mishelsonga "aniq optik asboblarni yaratish va ular yordamida spektroskopik va metrologik tadqiqotlar o'tkazish uchun" Nobel mukofotini berdi. Mishelson tajribasining noto‘g‘ri talqini A. Eynshteynning noto‘g‘ri nisbiylik nazariyalarining eksperimental asosi bo‘lganini qo‘shimcha qilaylik.

Ammo yorug'lik manbai va interferentsiya chegarasining siljishini qayd qiluvchi qurilma Yerning tortishish maydonida harakatlanishi (aylanishi) bo'yicha tajriba o'rnatsak nima bo'ladi? Bunday holda, asbob ko'rsatkichlari butun o'rnatish aylanmaganda va u aylanayotganda taqqoslanadi. O'rnatishning aylanishi bo'lmasa, o'lchash printsipi Mishelson-Morley tajribasidagi o'lchov printsipidan farq qilmasligi va qurilma shovqin chegarasining hech qanday siljishini ko'rsatmasligi darhol aniq bo'ladi. Ammo o'rnatish Yerning tortishish maydonida aylana boshlaganda, ko'rsatilgan chiziqning siljishi darhol paydo bo'lishi kerak. Bu yorug'lik manbadan qabul qiluvchiga o'tayotganda, ikkinchisining pozitsiyasi manbaga nisbatan Yerning tortishish maydonida o'zgarishi va qurilma ko'rsatilgan chiziqning siljishini qayd etishi kerakligi bilan izohlanadi.

Yana bir bor ta'kidlaymiz: Mishelson-Morli tajribasida signallarning manbai va qabul qiluvchisining pozitsiyasi Yerning tortishish maydonida bir-biriga nisbatan o'zgarmaydi, lekin biz tasvirlagan misolda o'zgaradi. Bu tajribalar orasidagi asosiy farq. Ta'riflangan elementar mantiq Sanyak tajribasi bilan ishonchli tarzda tasdiqlangan. Uning eksperimenti natijalari Mishelson-Morli interferometrining ko'rsatkichlariga zid keladi va relyativistlar bu haqiqatni bostiradi va o'jarlik bilan e'tibordan chetda qoldirib, ilmiy haqiqatga qiziqmasliklarini aniq ko'rsatib beradi.

Biz Eynshteynning nisbiylik nazariyalarining noto‘g‘ri ekanligi haqida juda kuchli dalillar keltirdik, shuning uchun ham beixtiyor savol tug‘iladi: relyativistlar fikricha, fizikaning barcha yutuqlari poydevorida A. Eynshteynning nisbiylik nazariyalari yotganini endi qanday tushunish mumkin? 20-asrda? Juda oddiy! Bu yutuqlarning barchasi asosan fizik nazariyalarni sinab ko'rish maqsadida emas, balki harbiy maqsadlarda yoki o'z mahsulotlari uchun bozorlarni zabt etishda raqobatda qo'llanilishi mumkin bo'lgan natijaga erishish uchun tajriba o'tkazgan eksperimental fiziklarning sa'y-harakatlari natijasidir.

Albatta, nazariyotchilar bu yutuqlarning izohini topishga, ularni qandaydir tarzda asoslashga harakat qilishdi, ammo bu tushuntirishlar taxminiy va yuzaki bo'lib chiqdi. Materiya va olamning chuqur asoslarini tushuntirishdagi asosiy toʻsiq Eynshteynning notoʻgʻri nazariyalari tufayli shakllangan tafakkur stereotipi va uning tarafdorlarining bu nazariyalarni tanqiddan himoya qilishdagi qatʼiyatliligi edi.

12.5. Sayyoralar qanday paydo bo'lgan quyosh tizimi

Keling, faqat Quyosh tizimi sayyoralarining paydo bo'lishi haqidagi farazni tahlil qilaylik, unga ko'ra ular Quyosh yaqinida uchadigan, uni tortishish maydoni bilan tutgan yulduzdan hosil bo'lgan (228-rasm, a).

Guruch. 228. a) - sayyoralarning Quyosh atrofidagi harakati sxemasi; sxema

Quyoshning tortishish kuchi (C) bilan A yulduzining ishtiroki

orbital harakatga

Ushbu gipoteza bizga sayyoralarning tug'ilishi bilan bog'liq asosiy savollarning aksariyatiga javob topish imkonini beradi.

Keling, quyosh tizimi sayyoralarining tug'ilish jarayonini tahlil qilishni asosiy savollarni shakllantirishdan boshlaylik, ularga javoblar ushbu tahlildan kelib chiqadi.

1. Nima uchun barcha sayyoralarning orbitalari deyarli aylana shaklida?

2. Nima uchun barcha sayyoralarning orbitalari deyarli bir tekislikda yotadi?

3. Nima uchun barcha sayyoralar Quyosh atrofida bir yo‘nalishda aylanadi?

4. Nima uchun sayyoralarning (Urandan tashqari) o'z o'qlari atrofida aylanish yo'nalishlari Quyosh atrofida aylanish yo'nalishlari bilan mos keladi?

5. Nima uchun ko'pchilik sayyora yo'ldoshlarining orbital tekisliklari ekvator tekisliklariga yaqin joylashgan?

6. Nima uchun ko'pchilik sun'iy yo'ldoshlarning orbitalari deyarli aylana shaklida?

7. Nima uchun ko'pchilik sun'iy yo'ldoshlar va Saturn halqasi o'z sayyoralari atrofida Quyosh atrofidagi sayyoralar bilan bir xil yo'nalishda aylanadi?

8. Nima uchun sayyora zichligi gradienti mavjud?

9. Sayyoralarning Quyoshdan uzoqlashayotganda zichligining o'zgarishi naqshini, mavjud Quyoshning yadrosidan boshlab uning yuzasiga qadar zichligi o'zgarishiga o'xshash deb taxmin qilish mumkinmi?

10. Nima uchun sayyoralar Quyoshdan uzoqlashganda ularning zichligi avval kamayadi, keyin esa biroz ortadi?

Biz allaqachon asosiy elementar zarralar: fotonlar, elektronlar, protonlar va neytronlarning shakllanishi matematik modeli Plank doimiysi (219) bo'lgan kinetik impulsning (burchak momentum) saqlanish qonuni bilan boshqarilishini ko'rsatdik. Biz bu qonunni moddiy dunyoning shakllanishini tartibga soluvchi asosiy qonun deb atdik. Bundan kelib chiqadiki, xuddi shu qonun Quyosh tizimidagi sayyoralarning tug'ilish jarayonini boshqarishi kerak edi. Endi biz ushbu gipoteza va haqiqat o'rtasidagi bog'liqlik ehtimoli yuqori ekanligini ko'ramiz.

Sayyoralar chiziqli harakatga ega emas, balki Quyoshga nisbatan va o'z o'qlariga nisbatan aylanadiganligi sababli, bu aylanishlarni tavsiflash uchun biz burchak momentumining saqlanish qonunining matematik modelidan foydalanamiz.

