– 1, which would be 4 hours, and this added to the other time equals 6.4 instead of 6 hours.
Summary
Обзор
| 1 | {146} The velocity of light is so enormously greater than anything with which we are accustomed to deal that the mind has some little difficulty in grasping it. | Скорость распространения света несравненно больше какой-либо из тех скоростей, с которыми мы привыкли встречаться и притом в такой мере, что самое представление о ней с трудом воспринимается. |
| 2 | A bullet travels at the rate of approximately half a mile a second. | Ружейная пуля летит со скоростью примерно 800 м в секунду. |
| 3 | Sound, in a steel wire, travels at the rate of three miles a second. | Звук распространяется по стальной проволоке со скоростью около 5 км в секунду. |
| 4 | From this — if we agree to except the velocities of the heavenly bodies — there is no intermediate step to the velocity of light, which is about 186,000 miles a second. | Если мы оставим в стороне вопрос о скоростях движения небесных светил, то оказывается, что между упомянутыми примерами скоростей и скоростью света, которая равна приблизительно 300 000 км в секунду, не существует промежуточных звеньев. |
| 5 | We can, perhaps, give a better idea of this velocity by saying that light will travel around the world seven times between two ticks of a clock.
|
Мы можем дать более ясное понятие о скорости света, если заметим, что в течение времени между двумя ударами маятника стенных часов, отбивающего секунды, свет может обойти 7 раз вокруг Земли. |
| 6 | ||
| 7 | Now, the velocity of wave propagation can be seen, without the aid of any mathematical analysis, to depend on the elasticity of the medium and its density; for we can see that if a medium is highly elastic the disturbance would be propagated at a great speed. | Не прибегая к каким-либо математическим вычислениям, мы можем понять, что скорость распространения волн в какой-либо среде зависит от упругости и от плотности этой среды, и что в весьма упругой среде пертурбация распространяется особенно быстро. |
| 8 | Also, if the medium is dense the propagation would be slower than if it were rare. | Далее оказывается, что распространение в плотной среде происходит медленнее, чем в разреженной. |
| 9 | It can easily be shown that if the elasticity were represented by E, and the density by D, the velocity would be represented by the square root of E divided by D. | Обозначим упругость через Е, а плотность через D; можно доказать, что скорость будет пропорциональна корню квадратному из отношения Е/D. |
| 10 | So that, if the density of the medium which propagates light waves were as great as the density of steel, the elasticity, since the velocity of light is some 60,000 times as great as that of the propagation of sound in a steel wire, must be 60,000 squared times as great as the elasticity of steel. | Итак, если плотность среды, в которой распространяются световые волны, равна плотности стали, то ее упругость должна быть в 60 000×60 000 раз больше упругости стали, так как скорость света примерно в 60 000 раз больше скорости распространения звука по стальной проволоке. |
| 11 | Thus, this medium which propagates light vibrations would have to have an elasticity of the order of 3,600,000,000 times the elasticity of steel. | Таким образом, среда, в которой распространяется свет, должна обладать упругостью, величина которой была бы порядка упругости стали, помноженной на 3 600 000 000. |
| 12 | Or, if the elasticity of the medium were the same {147} as that of steel, the density would have to be 3,600,000,000 times as small as that of steel, that is to say, roughly speaking, about 50,000 times as small as the density of hydrogen, the lightest known gas. | Если, наоборот, упругость этой среды равняется упругости стали, то первая среда должна обладать плотностью, которая в 3 600 000 000 раз меньше плотности стали, т. е., примерно, в 50 000 раз меньше плотности водорода, который представляет самый легкий из всех известных нам газов. |
| 13 | Evidently, then, a medium which propagates vibrations with such an enormous velocity must have an enormously high elasticity or abnormally low density. | Очевидно, среда, в которой колебания распространяются с такой огромной быстротой, должна обладать либо необыкновенно большой упругостью, либо чрезвычайно малой плотностью. |
| 14 | In any case, its properties would be of an entirely different order from the properties of the substances with which we are accustomed to deal, so that it belongs in a category by itself.
