flying_bear ([info]flying_bear) wrote,

Еще раз про эксперимент Майкельсона-Морли

[info]xaxam
Ну, и как не вспомнить Майкельсона-Морли

[info]flying_bear
Вспомните. В смысле - поясните, если нетрудно. По поводу роли этого эксперимента в создании СТО высказываются прямо противоположные мнения, и я не знаю, на какое именно из них Вы ссылаетесь.

[info]xaxam
Я слышал только ортодоксальную версию, - что этот опыт похоронил концепцию эфира, расчистив путь для СТО.

[info]flying_bear
Полная чушь. И лучший пример того, что популяризация и преподавание науки к самой науке никакого отношения не имеет.

[info]xaxam
А что было на самом деле?

[info]flying_bear
1. На самом деле, были уравнения Максвелла. Эйнштейн говорил, что его с семнадцатилетнего возраста мучал вопрос: что будет, если двигаться со скоростью световой волны? Тогда мы увидим статическое волнообразное распределение поля, и сам дух уравнений Максвелла кажется противоречащим такой возможности. Был опыт Физо (измерение скорости света в движущейся среде) 1851 года, который показал, что эфир частично увлекается средой (в современных терминах - обнаружил большие расхождения с галилеевой формулой сложения скоростей, света и среды). Была электронная теория Лоренца, которая никакого частичного увлечения эфира не допускала. Статья Эйнштейна, насколько помню, вообще не содержит упоминания опыта М.-М., а начинается с чего-то вроде "Наше описание электромагнитных явлений содержит некую асимметрию, которая, по-видимому, не присуща самим явлениям". То есть, исходным пунктом были анализ внутренних трудностей существующих теорий, плюс опыт Фуко, где эффект был очень сильным (грубо говоря, 50%) - как раз, о чем я и говорю.

2. Отрицательный результат М-М сам по себе не требовал таких радикальных шагов, он был вполне убедительно объяснен гипотезой лоренцева сокращения (Лоренца-Фитцджеральда, на самом деле). Которое понималось, как динамический эффект (свойство межатомных взаимодействий), а не кинематически (как свойство пространства и времени). Была также баллистическая гипотеза Ритца. Опровергнута она была только лет через десять после появления СТО, а в то время могла считаться вполне приличной альтернативой.

3. Самое главное: движение Земли относительно неподвижного эфира можно обнаружить, через анизотропию реликтового излучения. Это наблюдаемый эффект. И на самом деле никакой опасности для СТО он не представляет, потому что СТО просто не о том.

4. Есть отличная статья (к сожалению, не нашел ее в сети): Д. Холтон, "Эйнштейн, Майкельсон и „решающий“ эксперимент" (Эйнштейновский сборник 1972. М.: Наука, 1974, С.104-211).

отсюда

Инициировано моим замечанием:

Я просто хочу сказать, что эксперименты, основанные на небольших численных расхождениях, крайне ненадежны и неубедительны. Фундаментальные принципы обычно подтверждаются качественными экспериментами: "да-нет". А искусство экспериментатора в том, чтобы такой качественный эксперимент придумать и провести.

На эту тему написаны тонны (или километры?) чепухи.

Я всегда вспоминаю известную историю из биографии Капицы. Когда в двадцатые годы он стал получать сверхсильные (по тамошним стандартам) магнитные поля, ему настойчиво предлагали проверить, не зависит ли скорость света от магнитного поля (по СТО, не должна). А он объяснял, что такой эксперимент совершенно бессмыслен: ну, получится какой-то крохотный эффект, то ли в пределах ошибки, то ли нет... Бессмысленно что-то делать, пока не придумается ситуация, в которой ожидаемый эффект порядка 100%. Так же ведь и с проверкой ОТО: настоящая количественная проверка стала возможна только после открытия двойного пульсара, где релятивистские эффекты крайне существенны. А отклонение света - результат Эддингтона, воспринятый на ура широкой публикой - не был особенно убедителен, и был неважен для самого Эйнштейна.
Tags: наука умеет много гитик 6

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    Your IP address will be recorded 

  • 69 comments

[info]pingback_bot

September 25 2011, 13:08:23 UTC 8 months ago

о ЖЖ - а не тока о науке )!