Endi gipotezani tuzamiz. Quyosh tizimining sayyoralari Quyosh yonidan uchib o'tadigan va uning tortishish maydoni tomonidan tutilgan yulduzdan hosil bo'lgan (228-rasm, b, pozitsiyalar: 1, 2, 3, 4, 5...). Yulduz Quyoshdan uzoqda bo'lganida, kosmosda harakatlanar ekan, u faqat Quyoshning aylanish o'qiga parallel (asosan) bo'lgan o'z o'qi atrofida aylanadi. Yulduzning kattaligi bizga noma'lum bo'lgan o'ziga xos burchak momentiga ega bo'lishi tabiiydir. Biroq, biz bilamizki, tashqi kuchlarning yo'qligi bu momentni doimiy ravishda qoldirdi. Quyoshga yaqinlashganda, Quyoshning tortishish kuchi yulduzga ta'sir qila boshladi.

Faraz qilaylik, bu yulduz Quyosh yonidan Quyoshdan eng birinchi Merkuriy sayyorasigacha bo'lgan masofaga teng masofada uchib o'tdi. Quyoshning tortishish kuchi (228-rasm, b, pozitsiyalar: 2, 3, 4...) bu yulduzni Quyosh atrofida aylanma harakatga keltirishi juda tabiiy. Keyingi taxmin yulduzning o'z o'qi atrofida aylanish yo'nalishi yulduzning Quyosh atrofida aylanish yo'nalishiga to'g'ri keladi. Natijada, Quyosh atrofida aylanishning kinetik momenti yulduzning o'z o'qi atrofida aylanish kinetik momentiga qo'shildi.

Yulduz Quyosh kabi plazma holatida bo'lganligi sababli, massasi va hajmi bo'yicha Quyoshdan kichikroq bo'lganligi sababli, u orbitada qolishi mumkin edi. markazdan qochma kuch Quyoshning inertsiya va tortishish kuchi (228-rasm, b, 5-pozitsiya). Agar bu tenglik mavjud bo'lmasa, hosil bo'lgan birinchi orbitada yulduzning qattiq bog'langan plazmasining faqat o'sha qismi saqlanib qolishi mumkin edi (228-rasm, 6-pozitsiya), bu markazdan qochma inertsiya kuchi va tortishish kuchi o'rtasidagi tenglikni ta'minladi. Quyosh. Yulduz plazmasining qolgan qismi kattaroq markazdan qochma inertsiya kuchi ta'sirida Quyoshdan uzoqlasha boshladi (228-rasm, 7-pozitsiya). Quyoshdan uzoqlashish jarayonida barqaror strukturaning navbatdagi qismi yulduzning chekinayotgan qismidan shakllana boshladi, bu Quyoshning tortishish kuchi yana yulduz plazmasidan ajralib, ikkinchi sayyora - Venerani hosil qildi. . Ta'riflangan voqealar ketma-ketligi Quyosh atrofidagi sayyoralarni hosil qildi.

Endi biz Quyosh tizimining tug'ilishi uchun tavsiflangan faraziy stsenariyning ishonchliligini isbotlashimiz kerak. Buning uchun biz haqida ma'lumot to'playmiz hozirgi holat quyosh tizimining sayyoralari. Ushbu ma'lumotlarga barcha sayyoralar va ularning katta yo'ldoshlarining massalari, barcha sayyoralarning zichligi, radiuslari, shuningdek, orbital radiuslari, orbital tezliklari va sayyoralarning o'z o'qlariga nisbatan aylanish burchak tezligini kiritish kerak. Ushbu ma'lumot yulduzning Quyosh atrofida aylana boshlagan paytdagi orbital burchak momentini topishga imkon beradi. Markazdan qochma inertsiya kuchi Quyoshning tortishish kuchidan katta boʻlganligi sababli Quyoshdan uzoqlashayotgan yulduz mavjud sayyoralar orbitalarida ularning sunʼiy yoʻldoshlari bilan birga qattiq holatda boʻlgan plazma massasini qoldiradi. .

Barcha zamonaviy sayyoralarning jami burchak impulsi yulduzning Quyosh atrofida orbital harakati boshlangan momentdagi burchak momentiga teng bo'lishi mutlaqo tabiiydir (228-rasm, b, 5-pozitsiya).

Shunday qilib, bu erda Quyosh va uning sayyoralari haqida asosiy ma'lumotlar mavjud. Quyoshning massasi bor . Uning radiusi , va uning zichligi . Quyoshning o'z o'qiga nisbatan aylanish burchak tezligi ga teng . Ma'lumki, barcha sayyoralar va ularning yo'ldoshlari massalarining yig'indisi Quyosh massasidan deyarli 1000 baravar kam. Quyida, jadvalda. 61 Quyosh tizimidagi sayyoralarning massalari va ularning zichligini ko'rsatadi.

61-jadval. Sayyoralar va ularning yo'ldoshlarining massalari, sayyoralarning zichligi

Sayyoralar	Og'irligi, , kg	Zichliklar,
1. Merkuriy
2. Venera
3. Yer
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturn
7. Uran
8. Neptun
9. Pluton
Jami

Biz Internetda sayyoralarning parametrlari haqida asosiy ma'lumotlarni oldik: Astronomiya + Havaskorlar uchun astronomiya + Quyosh tizimi + sayyoralar nomlari + sayyora raqamlari. Ma'lum bo'lishicha, ushbu ma'lumotnomani tuzuvchilar bir qator xatolarga yo'l qo'ygan. Masalan, ularning ma'lumotlariga ko'ra, Yupiter va Saturnning orbital radiusi bir xil, ammo astronomik birliklarda ifodalangan Neptunning orbital radiusi uning kilometrlarda ko'rsatilgan qiymatidan farq qiladi. Bizningcha, e'lon qilingan gipoteza professional astronomlarni qiziqtiradi va ular aniqroq ma'lumotga ega bo'lib, bizning hisob-kitoblarimiz natijalarini aniqlaydilar.

Keling, sayyoralarning zichligidagi o'zgarishlar ketma-ketligiga e'tibor qarataylik. Quyoshga yaqinroq bo'lganlar ko'proq zichlikka ega. Sayyoralar Quyoshdan uzoqlashganda ularning zichligi avval pasayib, keyin yana ortadi. Saturn eng past zichlikka ega, Yer esa eng yuqori zichlikka ega. Ajablanarlisi shundaki, Quyosh plazma holatida zichlikka ega ( ) qattiq holatda bo'lgan Yupiter, Saturn va Urannikidan kattaroqdir.

Saturn asosan qattiq vodorod va geliydan iborat, deb ishoniladi. Neptun va Plutonda vodorod va geliydan tashqari boshqa kimyoviy elementlar ham mavjud.