|
Во всяком случае, ее свойства выражаются величинами совершенно другого порядка, чем свойства тех веществ, с которыми нам обыкновенно приходится иметь дело, так что эта среда представляет из себя нечто, стоящее совершенно особняком. |
| 15 | ||
| 16 | Another course of reasoning which leads to this same conclusion — namely, that this medium is not any ordinary form of matter, such as air or gas or steel — is the following: Sound is produced by a bell under a receiver of an air pump. | Другой ряд соображений, также приводящий к заключению, что эта среда не аналогична обыкновенной материи, каковыми являются, например, воздух, светильный газ или сталь, заключается в следующем: положим, что колокольчик, повешенный под колоколом воздушного насоса, производит звук. |
| 17 | When the air has the same density inside the receiver as outside, the sound reaches the ear of an observer without difficulty. | Если воздух, находящийся под колоколом, обладает той же плотностью, что и вне колокола, то звук почти безо всяких препятствий достигает слуха наблюдателя. |
| 18 | But when the air is gradually pumped out of the receiver, the sound becomes fainter and fainter until it ceases entirely. | Но если мы станем выкачивать воздух из-под колокола, то звук начнет ослабевать и, наконец, совершенно прекратится. |
| 19 | If the same thing were true of light, and we exhausted a vessel in which a source of light — an incandescent lamp, for example — had been placed, then, after a certain degree of exhaustion was reached, we ought to see the light less clearly than before. | Если бы то же самое относилось также и к свету и мы стали бы выкачивать воздух из сосуда, в котором помещен источник света, например, лампочка накаливания, то, по достижении известной степени разреженности воздуха, мы стали бы видеть источник света менее ясно, чем вначале. |
| 20 | We know, however, that the contrary is the case, i. e., that the light is actually brighter and clearer when the exhaustion of the receiver has been carried to the highest possible degree. | Между тем мы знаем, что наблюдается как раз противоположное, т. е. свет в действительности становится ярче и отчетливее, если по возможности сильно выкачивается воздух из-под колокола. |
| 21 | The probabilities are enormously against the conclusion that light is transmitted by the very small quantity of residual gas. | Все это говорит с огромной вероятностью против предположения, что свет передается при помощи весьма небольшого оставшегося под колоколом количества газа. |
| 22 | There are other theoretical reasons, into which we will not enter. | Против этого говорят и другия теоретические рассуждения, которых мы здесь не будем касаться. |
| 23 | ||
| 24 | Whatever the process of reasoning, we are led to the same result. | Безразлично, какими бы рассуждениями мы ни пользовались, они всегда приводят нас к тому же самому заключению. |
| 25 | We know that light vibrations are transverse to the direction of propagation, while sound vibrations are in the direction of propagation. | Мы знаем, что колебания света происходят поперечно к направлению, в котором они распространяются, между тем как звуковые колебания происходят в направлении самого распространения. |
| 26 | We know also that in the case of a solid body transverse vibrations can be readily {148} transmitted. | Далее, мы знаем, что поперечные колебания легко распространяются в твердом теле. |
| 27 | Thus, if we have a long cylindrical rod and we give one end of it a twist, the twist will travel along from one end to the other. | Если мы, например, подвергнем кручению один конец длинного цилиндрического стержня, то это кручение переходит от одного конца другому. |
| 28 | If the medium, instead of being a solid rod, were a tube of liquid, and were twisted at one end, there would be no corresponding transmission of the twist to the other end, for a liquid cannot transmit a torsional strain. | Если бы среда представляла не твердый стержень, но столб жидкости, наполняющей трубку, и мы стали бы закручивать этот столб с одного конца, то кручение не могло бы быть передано другому концу, так как жидкость не может передавать кручения. |
| 29 | Hence this reasoning leads to the conclusion that if the medium which propagates light vibrations has the properties of ordinary matter, it must be considered to be an elastic solid rather than a fluid. | Итак, это рассуждение приводит к результату, что, если среда, передающая световые колебания, вообще обладает свойствами обыкновенной материи, то мы должны рассматривать ее не как жидкость, но скорее как упругое твердое тело. |
| 30 | ||
| 31 | This conclusion was considered one of the most formidable objections to the undulatory theory that light consists of waves. | Этот вывод считался за одно из серьезнейших возражений против теории колебаний, допускающей, что сущность света заключается в волнах, распространяющихся в некоторой среде. |
| 32 | For this medium, notwithstanding the necessity for the assumption that it has the properties of a solid, must yet be of such a nature as to offer little resistance to the motion of a body through it. | Дело в том, что этой среде, с одной стороны, необходимо приписать свойства твердого тела, а, с другой стороны, нам приходится допустить, что она почти не сопротивляется движению какого-либо находящегося в ней тела. |
| 33 | Take, for example, the motion of the planets around the sun. | Обратимся, для примера, к движению планет вокруг Солнца. |
| 34 | The resistance of the medium is so small that the earth has been traveling around the sun millions of years without any appreciable increase in the length of the year. | Сопротивление среды настолько незначительно, что Земля в течение миллионов лет вращается вокруг Солнца без заметного увеличения продолжительности года. |
| 35 | Even the vastly lighter and more attenuated comets return to the same point periodically, and the time of such periodical returns has been carefully noted from the earliest historical times, and yet no appreciable increase in it has been detected. | Даже кометы, состоящие из несравненно более легкого и разреженного вещества, периодически возвращаются в одно и то же место; времена этого периодического возвращения тщательно записывались с древнейших исторических времен, причем не обнаружилось изменения этого периода. |
| 36 | We are thus confronted with the apparent inconsistency of a solid body which must at the same time possess in such a marked degree the properties of a perfect fluid as to offer no appreciable resistance to the motion of bodies so very light and extended as the comets. | Перед нами, таким образом, возникает противоречие, которое заключается в том, что вещество, обладающее свойствами твердого тела, в столь высокой степени обладает свойствами идеальной жидкости (в таковой нет внутренного трения), что не обнаруживает заметного сопротивления движению таких чрезвычайно легких и обширных тел, как кометы. |
| 37 | We are, however, not without analogies, for, as was stated in the first lecture, substances such as shoemaker’s wax show the properties of an elastic solid when reacting against rapid motions, but act like a liquid under pressures.