User [info]kot_pafnusha referenced to your post from о ЖЖ - а не тока о науке )! saying: [...] написаны тонны (или километры?) чепухи. http://flying-bear.livejournal.com/1229325.html?mode=reply [...]

[info]vredny_khukhrik

September 25 2011, 13:32:36 UTC 8 months ago

Вот ссылка на Холтона http://ivanik3.narod.ru/linksAE72Oll.html

:)

[info]flying_bear

September 25 2011, 13:34:46 UTC 8 months ago

Спасибо!!!

[info]dyak

September 25 2011, 14:03:47 UTC 8 months ago

Собственно радикальность Эйнштейна и состояла в "прямолинейной" интерпретации уравнений Лоренца как свойств пространства и времени на основании, насколько я понимаю тот момент, лишь только простоты и элегантности (хорошим примером которых является начало второго тома Л&Л).

[info]flying_bear

September 25 2011, 15:17:36 UTC 8 months ago

Ну... "можно сказать и так, только важно это правильно понимать". В общем, если одной фразой, то да. Плюс (следующее из этого) понимание, что преобразования Лоренца более фундаментальны, чем максвелловская электродинамика, из которой они, якобы, выведены (в неограниченную применимость классической электродинамики Эйнштейн уже тогда не верил, работая в параллель над статьей о световых квантах).

[info]p_a_s_h_a

September 25 2011, 16:07:40 UTC 8 months ago

Вот как из уравнений Лоренца может "красиво" следовать, что что-то в принципе может реально двигаться со скоростью, не "приближающейся к", а именно 100% равной предельной скорости передвижения в пространстве-времени - вот почему-то мне это осмыслить сложно...

[info]dyak

September 25 2011, 16:28:46 UTC 8 months ago

Элегантность состоит в том, что для выведения формул Лоренца (и очень многого другого), достаточно (1) признания/понимания, что "геометрия физического мира" == "поведение световых лучей в однородной среде", и (2) экспериментального факта, что "c инвариантна".

Большинство физиков до Э., будучи поставлены перед (2), не были готовы сказать (1).

[info]aron_turgenev

September 25 2011, 14:14:19 UTC 8 months ago

О, спасибо!

[info]myugor

September 25 2011, 14:58:40 UTC 8 months ago

Как красиво! Спасибо!

[info]xaxam

September 25 2011, 15:07:53 UTC 8 months ago

Миша, я не рискую спорить с профессионалом, но всё же дозвольте парочку провокационных вопросов™:

1. Несовпадение групп инвариантности законов Максвелла (Лоренцева) и Ньютона (Галилеева) могло быть (и действительно было) поводом для фрустрации: мы верим, что наша вселенная едина и поэтому не может быть разносимметричной для разных классов.

Но Вы же убедительно объясняли на своих страницах разницу между математиком и физиком: это для математика эстетическое несовершенство теории - повод расчёсывать плешь, а физик, проверив себя экспериментом, говорит, - мол, мир таков, каков есть, так что придётся придумывать новую эстетику.

Эйнштей в описанном эпизоде поступил, как самый закоренелый математик (некоторые могли бы припомнить "еврейскую физику" как отход от примата материи над сознанием).

2. Лоренц-сокращение и его геометрическая природа были подробно разобраны Пуанкаре, который, в общем, произнёс все нужные слова: если все предметы, линейки и т.п., сокращаются на один и тот же фактор, то "проще" уже говорить о том, что изменилась геометрия (а с ней и группа симметрий) всего мира. В упрёк Пуанкаре ставили именно "равнодушие", с которым он сделал такой вывод: мо, вместо того, чтобы закричать о кардинальной перемене взгляда на жизнь, Пуанкаре сослался на "удобство альтернативного описания", проявив себя математиком, а не физиком.

3. Это совсем не тот эфир, что имели в виду Стокс и кто-там-ещё, обсуждая уравнения Максвелла.

[info]flying_bear

September 25 2011, 15:33:41 UTC 8 months ago

0. Зачем же непременно спорить, если можно просто поговорить?

1. Сам язык, которым Вы пользуетесь, возник в результате создания СТО, а не предшествовал ей. "Группа Галилея", "группа Лоренца", "группа Пуанкаре" - сами эти понятия возникли в процессе. А полное осознание важности групповых свойств в физике пришло еще лет на двадцать-тридцать позже, после того как Вейль и Вигнер поняли их роль в квантовой механике.