Agar biz barcha sayyoralar yulduzdan hosil bo'lgan deb faraz qilsak, unda u ketma-ket hosil bo'lgan sayyoralar hosil qilgan zichlik gradientiga ega bo'lishi kerak. Yulduzning yadrosi og'irroqdan iborat edi kimyoviy elementlar, uning hayoti va evolyutsiyasi jarayonida tug'ilgan va tortishish kuchlari tomonidan markazga tushirilgan. Saturn eng ko'p narsaga ega ekanligi past zichlik, asosan vodoroddan iborat bo'lib, vodorod termoyadro reaktsiyalarining asosiy manbai sifatida termoyadro portlashlari sodir bo'ladigan yulduzning o'rta qismini egallagan degan taxminni keltirib chiqaradi. Bu holatda tug'ilgan og'ir kimyoviy elementlarning ko'pchiligi yulduzning tortishish kuchi ta'sirida uning yadrosiga tushadi va kichikroq qismi yulduz yuzasiga portlash natijasida chiqariladi.

Ta'riflangan narsa bizni zamonaviy Quyosh ham sayyoralar ketma-ketligining zichlik gradienti ketma-ketligi bilan zichlik gradientiga ega deb taxmin qilishga undaydi (40-jadval). Bundan kelib chiqadiki, termoyadro reaktsiyalari taxminan Quyoshning o'rta sferik mintaqasida sodir bo'ladi va uning yuzasida paydo bo'lgan joylar bu portlashlarning oqibatlaridir.

Agar plazma holatidagi yulduz zichligining o'zgarishi haqidagi ta'riflangan gipoteza haqiqatga yaqin bo'lsa, u holda markazdan qochma kuchi va o'tayotgan yulduzga ta'sir qiluvchi Quyoshning tortishish kuchi o'rtasidagi farq, birinchi navbatda, kechiktirilishi kerak edi. , uning plazmasining eng yuqori zichlikka ega bo'lgan qismi va kimyoviy elementlar molekulalari orasidagi eng kuchli bog'lanishni anglatadi. Kimyoviy elementlar molekulalari orasidagi bog'lanish kamroq bo'lgan plazmaning engil qismi Quyoshning tortishish kuchidan kattaroq markazdan qochma inertsiya kuchi bilan Quyoshdan olib tashlanishi kerak. Bunday stsenariyning ehtimoli Oyning tortishish kuchi bilan hosil bo'lgan Yer okeanlarining to'kilishi va oqimi bilan tasdiqlanadi, bu inertsiya kuchiga tengdir.

Albatta, suv plazma emas, lekin uning suyuqligi okean yuzasi va Oy orasidagi masofa atigi 3,3% ga o'zgarganda Oyning tortishish kuchining o'zgarishiga javob berish uchun etarli.

Sayyoralarning radiuslari va ularning orbitalarining radiuslari, shuningdek, sayyoralarning o'z o'qlariga nisbatan va Quyoshga nisbatan aylanish burchak tezligi va sayyoralarning orbital tezligi. Ular 62, 63-jadvallarda keltirilgan.

62-jadval. Sayyoralar radiusi va ularning orbita radiuslari

Zamonaviy sayyoralarda harakat qiluvchi Quyoshning orbital markazdan qochma inertsiya kuchlari va tortishish kuchlari jadvalda keltirilgan. 64. Ularning tengligi orbitalarning barqarorligini isbotlaydi (64-jadval).

64-jadval. Sayyoralarning tezliklari

Kosmosdan Quyoshga kelgan yulduz shakllana boshlagan birinchi orbitada uning plazmasining faqat Quyoshning tortishish kuchi va markazdan qochma inertsiya kuchi o'rtasidagi tenglikni ta'minlovchi qismigina qolganligi tabiiydir (65-jadval). . Bundan tashqari, yulduz plazmasining bunday bo'linishi uning Quyoshga nisbatan aylanishining boshida boshlanganligi aniq, shuning uchun birinchi orbitada qolgan plazmaning orbital tezligi pasayishi mumkin.

65-jadval. Inersiyaning markazdan qochma kuchlari va tortishish kuchlari

zamonaviy sayyoralar

Sayyoralar
1. Merkuriy
2. Venera
3. Yer
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturn
7. Uran
8. Neptun
9. Pluton

Plazmaning birinchi orbitada qolgan o'sha qismining tortishish kuchlari undan hozirgi Merkuriy sayyorasi shakliga o'xshash sharsimon shakllanish hosil qilganligi ham tabiiydir (228-rasm, b, 6-pozitsiya).

Shunday qilib, etarlicha yuqori zichlikka ega bo'lgan sharsimon shakllanish birinchi orbitada qoldi va yulduz plazmasining qolgan qismi markazdan qochma inertsiya kuchi bilan Quyoshdan uzoqlashdi. Natijada, chekinayotgan plazmadan tortishish kuchlari Quyoshning tortishish kuchi va inersiya kuchi o'rtasidagi tenglikni ta'minlaydigan massa bilan plazmaning ikkinchi qismini hosil qildi. Bu qismdan ikkinchi sayyora Venera hosil bo'ldi va sobiq yulduzning qolgan plazmasi Quyoshdan uzoqlashishda davom etdi. O'shanda bizning sayyoramiz undan hosil bo'lgan va biz hozir Oy deb ataydigan boshqa ob'ekt yulduz qoldig'ining chekinayotgan qismidan ajralib chiqqan. Shunday qilib, kattaroq zichlikka ega bo'laklar asta-sekin sobiq yulduzning plazmasidan paydo bo'ldi.

Yulduzning termoyadroviy reaktsiyalarini ta'minlovchi vodorodning maksimal miqdori bo'lgan sharning bir qismi ajralib, avval Yupiter, keyin esa Saturn paydo bo'lgan payt keldi.

Qolgan plazmada kamroq vodorod va uning normal faoliyati davomida yadro portlashlari natijasida yulduz yuzasiga tashlangan og'irroq kimyoviy elementlar ko'p edi. Natijada, eng tashqi sayyoralarning zichligi oshdi.

Albatta, yulduz plazmasining har bir qismini ajratish jarayoni juda murakkab. Bu erda kimyoviy elementlar molekulalari va ularning to'dalari o'rtasidagi bog'lanish kuchlari, yulduzning ichki tortishish kuchlari, yulduzning o'z o'qiga nisbatan aylanishining markazdan qochma inertsiya kuchlari, orbital markazdan qochma inersiya kuchlari va yulduzning tortishish kuchlari. Quyosh ishda. Biroq, yulduz materiyasining plazma holati Quyoshning tortishish kuchi orbitada, birinchi navbatda, uning eng katta zichlikka ega bo'lgan qismini ushlab turishiga olib keladi, chunki bu qismni birlashtiruvchi kuchlar kuchlardan kattaroqdir. yulduzning kamroq zich qatlamlarida harakat qiladi. Yulduzning chekinayotgan qismida tortishish kuchlari yana uning markaziga yaqinroq bo'lgan kimyoviy elementlardan yadro hosil qiladi.

Sayyoralarning paydo bo'lishining tavsiflangan diagrammasidan biz darhol ularning bir tekislikda harakatlanish sabablari va aylanishlarining (Urandan tashqari) o'z o'qlariga nisbatan va Quyoshga nisbatan yo'nalishi bilan mos kelishi haqidagi savolga darhol javob olamiz. Quyoshning o'z o'qiga nisbatan aylanishi.