|
Однако, как уже было упомянуто в первой лекции, существуют аналогии таким веществам, так как тела, подобные сапожному вару, реагируя на быстрые движения, обнаруживают свойства твердого тела, но под влиянием непрерывно действующего слабого давления проявляют себя, как жидкости. |
| 38 | ||
| 39 | In the case of shoemakers wax both of these contradictory {149} properties are very imperfectly realized, but we can argue from this fact that the medium which we are considering might have the various properties which it must possess in an enormously exaggerated degree. | В случае сапожного вара эти как бы исключающие друг друга свойства выражены весьма несовершенно; но из факта их существования мы можем заключить, что среда, которую мы рассматриваем, и которая обладает этими различными свойствами в чрезвычайно увеличенной степени, все-таки может существовать. |
| 40 | It is, at any rate, not at all inconceivable that such a medium should at the same time possess both properties. | Во всяком случае, нельзя считать абсолютно невозможным, чтобы некоторая среда одновременно обладала рассмотренными двумя свойствами, [т. е. с огромной скоростью передавала поперечные колебания и не сопротивлялась заметно движению в ней тел]. |
| 41 | We know that the air itself does not possess such properties, and that no matter which we know possesses them in sufficient degree to account for the propagation of light. | Мы знаем, что воздух не обнаруживает этих свойств, и ни одна известная нам материя не обладает ими в достаточной степени, чтобы объяснить распространение света. |
| 42 | Hence the conclusion that light vibrations are not propagated by ordinary matter, but by something else. | Отсюда следует, что световые колебания передаются не при посредстве обыкновенной материи, но при посредстве чего-то иного. |
| 43 | Cogent as these three lines of reasoning may be, it is undoubtedly true that they do not always carry conviction. | Хотя эти рассуждения и вполне строги, все же приходится признать, что они не вполне убедительны. |
| 44 | There is, so far as I am aware, no process of reasoning upon this subject which leads to a result which is free from objection and absolutely conclusive. | Насколько я могу судить, не существует такого ряда умозаключений, который в этом вопросе приводил бы к выводу, безусловно, строгому и вполне убедительному. |
| 45 | ||
| 46 | But these are not the only paradoxes connected with the medium which transmits light. | Но это не единственные парадоксы, которые присущи среде, передающей свет. |
| 47 | There was an observation made by Bradley a great many years ago, for quite another purpose. | Много лет тому назад Брадлей, занимаясь совершенно другим вопросом, производил наблюдения над звездами. |
| 48 | He found that when we observe the position of a star by means of the telescope, the star seems shifted from its actual position, by a certain small angle called the angle of aberration. | При этом он нашел, что, если наблюдать звезду при помощи зрительной трубы, то замечается кажущееся смещение звезды из ее настоящего положения на небольшой угол, называемый углом аберрации. |
| 49 | He attributed this effect to the motion of the earth in its orbit, and gave an explanation of the phenomenon which is based on the corpuscular theory and is apparently very simple. | Брадлей приписал это явление движению Земли по ее орбите и дал его объяснение, которое опирается на корпускулярную теорию света и представляется весьма простым. |
| 50 | We will give this explanation, notwithstanding the fact that we know the corpuscular theory to be erroneous. | Мы приведем здесь это объяснение, хотя нам известно, что корпускулярная теория неправильна. |
| 51 | ||
| 52 | Let us suppose a raindrop to be falling vertically and an observer to be carrying, say, a gun, the barrel being as nearly vertical as he can hold it. | Предположим, что дождевая капля падает вертикально; наблюдатель имеет в руках, скажем, ружье, которое он держит по возможности вертикально. |
| 53 | If the observer is not moving and the raindrop falls in the center of the upper end of the barrel, it will fall centrally through the lower end. | Если наблюдатель стоит неподвижно, и капля падает в середину верхнего отверстия ствола, то она упадет как раз на середину его нижнего основания. |
| 54 | Suppose, however, that the observer is in motion {150} in the direction bd (Fig. 104); the raindrop will still fall exactly vertically, but if the gun advances laterally while the raindrop is within the barrel, it strikes against the side. | Если наблюдатель движется в направлении bd (рис. 104), то капля все-таки будет падать строго вертикально; но, когда ружье, во время движения капли внутри ствола, перемещается в сторону, то капля попадет на стенку ствола. |
| 55 | |
|
| 56 | Fig. 104 | рис. 104 |
| 57 | In order to make the raindrop move centrally along the axis of the barrel, it is evidently necessary to incline the gun at an angle such as bad. | Для того чтобы капля падала вдоль оси ствола, очевидно, необходимо наклонить ось ружья под некоторым углом bad. |
| 58 | The gun barrel is now pointing, apparently, in the wrong direction, by an angle whose tangent is the ratio of the velocity of the observer to the velocity of the raindrop. | Теперь ствол ружья имеет как бы неправильное направление, а именно его ось составляет с вертикалью угол, тангенс которого равен отношению скорости наблюдателя к скорости падения дождевых капель. [Легко понять отсюда объяснение аберрации звезд, если исходить из теории истечения, т. е. из Ньютоновской корпускулярной теории света.] |
| 59 | ||