Интересно сравнить подходы математика Пуанкаре и физика Эйнштейна (они создали СТО более-менее одновременно и независимо; Лоренц был лишь предшественником, но, по словам Борна, "так никогда и не стал настоящим релятивистом"). Математик Пуанкаре работал как физик, улучшая и подчищая электродинамику Максвелла-Лоренца. Физик Эйнштейн работал как математик, начал с глубокого анализа общих понятий. Очень важно было, впрочем, что Эйнштейн уже тогда знал об ограниченности максвелловской электродинамики, и именно это подвигло его к поиску более надежной основы. А знал он это как физик, из своей работы по теории фотоэффекта, которую он делал одновременно с СТО.

"Еврейскую физику" ему именно в таком ключе и припоминали. Была очень интересная статья Штарка, опубликованная в Nature в тридцатые годы (Штарк, кобелевский лауреат и крупный экспериментатор, был в те годы президентом Немецкого физического общества и ярым нацистом).

2. В основном, про Пуанкаре я сказал. Упрекать тут никого не за что, но, конечно, конвенционализм Пуанкаре физик принять не могли, и не приняли. Что есть геометрия физического пространства? для Эйнштейна (а до него - для Гаусса и Римана) геометрия - это то, что получается, если отождествить с прямой траекторию светового луча в однородной среде. А дальше можно мерять углы (в геодезических измерениях отрезок прямой - это именно световой луч, соединяющий две точки) и проверять теоремы евклидовой геометрии экспериментально. Подход Пуанкаре состоял в том, что выбор геометрии - вопрос удобства. Можно постулировать, что геометрия всегда евклидова, а отклонения суммы углов от двух прямых (буде таковые обнаружатся) объяснять, меняя законы оптики (то есть, отказываясь от принципа Ферма в геометрической оптике). Физики так рассуждать не могут. Если что-то нельзя измерить даже в принципе (скажем, евклидову прямую, понимаемую как чисто абстрактный объект), такой объект будут старатсья из физики изгнать. Не всегда это можно (скажем, волновая фнкция не измерима, а лишь определяет вероятность результатов различных измерений), но выяснилось это много позже.

3. Абсолютно тот самый эфир. Номинально пустое пространство, наполненное, тем не менее, энергией, обладающее массой, упругостью и т.д. и могущее служить привилигерованной системой отсчета. А за конкретные механические модели никто никогда и не держался.

[info]flying_bear

September 25 2011, 15:36:13 UTC 8 months ago

кобелевский -> нобелевский. Впрочем, и так нефигово.

[info]psr1913plus16

September 25 2011, 22:11:14 UTC 8 months ago

В свое время в наших кругах бытовало убеждение, что во времена наивысшей популярности Логунова некие молодые ученики Зельдовича взяли постулаты Логунова и довели до ума. Т.е. пусть пространство плоское, в котором действует некая сила. Но надо обеспечить объяснение известных "эффектов", типа того же отклонения света. У набралось 6 штук. Выбрали уравнения, которые отвечали и постулату Логунова, и наблюдениям. В итоге получилось, что фоновое плоское пространство - ненаблюдаемо. Т.е. никакие линейки, доступные нам для производства измерений, не смогут лежать вдоль прямых линий этого пространства. Поэтому можно, если так хочется, мыслить себе, ублажать себя этим пространством. Но никакого научного значения это иметь не будет. В общем, это все из-за того, что гравитация - слишком универсальна, чтобы ее можно было адекватно описать отдельной стоящей "силой". Гравитация проникает во все без исключения физические процессы.

А статью мы так и не нашли (искали уже и в эпоху интернета). :-( Апокриф?

Еще вспомнилась встреча с Р. И. Пименовым в Сыктывкаре в 1986 году. Он утверждал, что Эйнтштейн слишком быстро перепрыгнул от геометрии Минковского к римановой. Мол, есть несколько промежуточных геометрий, чья полезность для физики еще до конца не изучена. Сам он изучал финслерову геометрию. И постоянно в процессе нашего разговора возглашал: "должна быть свобода версий!" вот уж воистину либерал и демократ, в немже льсти несть.

[info]flying_bear

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

September 25 2011, 15:51:49 UTC 8 months ago

А что Риман и/или Гаусс прямо так и говорили, типа, "геометрия физического мира" == "поведение световых лучей в однородной среде" (пытаюсь придумать термины, которые были бы понятны Гауссу)?