Sayyora sun'iy yo'ldoshlarining paydo bo'lishi yulduz qismlarining Quyoshdan uzoqlashishi plazma holatining oqibati bo'lishi tabiiydir. Bu qismlarning ba'zilari yulduz plazmasining o'sha qismidan ajralib chiqdi, ular Quyoshdan uzoqlashib, sayyorani hosil qilish uchun o'zidan bir qismini ajratib, plazmasining bir qismini yo'qotdi. Oyning zichligi Yer zichligidan kamroq ekanligi bu taxminni tasdiqlaydi.

Uranning o'z o'qiga nisbatan teskari aylanishiga kelsak, buning bir nechta sabablari bo'lishi mumkin va ularni tahlil qilish kerak.

Shunday qilib, tasvirlangan sayyora hosil bo'lish jarayoni, agar markazdan qochma kuchi Quyoshning tortishish kuchidan kattaroq bo'lgan yulduz plazmasining bir qismi har bir orbitaga kelsa, mumkin. Buni qanday tekshirishim mumkin?

Biz yuqorida burchak momentumining saqlanish qonunining rolini qayd etgan edik. Avvalo, barcha sayyoralar va ularning yo'ldoshlarining umumiy massasi ular paydo bo'lgan yulduzning massasiga teng bo'lishi kerak. Bundan tashqari, barcha mavjud sayyoralar va ularning sun'iy yo'ldoshlari burchak momentumining umumiy qiymati yulduzning Quyoshga nisbatan aylanish boshlanishidagi burchak momentumiga teng bo'lishi kerak (228-rasm, b, 5-pozitsiya). Bu ikkala miqdorni hisoblash oson. Ushbu hisob-kitoblarning natijalari 65-66-jadvallarda keltirilgan. Biz uchun qolgan narsa - bu hisob-kitoblarning metodologiyasi bo'yicha tushuntirishlar berishdir.

65-jadval. Zamonaviy sayyoralarning kinetik momentlari

Sayyoralar	Ular o'zlarini tashlaydilar.	daqiqalar,
1. Merkuriy
2. Venera
3. Yer
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturn
7. Uran
8. Neptun
9. Pluton

Orbital zarbalar. daqiqalar,

Jadvalda keltirilgan ma'lumotlar. 40, Quyosh tizimi sayyoralari haqidagi ma'lumotnoma ma'lumotlaridan olingan. Sayyoralarning o'z o'qlari va Quyoshga nisbatan aylanish kinetik momentlarini hisoblash uchun zarur bo'lgan sayyoralarning o'z o'qlari va Quyosh atrofida aylanish burchak tezliklarining qiymatlari (63-jadval) Internet.

Sayyoralar	66-jadval. Zamonaviy sayyoralarning kinetik momentlari	Orbital zarbalar.
1. Merkuriy
2. Venera
3. Yer
4. Mars
5. Yupiter
6. Saturn
7. Uran
8. Neptun
9. Pluton
Jami

daqiqalar, General otadi. daqiqalar,

Sayyoralarning sferikga yaqin shakllari borligiga e'tibor qarataylik, shuning uchun ularning aylanish o'qlariga nisbatan inersiya momentlari formula bilan aniqlanadi.

. Quyidagi muhim ma'lumotlar (65-jadval): barcha sayyoralarning orbital burchak momentlari o'z o'qlariga nisbatan aylanishning burchak burchak momentlaridan bir necha marta kattaroqdir. Natijada, taxminiy hisob-kitoblar uchun barcha sayyoralarning orbital qiymatlariga teng bo'lgan umumiy kinetik momentlarini olish kifoya.

Insonning Yerga nisbatan tezligini (57 km/soat) uning haqiqiy, mutlaq tezligi deb ayta olamizmi? Yo'q, chunki boshqa, hatto undan ham katta hajmdagi mos yozuvlar tizimlari mavjud. Yerning o'zi harakatlanmoqda. U o'z o'qi atrofida aylanadi va bir vaqtning o'zida Quyosh atrofida harakat qiladi.

Quyosh barcha sayyoralari bilan birga Galaktika ichida harakat qiladi. Galaktika boshqa galaktikalarga nisbatan aylanadi va harakat qiladi. Galaktikalar, o'z navbatida, bir-biriga nisbatan harakatlanadigan galaktikalar to'plamini hosil qiladi. Bu harakatlar zanjiri qanchalik davom etishi mumkinligini hech kim bilmaydi. Har qanday ob'ektning mutlaq harakatini aniqlashning aniq usuli yo'q; boshqacha qilib aytganda, barcha harakatlarni o'lchash mumkin bo'lgan qat'iy, aniq ma'lumot tizimi mavjud emas. Katta va kichik, tez va sekin, yuqoriga va pastga, chapga va o'ngga o'xshash harakat va dam olish butunlay nisbiy ko'rinadi. Har qanday jismning harakatini boshqa jismning harakati bilan solishtirishdan boshqa hech qanday usul yo'q.

Afsuski, bu unchalik oddiy emas! Agar biz harakatning nisbiyligi haqida ilgari aytilganlar bilan cheklanib qolsak, Eynshteynning nisbiylik nazariyasini yaratishga hojat qolmas edi.

Qiyinchilikning sababi shundaki: ikkita juda ko'p oddiy usullar mutlaq harakatni aniqlash. Usullardan biri yorug'lik xususiyatlaridan foydalansa, ikkinchisida harakatlanuvchi jism o'z traektoriyasini yoki tezligini o'zgartirganda yuzaga keladigan turli xil inersiya hodisalaridan foydalanadi. Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi birinchi usul bilan, umumiy nisbiylik esa ikkinchi usul bilan shug'ullanadi.

Ushbu va keyingi ikki bobda mutlaq harakatni tushunish uchun kalit bo'lishi mumkin bo'lgan birinchi usul, yorug'lik xususiyatlaridan foydalanadigan usul ko'rib chiqiladi.

O'n to'qqizinchi asrda, Eynshteyndan oldin ham, fiziklar kosmosni efir deb ataladigan maxsus, harakatsiz va ko'rinmas modda bilan to'ldirishni tasavvur qilishgan. U ko'pincha "yorqin" efir deb nomlangan, ya'ni u yorug'lik to'lqinlarining tashuvchisi. Eter butun olamni to'ldirdi.

U barcha moddiy jismlarga kirib bordi. Agar butun havo shisha qo'ng'iroq ostidan pompalansa, qo'ng'iroq efir bilan to'ldirilgan bo'lar edi. Yana qanday qilib yorug'lik vakuumdan o'tishi mumkin? Yorug'lik to'lqin harakatidir. Shuning uchun, tebranishlar sodir bo'ladigan narsa bo'lishi kerak. Efirning o'zi, garchi unda tebranishlar mavjud bo'lsa-da, kamdan-kam hollarda (agar hech qachon bo'lmasa) moddiy ob'ektlarga nisbatan harakat qiladi, aksincha, barcha jismlar suvdagi elakning harakati kabi u orqali harakatlanadi. Yulduzning, sayyoraning yoki boshqa ob'ektning mutlaq harakati soddalashtirilgan bo'ladi (buga o'sha davr fiziklari amin edilar), agar harakat shunday harakatsiz, ko'rinmas efir dengiziga nisbatan ko'rib chiqilsa.