| 60 | According to the undulatory theory, the explanation is a trifle more complex; but it can easily be seen that, if the medium we are considering is motionless and the gun barrel represents a telescope, and the waves from the star are moving in the direction ad, they will be concentrated at a point which is in the axis of the telescope, unless the latter is in motion. | По теории колебаний объяснение оказывается значительно более сложным. Однако, легко согласиться со следующим: если рассматриваемая нами среда неподвижна, а ружье заменено зрительной трубой, причем световые волны распространяются в направлении ad, то они соединяются в одной точке, лежащей на оси трубы, если последняя остается неподвижной. |
| 61 | But if the earth carrying the telescope is moving with a velocity something like twenty miles a second, and we are observing the stars in a direction approximately at right angles to the direction of that motion, the light from the star will not come to a focus on the axis of the telescope, but will form an image in a new position, so that the telescope appears to be pointing in the wrong direction. | Но если Земля, на которой находится труба, движется со скоростью, примерно, 32 км в секунду, и если нам приходится наблюдать звезды в направлении, которое приблизительно перпендикулярно к движению Земли, то исходящие от звезды лучи, вместо того, чтобы соединиться в точке на оси рефрактора, дадут изображение в другом месте фокальной плоскости объектива, как будто ось зрительной трубы установлена не в том направлении, в котором находится звезда. |
| 62 | In order to bring the image on the axis of the instrument, we must turn the telescope from its position through an angle whose tangent is the ratio of the velocity of the earth in its orbit to the velocity of light. | Для того, чтобы привести изображение в точку, лежащую на оси трубы, [т. е. в точку пересечения нитей окулярного микрометра], мы должны повернуть рефрактор на угол, тангенс которого равен отношению скорости движения Земли по ее орбите к скорости света. |
| 63 | The velocity of light is, as before stated, 186,000 miles a second — 200,000 in round numbers — and the velocity of the earth in its orbit is roughly twenty miles a second. | Как уже было сказано, скорость света равна 300 000 км в секунду, а скорость движения Земли по ее орбите — приблизительно 30 км в секунду. |
| 64 | Hence the tangent of the angle of aberration would bo measured by the ratio of 1 to 10,000. | Отсюда получаем тангенс угла аберрации, примерно, в 1:10000. |
| 65 | {151} More accurately, this angle is 20″.445. | Этот угол с бо́льшим приближением равен 20,445″. |
| 66 | The limit of accuracy of the telescope, as was pointed out in several of the preceding lectures, is about one-tenth of a second; but, by repeating these measurements under a great many variations in the conditions of the problem, this limit may be passed, and it is practically certain that this number is correct to the second decimal place. | Как мы видели в предыдущих лекциях, предел точности результатов, добытых при помощи зрительной трубы, определяется приблизительно 0,1 секунды; повторяя измерения и меняя условия, при которых они выполняются, можно перейти этот предел; поэтому мы практически можем быть уверены, что полученное число правильно до второй десятичной. |
| 67 | ||
| 68 | When this variation in the apparent position of the stars was discovered, it was accounted for correctly by the assumption that light travels with a finite velocity, and that, by measuring the angle of aberration, and knowing the speed of the earth in its orbit, the velocity of light could be found. | Когда было открыто изменение видимого положения звезд, его правильно объяснили на основании предположения, что свет движется с конечной скоростью и что, измерив угол аберрации и зная скорость движения Земли, можно вычислить скорость распространения света. |
| 69 | This velocity has since been determined much more accurately by experimental means, so that now we use the velocity of light to deduce the velocity of the earth and the radius of its orbit. | С тех пор эта скорость была значительно точнее определена путем непосредственных опытов, так что мы ныне пользуемся хорошо известной нам скоростью света для определения скорости Земли и радиуса ее орбиты. |
| 70 | ||
| 71 | The objection to this explanation was, however, raised that if this angle were the ratio of the velocity of the earth in its orbit to the velocity of light, and if we filled a telescope with water, in which the velocity of light is known to be only three-fourths of what it is in air, it would take one and one-third times as long for the light to pass from the center of the objective to the cross-wires, and hence we ought to observe, not the actual angle of aberration, but one which should be one-third greater. | Но против вышеприведенного объяснения было высказано следующее возражение: если бы угол аберрации действительно определялся отношением скорости Земли к скорости света, и если бы мы наполнили зрительную трубу водой, в которой скорость распространения света равна 3/4 скорости в воздухе, то свет проходил бы путь от центра объектива до пересечения нитей в четыре трети (11/3) раза дольше, чем в воздухе, и мы должны были бы наблюдать, вместо действительного угла аберрации, угол, который на 1/3 больше его. |
| 72 | The experiment was actually tried. | Такой опыт действительно был произведен. |