[info]flying_bear

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

Deleted comment

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]shkrobius

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]shkrobius

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]xaxam

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]dyak

8 months ago

[info]buddha239

8 months ago

[info]flying_bear

8 months ago

[info]praeinant

September 26 2011, 07:33:10 UTC 8 months ago

Математик Пуанкаре работал как физик
Если тут на ситуацию посмотреть в более общем плане, то '' Математик Пуанкаре работал как физик'' от физики Статика (http://ivanov-petrov.livejournal.com/1685084.html#comments ).
А вот если на эту (пока не придумается ситуация, в которой ожидаемый эффект порядка 100%) ситуацию посмотреть с математической логикой через физику Динамики (развития/движения и т.д.), то та абсолютная скорость в ТО окажется ''бредово'' маленькой, так как тут она несоизмеримо больше, т.е. она такая большая, что мнимый обьект движущийся с такой скоростью есть постоянно везде (в статике). Вот эту абсолютность (абсолютной скорости) математически превзойти уже невозможно.
И раз мы верим что Мир един, то физики Статики и Динамики должны сосуществовать ''мирно'', т.е. не взаимно исключать одна другую, а пополнять одна другую...
Опровергнута она была только лет через десять после появления СТО, а в то время могла считаться вполне приличной альтернативой.
Может тут стоило как-то спонтанно (или нет)(в своем ''дворе'' или нет) набросить рейтинг моментов где что-то настоящее, когда-то может стать уже ''неприличной альтернативой''...

А так '' Зачем же непременно спорить, если можно просто поговорить?''...

[info]p_a_s_h_a

September 25 2011, 15:58:23 UTC 8 months ago

Вот у меня возникли тоже "наивные вопросы":
  • Как измеряют скорость «быстрых нейтронов»? Действительно ли измеряют саму скорость, или все-таки измеряют импульс, а потом получают скорость исходя из импульса, массы покоя и преобразований Лоренца?

  • Проводили ли когда-нибудь такой эксперимент:

    1. Несколько раз разгоняем что-либо до субрелятивистских  скоростей

    2. Меряем поточнее и скорость и импульс

    3. Строим  по результатам измерений кривую зависимости скорости от импульса, подбираем x, который даст найболее точные результаты при подстановке x в "1 / корень(1 - v2/x2)"

    4. Сравниваем x со скоростью света (той, которая измерена опытным путем)

    5. ?



  • [info]flying_bear

    September 25 2011, 16:04:00 UTC 8 months ago

    Конечно, много раз проводили. Были нашумевшие опыты Кауфмана, которые, вроде бы, показали отклонения от релятивистской формулы. Потом оказались ошибочными.

    Сейчас уже поздно пить боржом. Существует колоссальное количество огромных машин, всевозможные ускорители, коллайдеры, лазеры на свободных электронах, синхротроны... Все они спроектированы исходя из законов релятивистской динамики. Все работают как предполагается. Это уже такой массив подтверждений...

    Плюс, конечно, релятивистские эффекты в спектрах атомов, например, атома водорода. Плюс предсказания квантовой электродинамики, основанной на СТО и совпадающей с экспериментом с умопомрачительной точностью.

    [info]p_a_s_h_a

    September 25 2011, 16:19:07 UTC 8 months ago

    То есть, то, что любая электромагнитная волна, в вакууме который можно получить в земных условиях, или межзвездном пространстве движется не со скоростью (1-ничтожно малая величина)*с, а именно с "чистой" с - подтверждено?

    [info]flying_bear

    September 25 2011, 16:59:55 UTC 8 months ago

    Скорость, с которой она движется, по определению есть c. В чем вопрос? Откуда мы знаем, что эта скорость одна и та же для всех электромагнитных волн, то есть, не зависит от частоты? В среде, кстати, зависит (дисперсия), отсюда всякие красивые цвета радуги, и т.п. Или что-то другое?