Lekin, deb so'raysiz, agar efir ko'zga ko'rinmaydigan, eshitilmaydigan, his qilib bo'lmaydigan, hidlanmaydigan va tatib ko'rilmaydigan nomoddiy modda bo'lsa-chi? Ammo, masalan, Yerning harakatini unga nisbatan shunday ko'rib chiqishimiz mumkinmi? Javob oddiy. O'lchovlarni Yerning harakatini yorug'lik nurining harakati bilan taqqoslash orqali amalga oshirish mumkin.

Buni tushunish uchun, keling, bir zum yorug'lik tabiatiga murojaat qilaylik. Aslida, yorug'lik faqat kichikdir ko'rinadigan qismi radioto'lqinlar, ultraqisqa to'lqinlar, infraqizil nurlar, ultrabinafsha nurlar va gamma nurlarini o'z ichiga olgan elektromagnit nurlanish spektri. Ushbu kitobda biz elektromagnit nurlanishning har qanday turiga nisbatan "yorug'lik" so'zidan foydalanamiz, chunki bu so'z "elektromagnit nurlanish" dan qisqaroqdir. Yorug'lik to'lqin harakatidir. Moddiy efir haqida bir vaqtning o'zida o'ylamasdan bunday harakat haqida o'ylash o'tmish fiziklariga suvning o'zi haqida o'ylamasdan suvdagi to'lqinlar haqida o'ylash kabi bema'ni tuyuldi.

Agar siz harakatlanuvchi reaktivni harakatlanayotgan yo'nalishda otgan bo'lsangiz, o'qning Yerga nisbatan tezligi Yerdagi quroldan otilgan o'q tezligidan kattaroq bo'ladi. O'qning Yerga nisbatan tezligi samolyot tezligi va o'q tezligini qo'shish orqali olinadi.

Yorug'lik holatida nurning tezligi yorug'lik chiqarilgan jismning tezligiga bog'liq emas. Bu haqiqat XIX asr oxiri va yigirmanchi asrning boshlarida eksperimental tarzda ishonchli tarzda isbotlangan va o'shandan beri ko'p marta tasdiqlangan. Oxirgi sinov 1955 yilda sovet astronomlari tomonidan aylanuvchi Quyoshning qarama-qarshi tomonlaridagi yorug'likdan foydalangan holda o'tkazildi. Quyoshimizning bir chekkasi doimo biz tomon, ikkinchisi esa teskari yo'nalishda harakat qiladi.

Aniqlanishicha, yorug'lik ikki chetidan Yerga bir xil tezlikda keladi. Shunga o'xshash tajribalar bir necha o'n yillar oldin aylanadigan qo'shaloq yulduzlarning yorug'ligi bilan qilingan. Manbaning harakatiga qaramay, yorug'likning vakuumdagi tezligi doimo bir xil: u 300 000 km / sek dan bir oz kamroq.

Bu fakt olimga (uni kuzatuvchi deb ataymiz) uning mutlaq tezligini hisoblash yo‘lini qanday taqdim etishini ko‘rasiz. Agar yorug'lik harakatsiz, o'zgarmas efir orqali ma'lum bir tezlikda harakat qilsa Bilan va agar bu tezlik manba tezligiga bog'liq bo'lmasa, u holda yorug'lik tezligi kuzatuvchining mutlaq harakatini aniqlash uchun standart bo'lib xizmat qilishi mumkin. Yorug'lik nuri bilan bir xil yo'nalishda harakatlanayotgan kuzatuvchi, nur uning yonidan tezlikdan kamroq tezlikda o'tishini aniqlaydi. Bilan; Yorug'lik dastasi tomon harakat qilayotgan kuzatuvchi nur unga nisbatan kattaroq tezlikda yaqinlashayotganini payqashi kerak edi. Bilan. Boshqacha qilib aytganda, yorug'lik tezligini o'lchash natijalari kuzatuvchining nurga nisbatan harakatiga qarab o'zgaradi. Bu o'zgarishlar uning (kuzatuvchining) efir orqali haqiqiy, mutlaq harakatini aks ettiradi.

Ushbu hodisani tavsiflashda fiziklar ko'pincha "efir shamoli" atamasidan foydalanadilar. Ushbu atamaning mazmunini tushunish uchun yana harakatlanuvchi poezdni ko'rib chiqing. Ko'rdikki, poezd bo'ylab 3 km/soat tezlikda ketayotgan odamning tezligi poyezdga nisbatan doimo bir xil bo'lib, uning lokomotiv tomon yoki poezd oxiriga qarab ketayotganiga bog'liq emas. Bu yopiq vagon ichidagi tovush to'lqinlarining tezligi uchun ham amal qiladi. Ovoz - bu havo molekulalari tomonidan uzatiladigan to'lqin harakati. Havo vagon ichida bo'lganligi sababli, vagon ichidagi tovush shimolga janubga qanday tezlikda (karetaga nisbatan) tarqaladi.

Yopiq yo‘lovchi vagonidan ochiq platformaga o‘tsak, vaziyat o‘zgaradi. Vagon ichida havo endi izolyatsiya qilinmaydi. Agar poyezd 60 km/soat tezlikda harakat qilsa, u holda shamol platforma bo‘ylab qarama-qarshi yo‘nalishda 60 km/soat tezlikda esadi. Bu shamol tufayli avtomobilning oxiridan boshigacha bo'lgan yo'nalishdagi tovush tezligi odatdagidan kamroq bo'ladi. Qarama-qarshi yo'nalishdagi tovush tezligi odatdagidan kattaroq bo'ladi.

O'n to'qqizinchi asr fiziklari efir o'zini harakatlanuvchi platformada puflayotgan havo kabi tutishi kerakligiga amin edilar. Qanday qilib boshqacha bo'lishi mumkin? Agar efir harakatsiz bo'lsa, unda harakatlanayotgan har qanday jism teskari yo'nalishda esayotgan efir shamoliga duch kelishi kerak. Yorug'lik - bu harakatsiz efirdagi to'lqin harakati. Harakatlanuvchi ob'ektdan o'lchangan yorug'lik tezligiga, albatta, efir shamoli ta'sir qilishi kerak.