| 73 | A telescope was filled with water, and observations on various stars were continued throughout the greater part of the year, with the result that almost exactly the same value was found for the angle of aberration. | Зрительную трубу наполнили водой и в продолжение почти целого года наблюдали различные звезды, причем оказалось, что для угла аберрации была найдена почти с точностью прежняя величина. |
| 74 | ||
| 75 | This result was considered a very serious objection to the undulatory theory until an explanation was found by Fresnel. | Этот результат рассматривался, как веское доказательство несправедливости волнообразной теории света, до тех пор, пока Френель не нашел его объяснения. |
| 76 | He proposed that we consider that the medium which transmits the light vibrations is carried along by the motion of the water in the telescope in the direction of the motion of the {152} earth around the sun. | Френель предложил допустить, что вследствие движения воды, находящейся в зрительной трубе, среда, передающая световые волны, увлекается вместе с водой по направлению движения Земли вокруг Солнца. |
| 77 | Now, if the light waves were carried along with the full velocity of the earth in its orbit, we should be in the same difficulty, or in a more serious difficulty, than before. | Если бы световые волны увлекались со скоростью, равной скорости движения Земли по ее орбите, то мы встретили бы такое же затруднение, как и раньше, или даже еще более серьезное, [ибо тогда никакой аберрации не существовало бы вовсе]. |
| 78 | Fresnel, however, made the further supposition that the velocity of the carrying along of the light waves by the motion of the medium was less than the actual velocity of the medium itself, by a quantity which depended on the index of refraction of the substance. | Но Френель предположил, что скорость увлечения световых волн движущейся средой меньше скорости фактического движения среды на величину, зависящую от коэффициента преломления среды, т. е. вещества, ее заполняющего. |
| 79 | In the case of water the value of this factor is seven-sixteenths. | Для воды эта величина составляет 7/16. [По теории Френеля, скорость, с которой увлекается свет, распространяющийся в движущейся среде, меньше скорости движения среды в отношении (n2 − 1):n2, где n — показатель преломления лучей. Для воды можно принять n = 4/3; тогда (n2 − 1):n2 = 7/16.] |
| 80 | ||
| 81 | This, at first sight, seems a rather forced explanation; indeed, at the time it was proposed it was treated with considerable incredulity. | На первый взгляд такое объяснение представляется весьма искусственным или натянутым; и действительно, когда оно было предложено, его встречали сначала с большим недоверием. |
| 82 | An experiment was made by Fizeau, however, to test the point — in my opinion one of the most ingenious experiments that have ever been attempted in the whole domain of physics. | Между тем Физо (Fizeau) предпринял попытку проверить справедливость этого допущения, и я считаю произведенный им опыт за один из самых остроумных, когда-либо произведенных в области физики. |
| 83 | The problem is to find the increase in the velocity of light due to a motion of the medium. | Задача состояла в том, чтобы определить увеличение скорости света, вызванное движением среды, в которой он распространяется. |
| 84 | We have an analogous problem in the case of sound, but in this case it is a very much simpler matter. | В случае звука мы встречаем аналогичную задачу, но здесь решение ее представляется значительно более простым. |
| 85 | We know by actual experiment, as we should infer without experiment, that the velocity of sound is increased by the velocity of a wind which carries the air in the same direction, or diminished if the wind moves in the opposite direction. | На основании опытов мы знаем, и могли бы даже заключить и безо всяких опытов, что, если воздух движется в направлении распространения звука, то скорость звуковых волн увеличивается на скорость ветра и уменьшается на ту же величину, когда ветер дует в сторону, противоположную распространению звука. |
| 86 | But in the case of light waves the velocity is so enormously great that it would seem, at first sight, altogether out of the question to compare it with any velocity which we might be able to obtain in a transparent medium such as water or glass. | Но световые волны движутся с такой громадной скоростью, что на первый взгляд кажется невозможным сравнить ее с какой-либо другой скоростью, которую мы можем вызвать в прозрачной среде, — например, в воде или в стекле. |
| 87 | The problem consists in finding the change in the velocity of light produced by the greatest velocity we can get — about twenty feet a second — in a column of water through which light waves pass. | Задача заключается в том, чтобы определить изменение скорости света, проходящего через водяной столб, вызываемое самой большой скоростью, которую практически можно придать этому столбу, т. е. скоростью, примерно, в 6 м в секунду. |
| 88 | We thus have to find a difference of the order of twenty feet in 186,000 miles, i. e., of one part in 50,000,000. | Таким образом, мы должны определить величину порядка отношения 6 м к 300 000 000 м., т. е. 1:50 000 000. |
| 89 | Besides, we can get only a relatively small column of water to pass light through and still see the light when it returns. | Кроме того, мы должны пропускать свет через сравнительно короткий столб воды, для того, чтобы можно было видеть его после его выхода из этого столба. |
| 90 | ||
| 91 | {153} The difficulty is met, however, by taking advantage of the excessive minuteness of light waves themselves. | Можно преодолеть затруднение, пользуясь чрезвычайной малостью световых волн, т. е. прибегая к интерференционному способу. |