    [info]p_a_s_h_a

    8 months ago

    [info]flying_bear

    8 months ago

    [info]3d-camper.blogspot.com

    September 25 2011, 16:14:11 UTC 8 months ago

    "Я просто хочу сказать, что эксперименты, основанные на небольших численных расхождениях, крайне ненадежны и неубедительны." Это действительно самый важный критерий, именно качественно показать наличие эффекта.
    А вообще как Вы относитесь к тому, что неспециалисты (непризнанные) в ОТО и СТО (но хорошие специалисты по своей тематике) начинают заниматься этой теорией. Например вот таким образом: http://bourabai.narod.ru/shtyrkov/thesises.pdf (отсюда http://bourabai.narod.ru/shtyrkov/publications.htm). Я сам не специалист в этой области и не теоретик, лично для меня вникать в это достаточно тяжело и занимает много времени, но все-таки, в сухом остатке, как эту деятельность можно воспринимать?

    [info]flying_bear

    September 25 2011, 17:06:13 UTC 8 months ago

    > Я сам не специалист в этой области и не теоретик, лично для меня вникать в это достаточно тяжело и занимает много времени, но все-таки, в сухом остатке, как эту деятельность можно воспринимать?

    Ничего не могу сказать. Текст по ссылке слишком короткий и непонятный, а искать более подробные работы этого автора и изучать их, просто чтоб поддержать разговор в ЖЖшной дискуссии... У меня, к огромному сожалению, нет времени на внимательное чтение всех статей даже по моей узкой специальности, опубликованных в относительно надежных рецензируемых журналах.

    Извините.

    [info]3d-camper.blogspot.com

    September 25 2011, 17:55:36 UTC 8 months ago

    Не надо извинений. Я не обижаюсь на нормальную реакцию :) Вопрос на самом деле очень сложный, чтобы вот так нахрапом дать на него ответ. Люди зачастую не вникая в детали того или иного раздела науки начинают выдавать свои суждения. В работе описан некий эксперимент якобы подтверждающий существование эфира, но описан он действительно непонятно.

    [info]shkrobius

    September 25 2011, 22:09:25 UTC 8 months ago

    There is an interesting book called "The golem: what you should know about science" By Harry M. Collins, Trevor J. Pinch
    http://books.google.com/books?id=ijtA0JLYlooC&pg=PA29&lpg=PA29&dq=edward+morley+the+golem&source=bl&ots=o--n9Eb7kS&sig=KflmgC05croZYCVUsZxWDJzYwVg&hl=en&ei=M6F_TsjdDLDfsQKBrbEW&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CDMQ6AEwAw#v=onepage&q&f=false

    that tells the follow-up story of Edward Morley. When Michelson left, Morley kept on redoing "his" experiment (Michelson did not do the actual experiment, he only planned it). So he and Miller (who succeeded Michelson in his position) repeated this experiment several times over with null result. They hypothesized that the setup should be put high up the mountain, where the drug of the aether is stronger. The first time they put it 300 ft, found nothing. Then they put it 6000 ft up and found the effect of about 10% of the predicted one. Between 1920 and 1924 Miller was rebuilding setups and consistently reproducing this effect. In truth, until 1928, the MM type experiments produced very dubious results. Miller made excellent defence of his results, because his was the only setup in glass housing. His point was that conductive, metal housing used by the others to control temperature shields the aether. Had anyone vested any trust in MM and MM followups in the early 1900s, we would not get relativity in the first place. The experiment presumed many simplifying assumptions about the orbital flow of aether and its interaction with the setup; shooting down more complicated scenarios took another 30 years. The experiment did not matter at all, and E. was fully justified in ignoring it. In any case, MM experiment did not exclude relativistic aether.

    [info]flying_bear

    September 25 2011, 22:16:02 UTC 8 months ago

    Да, я знаю. В частности, в статье Холтона, которую я так расхваливаю (и мне на самом деле очень нравится этот автор), об этом сказано. И специально обсуждается вопрос о трудностях с выдерживанием постоянной температуры в такого типа экспериментах (как утверждается, впервые на это обратил внимание еще Гельмгольц, с которым обсуждались ранние попытки обнаружить эфирный ветер).

    Забавно, что та же история (с неучтенной вначале ролью тепловых эффектов) повторилась в 60-е с опытами Паунда и Ребки по проверке уже ОТО в земных условиях с помощью эффекта Мессбауэра.

    [info]shkrobius

    September 25 2011, 23:51:56 UTC 8 months ago

    I see. Thank you for suggesting this review.
    Create an Account
    Forgot your login or password?
    Facebook Twitter More login options
    English • Español • Deutsch • Русский…