Yer Quyosh atrofida o'z yo'li bo'ylab kosmos bo'ylab taxminan 30 km / sek tezlikda yuguradi. Fiziklarning fikriga ko'ra, bu harakat Yerga uning atomlari orasidagi bo'shliqlarda 30 km/sek tezlikda esadigan efir shamolini keltirib chiqarishi kerak. Yerning mutlaq harakatini (uning harakatsiz efirga nisbatan harakati) o‘lchash uchun yorug‘likning ma’lum masofani bosib o‘tish tezligini o‘lchash kifoya. yer yuzasi oldi va orqasi. Efirli shamol tufayli yorug'lik bir yo'nalishda boshqasiga qaraganda tezroq tarqaladi. Turli yoʻnalishlarda tarqalayotgan yorugʻlik tezligini solishtirib, istalgan vaqtda Yer harakatining mutlaq yoʻnalishi va tezligini hisoblash mumkin boʻlar edi. Bu tajriba birinchi marta 1875 yilda Eynshteyn tug'ilishidan 4 yil oldin buyuk shotland fizigi Jeyms Klark Maksvell tomonidan taklif qilingan.

1881 yilda Amerika Qo'shma Shtatlari dengiz flotida yosh ofitser bo'lgan Albert Abraham Mishelson aynan shunday tajriba o'tkazdi.

Mishelson Germaniyada tug'ilgan, ota-onasi polshalik. Mishelson ikki yoshida otasi Amerikaga ko'chib o'tdi. Annapolisdagi dengiz akademiyasini va ikki yillik dengiz xizmatini tugatgandan so'ng, Mishelson o'sha akademiyada fizika va kimyo fanlaridan dars bera boshladi. Uzoq ta'tilga chiqib, Evropaga o'qishga boradi. Berlin universitetida, mashhur nemis fizigi Hermann Helmgoltzning laboratoriyasida yosh Mishelson birinchi marta efir shamolini aniqlashga harakat qildi. Uni hayratda qoldirgani shundaki, u yorug'likning har qanday kompas yo'nalishi bo'yicha u erga va orqaga qaytish tezligida hech qanday farq topmadi. Go‘yo baliq suvning tanasiga nisbatan harakatini sezmay, dengizda istalgan yo‘nalishda suzishi mumkinligini kashf qilgandek edi; go‘yo ayvon ochiq uchayotgan uchuvchi uning yuziga esayotgan shamolni payqamagandek.

Taniqli avstriyalik fizik Ernst Mach (biz u haqida 7-bobda gaplashamiz) efir orqali mutlaq harakat g'oyasini allaqachon tanqid qilgan edi. Mishelsonning eksperiment haqidagi e'lon qilingan ma'lumotlarini o'qib chiqib, u darhol efir g'oyasidan voz kechish kerak degan xulosaga keldi. Biroq, ko'pchilik fiziklar bunday dadil qadam tashlashdan bosh tortdilar. Mishelsonning qurilmasi qo'pol edi; ko'proq sezgir uskunalar bilan o'tkazilgan tajriba ijobiy natija beradi deb o'ylash uchun etarli asos bor edi. Mishelsonning o'zi shunday deb o'ylagan. Tajribasida hech qanday xato topilmadi, u buni takrorlashga harakat qildi.

Mishelson dengiz xizmatidan voz kechdi va Ogayo shtatining Klivlend shahridagi Keys amaliy fanlar maktabida (hozirgi Keys universiteti) professor bo'ldi. Yaqin atrofda Edvard Uilyam Morli G'arbiy Territory universitetida kimyodan dars bergan. Bu ikki kishi yaxshi do'st bo'lishdi.

"Tashqi tomondan," deb yozadi Bernard Jaff "Mishelson va yorug'lik tezligi" kitobi haqida, "bu ikki olim kontrastning namunasi edi ... Mishelson chiroyli, aqlli, har doim benuqson tarzda soqolini olgan edi. Morli, yumshoq qilib aytganda, kiyimida beparvo edi va aqldan ozgan professorning namunasi edi... U sochlarini yelkasida jingalak bo'lguncha o'stirdi va deyarli yuziga yetadigan qip-qizil soqollari bor edi. quloqlar."

1887 yilda Morli laboratoriyasining podvalida ikkala olim ham qiyin efir shamolini topishga ikkinchi, aniqroq urinishdi. Ularning Mishelson-Morli tajribasi deb nomlanuvchi tajribasi zamonaviy fizikaning eng katta burilish nuqtalaridan biridir.

Qurilma yon tomonlari taxminan bir yarim metr va qalinligi 30 sm dan ortiq bo'lgan kvadrat tosh plitaga o'rnatildi. Bu tebranishlarni bartaraf etdi, plitaning gorizontalligini saqlab qoldi va markaziy o'q atrofida aylanishni osonlashtirdi. Ko'zgular tizimi yorug'lik nurini ma'lum bir yo'nalishda yo'naltirdi, ko'zgular nurni bir yo'nalishda oldinga va orqaga aks ettirdi, shunda u sakkizta yugurishni amalga oshirdi. (Bu yo'lni iloji boricha cho'zish maqsadida amalga oshirildi, shu bilan birga qurilmaning o'lchamlarini u hali ham oson aylana oladigan darajada saqlab qo'ydi.) Shu bilan birga, boshqa nometall tizimi sakkizta yugurish uchun nur yubordi. birinchi nur bilan to'g'ri burchak hosil qildi.

Plitani nurlardan biri efir shamoliga parallel ravishda oldinga va orqaga aylantirganda, nur shamolga perpendikulyar bo'lgan bir xil masofani bosib o'tadigan boshqa nurga qaraganda ko'proq vaqt ichida harakatlanadi, deb taxmin qilingan. Avvaliga buning aksi bo'lishi kerakdek tuyuladi. Yorug'likning shamol bilan va unga qarshi tarqalishini ko'rib chiqing. Shamol bir yo'lda tezlikni oshirgan bo'lsa, ikkinchi yo'lda ham shunchalik kamaytirmaydimi? Agar shunday bo'lsa, tezlashuv va sekinlashuv bir-birini bekor qiladi va butun sayohat uchun ketadigan vaqt shamol umuman bo'lmagandek bir xil bo'ladi.

Haqiqatan ham, shamol bir yo'nalishda tezlikni boshqa yo'nalishda kamaytirgani kabi oshiradi, lekin - va bu eng muhimi - shamol tezligini kattaroq vaqt oralig'ida pasaytiradi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, shamol yo'qligidan ko'ra, shamolga qarshi to'liq yo'lni qoplash uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Shamol ham unga to'g'ri burchak ostida tarqaladigan nurga sekinlashtiruvchi ta'sir ko'rsatadi. Buni tekshirish ham oson.

Ma'lum bo'lishicha, sekinlashtiruvchi effekt nur shamolga parallel ravishda tarqaladigan holatga qaraganda kamroq bo'ladi. Agar Yer harakatsiz efir dengizi orqali harakatlansa, u holda efir shamoli ko'tarilishi kerak va Mishelson-Morli asbobi uni qayd etishi kerak. Darhaqiqat, ikkala olim ham bunday shamolni aniqlabgina qolmay, balki aniqlay olishlariga ishonchlari komil edi (har ikki yo'nalishda yorug'lik o'tish vaqtining farqi maksimal bo'lgan joyni topguncha plastinkani aylantirib) istalgan vaqtda. efir orqali Yerning aniq yo'nalishi harakati.