| 92 | This double length of the water column is something like forty feet. | Двойная длина водяного столба равна, примерно, 12 м, |
| 93 | In this forty feet there are, in round numbers, 14,000,000 waves. | на которые приходятся около 14 000 000 волн. |
| 94 | Hence the difference due to a velocity of twenty feet per second, which is the velocity of the water current, would produce a displacement of the interference fringes (produced by two beams, one of which passes down the column and the other up the column of the moving liquid) of about one-half a fringe, which corresponds to a difference of one-half a light wave in the paths. | Поэтому вызванная скоростью воды (6 м в секунду) разность хода дает смещение интерференционных полос (вызываемых двумя лучами, которые распространяются рядом в противоположных направлениях), примерно, на пол-полосы, что соответствует разности хода, равной половине волны. |
| 95 | Reversing the water current should produce a shifting of one-half a fringe in the opposite direction, so that the total shifting would actually be of the order of one interference fringe. | Движение воды в обратную сторону вызвало бы смещение полос на пол-полосы в противоположном направлении, так что общее смещение полос, фактически наблюдаемое при перемене направления движения воды, порядка величины одной интерференционной полосы. |
| 96 | But we can easily observe one-tenth of a fringe, or in some cases even less than that. | Но мы легко можем наблюдать смещение в 1/10 полосы, а при благоприятных условиях даже еще меньшую величину. |
| 97 | Now, one fringe would be the displacement if water is the medium which transmits the light waves. | Если бы среда, передающая световые волны, была водой, то смещение равнялось бы ширине одной полосы. |
| 98 | But this other medium we have been talking about moves, according to Fresnel, with a smaller velocity than the water, and the ratio of the velocity of the medium to the velocity of the water should be a particular fraction, namely, seven-sixteenths. | Но та другая среда, о которой мы говорили выше, движется, по мнению Френеля, с меньшею скоростью, чем вода, и отношение скорости среды к скорости воды равняется определенной, легко вычисляемой дроби, а именно 7/16. |
| 99 | In other words, then, instead of the whole fringe we ought to get a displacement of seven- sixteenths of a fringe by the reversal of the water current. | Другими словами, при перемене направления движения воды, мы должны получить перемещение не на целую полосу, но лишь на 7/16 полосы. |
| 100 | The experiment was actually tried by Fizeau, and the result was that the fringes were shifted by a quantity less than they should have been if water had been the medium; and hence we conclude that the water was not the medium which carried the vibrations. | Физо действительно произвел такой опыт, причем оказалось, что полосы были смещены на меньшую величину, чем следовало ожидать в случае, если бы средой была сама вода; отсюда мы заключаем, что не вода представляла ту среду, вместе с которой увлекались световые колебания. |
| 101 | ||
| 102 | The arrangement of the apparatus which was used in the experiment is shown in Fig. 105. | Устройство прибора, служившого для этого опыта, показано на рис. 105. |
| 103 | |
|
| 104 | Fig. 105 | Рис. 105 |
| 105 | The light starts from a narrow slit S, is rendered parallel by a lens L, and separated into two pencils by apertures in front of the two tubes TT, which carry the column of water. | Лучи, исходящие из узкой щели S, делаются параллельными при помощи линзы и затем разделяются на два пучка, проходящие через трубки Т и Т, содержащие столбы воды. |
| 106 | Both tubes are closed by {154} pieces of the same plane-parallel plate of glass. | Обе трубки закрываются стеклянными пластинками, вырезанными из одной и той же плоскопараллельной пластинки. |
| 107 | The light passes through these two tubes and is brought to a focus by the lens in condition to produce interference fringes. | Пройдя через эти две трубки, лучи затем вновь соединяются при помощи линзы, так что возникают интерференционные полосы. |
| 108 | The apparatus might have been arranged in this way but for the fact that there would be changes in the position of the interference fringes whenever the density or temperature of the medium changed; and, in particular, whenever the current changes direction there would be produced alterations in length and changes in density; and these exceedingly slight differences are quite sufficient to account for any motion of the fringes. | Можно было бы расположить части прибора согласно этому описанию, если бы не происходили смещения интерференционных полос при всяком изменении плотности или температуры среды; в особенности следует опасаться изменения размеров жидких столбов и колебаний плотности при каждом изменении направления водяного потока, и эти весьма малые изменения уже достаточны, чтобы объяснить всякое наблюденное движение полос. |
| 109 | In order to avoid this disturbance, Fresnel had the idea of placing at the focus of the lens the mirror M, so that the two rays return, the one which came through the upper tube going back through the lower, and vice versa for the other ray. | Френелю пришла мысль избежать этих изменений, расположив в фокальной плоскости собирательного стекла зеркало М, вследствие чего оба луча отражаются и притом так, что луч, который движется к М через верхнюю трубку, возвращается через нижнюю и наоборот. |