Shuni ta'kidlash kerakki, Mishelson-Morli asbobi har bir nurning yorug'likning haqiqiy tezligini o'lchamagan. Ikkala nur ham oldinga va orqaga kerakli miqdordagi sayohatlarni amalga oshirgandan so'ng, kichik teleskopda kuzatilishi mumkin bo'lgan bitta nurga birlashtirildi. Qurilma sekin burildi. Ikkala nurning nisbiy tezligidagi har qanday o'zgarish yorug'lik va qorong'u qirralarning o'zgaruvchan interferentsiyasining o'zgarishiga olib keladi.

Mishelson yana bir bor hayratda qoldi va hafsalasi pir bo'ldi.

Dunyoning barcha fiziklari hayratda qolishdi. Mishelson va Morli qurilmalarini aylantirganiga qaramay, ular efir shamolining izini sezmadilar!

Ilm-fan tarixida hech qachon tajribaning salbiy natijasi bunchalik halokatli va samarali bo'lmagan. Mishelson yana o'z tajribasi muvaffaqiyatsiz deb qaror qildi. U hech qachon bu "muvaffaqiyatsizlik" uning tajribasini fan tarixidagi eng muhim, inqilobiy tajribalardan biriga aylantiradi deb o'ylamagan edi.

Keyinchalik Mishelson va Morli tajribalarini yanada rivojlangan qurilma bilan takrorladilar. Boshqa fiziklar ham shunday qilishgan. Eng aniq tajribalar 1960 yilda Kolumbiya universitetida Charlz Tauns tomonidan amalga oshirilgan.

Uning maserdan (molekulalarning tebranishiga asoslangan “atom soati”) ishlatgan asbobi shu qadar sezgir ediki, hatto Yer haqiqiy tezligining mingdan bir qismi bilan harakatlanayotgan bo‘lsa ham efir shamolini aniqlay olardi. Ammo bunday shamolning izi topilmadi.

Fiziklarni dastlab Mishelson-Morli tajribasining salbiy natijasi shunchalik hayratda qoldirdiki, ular efir shamoli nazariyasini saqlab qolish uchun har xil tushuntirishlarni taklif qila boshladilar. Albatta, agar bu tajriba bir necha asr oldin amalga oshirilgan bo'lsa, unda H. J. Uitrouning "Olamning tuzilishi va rivojlanishi" kitobida ta'kidlaganidek, Yerning harakatsizligi haqidagi juda oddiy tushuntirish tezda hammaning xayoliga keladi. Ammo tajribaning bu izohi aql bovar qilmaydigan bo'lib tuyuldi. Eng yaxshi tushuntirish bu nazariya edi (Mishelson-Morli tajribasidan ancha eski) efir vagon ichidagi havo kabi Yer tomonidan olib ketilgan. Mishelson ham xuddi shunday fikrda edi. Ammo Mishelson o'z qo'llari bilan qilgan boshqa tajribalar bu tushuntirishni rad etdi.

Eng noodatiy tushuntirishni irland fizigi Jorj Frensis Fitsjerald bergan. Balki, dedi u, eterik shamol harakatlanuvchi jismni bosib, harakat yo'nalishi bo'yicha qisqarishiga olib keladi.

Harakatlanuvchi ob'ektning uzunligini aniqlash uchun uning tinch holatidagi uzunligini formulada berilgan qiymatga ko'paytirish kerak

Qayerda v 2 harakatlanuvchi jism tezligining kvadrati va 2 dan- yorug'lik tezligining kvadrati.

Bu formuladan ko'rinib turibdiki, qisqarishning kattaligi past tana tezligida ahamiyatsiz bo'lib, tezlik oshgani sayin ortib boradi va tana tezligi yorug'lik tezligiga yaqinlashganda katta bo'ladi. Shunday qilib, kosmik kema, uzun puroga o'xshash shaklda, yuqori tezlikda harakatlanayotganda u qisqa sigara shaklini oladi.

Yorug'lik tezligi erishib bo'lmaydigan chegaradir; bu tezlikda harakatlanuvchi jism uchun formula ko'rinishga ega bo'lar edi

va bu ifoda nolga teng. Ob'ektning uzunligini nolga ko'paytirish bizga nolga teng javob beradi. Boshqacha qilib aytganda, agar biron bir jism yorug'lik tezligiga erishsa, uning harakat yo'nalishi bo'yicha uzunligi bo'lmaydi!

Fitsjerald nazariyasiga golland fizigi Hendrik Lorentz tomonidan nafis matematik shakl berildi, u mustaqil ravishda xuddi shu tushuntirishga keldi. (Keyinchalik Lorents Eynshteynning eng yaqin do'stlaridan biriga aylandi, lekin ular o'sha paytda hali bir-birlarini tanimas edilar.) Bu nazariya Lorents-Fitsjerald (yoki Fitsjerald-Lorents) qisqarish nazariyasi nomi bilan mashhur bo'ldi.

Qisqartirish nazariyasi Mishelson-Morli tajribasining muvaffaqiyatsizligini qanday izohlaganini tushunish oson. Agar kvadrat plita va undagi barcha asboblar efir shamoli esayotgan yo'nalishda biroz qisqargan bo'lsa, yorug'lik qisqaroq to'liq yo'lni bosib o'tadi.

Shamol to'plamning oldinga va teskari yo'nalishdagi harakatiga umuman sekinlashtiruvchi ta'sir ko'rsatadigan bo'lsa-da, qisqaroq yo'l to'plamga bu sayohatni xuddi shamol yoki qisqarish bo'lmaganidek bir vaqtning o'zida bajarishga imkon beradi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, qisqarish Mishelson-Morli asbobining aylanish yo'nalishidan qat'i nazar, yorug'lik tezligining doimiyligini saqlab qolish uchun aniq edi.

Nega, siz shunchaki qurilmaning uzunligini o'lchab, qisqarish haqiqatan ham Yer harakati yo'nalishida sodir bo'lganligini ko'ra olmaysizmi? Lekin chiziq ham qisqarmoqda va bir xil nisbatda. O'lchov hech qanday pasayish bo'lmagandek bir xil natijani beradi.

Harakatlanuvchi Yerda hamma narsa qisqarishga bo'ysunadi.

Vaziyat Puankarening fikrlash tajribasidagi kabi bo'lib, unda koinot birdan ming marta kattalashadi, lekin faqat Lorentz-Fitsjerald nazariyasidagi o'zgarishlar bir yo'nalishda sodir bo'ladi. Hamma narsa bu o'zgarishga duchor bo'lganligi sababli, uni aniqlashning hech qanday usuli yo'q. Muayyan chegaralar doirasida (chegaralar topologiya bilan belgilanadi - ob'ekt deformatsiyalanganda saqlanib qoladigan xususiyatlar haqidagi fan) shakl o'lcham kabi nisbiydir. Qurilmaning qisqarishi, xuddi Yerdagi hamma narsaning qisqarishi kabi, faqat Yerdan tashqarida bo'lgan va u bilan birga harakat qilmaydigan odam tomonidan sezilishi mumkin edi.

Ko'pgina yozuvchilar nisbiylik nazariyasi haqida gapirar ekan, Lorentz-Fitsjerald qisqarish gipotezasini gipoteza deb hisoblashgan. maxsus(Lotin iborasi "faqat ma'lum bir holat uchun" degan ma'noni anglatadi), uni boshqa tajribalar bilan tasdiqlash mumkin emas. Adolf Grünbaum bu mutlaqo adolatli emasligiga ishondi. Qisqartirish gipotezasi shunday edi maxsus faqat o'sha paytda uni sinab ko'rishning iloji yo'q degan ma'noda. Aslida, u umuman emas maxsus. Va bu 1932 yilda Kennedi va Torndik bu gipotezani eksperimental ravishda rad etganida isbotlangan.

Ikki amerikalik fizik Roy J. Kennedi va Edvard M. Torndik Mishelson-Morli tajribasini takrorladilar. Ammo ikkala qo'lni imkon qadar tenglashtirishga harakat qilish o'rniga, ular uzunligini iloji boricha boshqacha qilishga harakat qilishdi. Yorug'likning ikki yo'nalishda harakat qilish vaqtidagi farqni aniqlash uchun qurilma aylantirildi. Qisqartirish nazariyasiga ko'ra, aylanish sodir bo'lganda vaqt farqi o'zgarishi kerak edi. Buni (Mishelson tajribasida bo'lgani kabi) ikkita nur aralashtirilganda paydo bo'ladigan interferentsiya naqshining o'zgarishi bilan sezish mumkin edi. Ammo bunday o'zgarish topilmadi.

Qisqartirish nazariyasini sinab ko'rishning eng oson yo'li qarama-qarshi yo'nalishda tarqaladigan yorug'lik nurlarining tezligini o'lchash bo'ladi: Yer harakatining yo'nalishi bo'ylab va unga qarshi. Shubhasiz, yo'lni qisqartirish, agar mavjud bo'lsa, efir shamolini aniqlashni imkonsiz qilmaydi. Yaqinda Mössbauer effekti topilgunga qadar (8-bobda muhokama qilinadi), ulkan texnik qiyinchiliklar bu tajribani amalga oshirishga to'sqinlik qildi.

1962 yil fevral oyida Londondagi Qirollik jamiyatining yig'ilishida Kopengagen universiteti professori Kristian Moller Mösebauer effekti yordamida ushbu tajribani qanchalik oson bajarish mumkinligi haqida gapirdi. Buning uchun elektromagnit tebranishlarning manbai va absorberi aylanadigan stolning qarama-qarshi uchlariga o'rnatiladi. Möller bunday tajriba dastlabki qisqarish nazariyasini inkor etishi mumkinligini ta'kidladi.

Ehtimol, ushbu kitobni chop etish paytida bunday tajriba o'tkaziladi.

Garchi Lorentz davrida bunday tajribalarni amalga oshirish mumkin bo'lmasa-da, u ularning asosiy imkoniyatlarini nazarda tutgan va Mishelsonnikiga o'xshab bu tajribalar salbiy natija beradi deb taxmin qilishni juda oqilona deb hisoblagan. Ushbu mumkin bo'lgan natijani tushuntirish uchun Lorentz qisqarishning dastlabki nazariyasiga muhim qo'shimcha kiritdi. U vaqt o'zgarishini kiritdi. U soatning efir shamoli ta'sirida sekinlashishini va yorug'likning o'lchangan tezligi har doim 300 000 km / sek bo'lishini aytdi.

Keling, ko'rib chiqaylik aniq misol. Faraz qilaylik, bizda yorug'lik tezligini o'lchash uchun tajriba o'tkazish uchun etarlicha aniq bo'lgan soat bor. A nuqtadan B nuqtaga yorug'likni Yer harakati yo'nalishi bo'yicha to'g'ri chiziq bo'ylab yuboramiz. Keling, ikkita soatni A nuqtada sinxronlashtiramiz va ulardan birini B nuqtaga o'tkazamiz. Keling, yorug'lik nuri A nuqtadan chiqib ketgan vaqtni va (boshqa soatlarga ko'ra) B nuqtaga kelgan momentni qayd qilaylik. Yorug'lik unga qarshi harakat qiladi. Efir shamoli bo'lsa, uning tezligi biroz pasayadi va sayohat vaqti Yerning tinch holatiga nisbatan ko'payadi. Bu fikrlashdagi kamchilikni payqadingizmi? A nuqtadan B ga harakatlanuvchi soat ham efir shamoliga qarshi harakat qildi. Bu B nuqtadagi soatni sekinlashtirib, uni A nuqtadagi soatdan biroz orqada qoldirdi. Natijada yorug'likning o'lchangan tezligi o'zgarishsiz qoladi - 300 000 km/sek.

Xuddi shu narsa sodir bo'ladi (Lorentz da'volari), agar siz yorug'likning teskari yo'nalishda, B nuqtadan A nuqtasiga tarqalish tezligini o'lchasangiz. Ikkita soat B nuqtada sinxronlashtiriladi va keyin ulardan biri A nuqtaga o'tkaziladi. Yorug'lik nuri B nuqtasidan A ga tarqalib, efir shamoli bo'ylab harakatlanadi. Nur tezligi oshadi va shuning uchun harakat vaqti Yerning dam olish holatiga nisbatan bir oz kamayadi. Biroq, soatni B nuqtadan A ga o'tkazishda u ham "shamol tomonidan boshqariladi. Eter shamolining bosimini pasaytirish soat tezligini oshirishga imkon beradi va shuning uchun tajriba tugashi bilan A nuqtadagi soat B nuqtadagi soatdan oldinroq ishlaydi.

Va natijada yorug'lik tezligi yana 300 000 km/sek.

Lorentzning yangi nazariyasi nafaqat Mishelson-Morli tajribasining salbiy natijasini tushuntirib berdi; undan efir shamolining yorug'lik tezligiga ta'sirini eksperimental ravishda aniqlashning fundamental imkonsizligi kelib chiqdi. Uning uzunlik va vaqt o'zgarishi uchun tenglamalari shunday ishlaydiki, yorug'lik tezligini har qanday mos yozuvlar tizimida o'lchashning har qanday mumkin bo'lgan usuli bir xil natijani beradi. Fiziklar bu nazariyadan norozi bo'lganlari aniq. U nazariya edi maxsus so'zning to'liq ma'nosida. Efir nazariyasida paydo bo'lgan teshiklarni yamoqqa bo'lgan urinishlar barbod bo'lib chiqdi. Uni tasdiqlash yoki rad etish usullarini tasavvur qilib bo'lmaydi. Fiziklar uchun efir shamolini yaratib, tabiat hamma narsani shunday tartibga solganiga ishonish qiyin edi, bu shamolni aniqlab bo'lmaydi. Keyinchalik ingliz matematik faylasufi Bartran Rassel Lyuis Kerrollning "Alisa mo''jizalar mamlakatida" kitobidan Oq ritsarning qo'shig'ini juda muvaffaqiyatli keltirdi.