| 110 | In this way the two rays pass through identical paths and come together at the same point from which they started. | Таким образом, оба луча проходят тождественный путь и снова соединяются в той точке, из которой они вышли. |
| 111 | With this arrangement, if there is any shifting of the fringes, it must be due to the reversal of the change in velocity due to the current of water. | Если при такой установке замечается какое-либо смещение полос, то оно объясняется только изменением скорости распространения лучей вследствие перемены направления течения воды. |
| 112 | For one of the two beams, say the upper one, travels with the current in both tubes; the other, starting at the same point, travels against the current in both tubes. | Дело в том, что один из рассматриваемых двух лучей, — например, верхний, — движется в обеих трубках по направлению движения водяного потока; другой, который исходит из той же точки, распространяется в обеих трубках против направления течения воды. |
| 113 | Upon reversing the direction of the current of water the circumstances are exactly the reverse: the beam which before traveled with the current now travels against it, etc. | При изменении направления водяных потоков луч, распространявшийся вместе с потоком, пойдет против этого направления и наоборот. |
| 114 | The result of the experiment, as before stated, was that there was produced a {155} displacement of less than should have been produced by the motion of the liquid. | Как уже выше было упомянуто, результат опыта показал, что смещение полос меньше, чем оно должно было бы быть, если бы световые волны вполне увлекались движением жидкости. |
| 115 | How much less was not determined. To this extent the experiment was imperfect.
|
Но не было определено, насколько оно меньше, и в этом отношении опыт следует признать несовершенным. |
| 116 | ||
| 117 | On this account, and also for the reason that the experiment was regarded as one of the most important in the entire subject of optics, it seemed to me that it was desirable to repeat it in order to determine, not only the fact that the displacement was less than could be accounted for by the motion of the water, but also, if possible, how much less. | По этой причине, а также потому, что рассмотренный опыт следует признать одним из важнейших во всей оптике, я нашел желательным повторить его не только с целью установления факта, что смещение обладает меньшей величиной, чем та, которая объяснялась бы только движением воды, но и для того, чтобы по возможности измерить, насколько оно меньше. |
| 118 | For this purpose the apparatus was modified in several important points, and is shown in Fig. 106. | Для этой цели я в различных существенных частях изменил прибор так, как показано на рис. 106. |
| 119 | |
|
| 120 | Fig. 106 | Рис. 106 |
| 121 | ||
| 122 | It will be noted that the principle of the interferometer has been used to produce interference fringes of considerable breadth without at the same time reducing the intensity of the light. | Как вы видите, я пользовался принципом интерферометра для того, чтобы получить интерференционные полосы значительной ширины без одновременного уменьшения яркости света. |
| 123 | Otherwise, the experiment is essentially the same as that made by Fizeau. | В остальном опыт был по существу одинаков с опытом, произведенным Физо. |
| 124 | The light starts from a bright flame of ordinary gas light, is rendered parallel by the lens, and then falls on the surface, which divides it into two parts, one reflected and one transmitted. | Свет, исходящий от обыкновенного газового пламени s, делается параллельным при помощи линзы и падает на поверхность пластинки А, которая разделяет лучи на две части; одна часть отражается, другая же проходит через пластинку. |
| 125 | The reflected {156} portion goes down one tube, is reflected twice by the total reflection prism P through the other tube, and passes, after necessary reflection, into the observing telescope. | Отраженные от А и С лучи проходят по одной из трубок (верхней на рис. 106; трубки обозначены схематически), два раза претерпевают полное внутреннее отражение в призме Р, затем возвращаются по другой трубке и после нового отражения от В и А попадают в зрительную трубу О, служащую для наблюдения. |
| 126 | The other ray pursues the contrary path, and we see interference fringes in the telescope as before, but enormously brighter and more definite. | Другой луч проходит путь в обратном направлении sABDECAO, и в зрительной трубе мы видим интерференционные полосы, как и раньше, но в этом случае полосы несравненно ярче и отчетливее. |
| 127 | This arrangement made it possible to make measurements of the displacement of the fringes which were very accurate. | Опыт показал, что такое устройство дает возможность получить весьма точные величины смещения интерференционных полос. |
| 128 | The result of the experiment was that the measured displacement was almost exactly seven-sixteenths of what it would have been had the medium which transmits the light waves moved with the velocity of the water. | В результате оказалось, что измеренное смещение полос, сопровождающее перемену направления течении воды, составило почти с точностью 7/16 той величины, которая была бы получена, если бы среда, передающая световые волны, двигалась со скоростью течения воды. |
| 129 | ||
| 130 | It was at one time proposed to test this problem by utilizing the velocity of the earth in its orbit. | Было предложено решить проблему о влиянии движения среды на скорость света, пользуясь скоростью движения Земли. |
| 131 | Since this velocity is so very much greater than anything we can produce at the earth's surface, it was supposed that such measurements could be made with considerable ease; and they were actually tried in quite a considerable number of different ways and by very eminent men. | Так как эта скорость во много раз больше всякой другой скорости, которую мы можем получить на земной поверхности, то казалось, что подобное измерение можно произвести с расчетом на успех, и оно действительно производилось весьма выдающимися учеными и по целому ряду различных методов. |
| 132 | The fact is, we cannot utilize the velocity of the earth in its orbit for such experiments, for the reason that we have to determine our directions by points outside of the earth, and the only thing we have is the stars, and the stars are displaced by this very element which we want to measure; so the results would be entirely negative. | Однако, оказалось, что мы не можем пользоваться скоростью Земли для нашей цели по той причине, что нам приходится обозначать направление этой скорости, отнеся его к точкам, лежащим вне Земли, а единственными такими точками являются звезды; но видимое положение звезд перемещается по той же причине, которую мы намереваемся измерить; таким образом, можно ожидать только отрицательных результатов. |
| 133 | It was pointed out by Lorentz that it is impossible by any measurements made on the surface of the earth to detect any effect of the earth’s motion. | Лоренц доказал, что нет возможности открыть какое-либо влияние движения Земли при помощи измерений, выполнимых на поверхности Земли. |
| 134 | ||
| 135 | Maxwell considered it possible, theoretically at least, to deal with the square of the ratio of the two velocities; that is, the square of 1/10 000, or 1/100 000 000. | Максвелл считал, по крайней мере, теоретически возможным воспользоваться квадратом отношения между обеими скоростями, т. е. квадратом величины 1/10 000 или, иными словами, дробью 1/100 000 000; [иначе говоря, он надеялся, что окажется возможным измерить такие малые величины, которые пропорциональны квадрату отношения скорости Земли к скорости света (малые величины второго порядка).] |
| 136 | He further indicated that if we made two measurements of the velocity of light, one in the direction in which the earth is travelling in its orbit, and one in a direction at right angles to this, then the time it takes light to pass over the same {157} length of path is greater in the first case than in the second. | Он, далее, показал, что, если произвести два измерения скорости света, одно при распространении света по направлению движения Земли, другое — при распространении света перпендикулярно к этому направлению, то время, в течение которого свет проходит путь одной и той же длины, в первом случае должен быть больше, чем во втором. |
| 137 | ||
| 138 | We can easily appreciate the fact that the time is greater in this case, by considering a man rowing in a boat, first in a smooth pond and then in a river. | Легко понять, почему в первом случае потребуется больше времени; представим себе для этого гребца в лодке и притом сначала на спокойном озере, а затем на реке. |
| 139 | If he rows at the rate of four miles an hour, for example, and the distance between the stations is twelve miles, then it would take him three hours to pull there and three to pull back — six hours in all. | Если он подвигается со скоростью, например, 6 км в час, и если расстояние между станциями равняется 18 км, то ему необходимо 3 часа чтобы проехать это расстояние и 3 часа, чтобы вернуться, т. е. в сумме 6 часов. |
| 140 | This is his time when there is no current. | Но это верно только в том случае, когда в воде нет течения. |
| 141 | If there is a current, suppose at the rate of one mile an hour, then the time it would take to go from one point to the other, would be, not 12 divided by 4, but 12 divided by 4 + 1, i. e., 2.4 hours. | Но если существует течение, скорость которого равна, например, 11/2 км в час, то время, потребное для того, чтобы проехать все расстояние по течению, будет равняться не 18:6, но 18: (6 + 11/2), т. е. 2,4 часам. |
| 142 | In coming back the time would be 12 divided by 4 – 1, which would be 4 hours, and this added to the other time equals 6.4 instead of 6 hours. |
Время, необходимое для обратного пути, т. е. против течения, будет равняться 18: (6 –11/2), т. е. 4 часам, и вместе с первым промежутком времени это составляет 6,4 часа вместо прежних 6 часов. |
| 143 | It takes him longer, then, to pass back and forth when the medium is in motion than when the medium is at rest. | Отсюда видно, что гребцу необходимо больше времени, чтобы проехать все расстояние туда и обратно в том случае, когда среда находится в движении, чем когда она неподвижна). |
| 144 | We can understand, then, that it would take light longer to travel back and forth in the direction of the motion of the earth. | Таким образом, становится понятным, что для распространения света между двумя точками туда и обратно по направлению, совпадающему с направлением движения Земли, требуется больше времени, чем по направлению, к нему перпендикулярному. |
| 145 | The difference in the times is, however, so exceedingly small, being of the order of 1 in 100,000,000, that Maxwell considered it practically hopeless to attempt to detect it. | Однако, разность времен до такой степени мала, — она равна величине порядка 1:100000000, — что Максвелл считал попытку заметить ее практически безнадежной. |
| 146 | ||
| 147 | In spite of this apparently hopeless smallness of the quantities to be observed, it was thought that the minuteness of the light waves might again come to our rescue. | Ввиду чрезвычайной малости подлежащих наблюдению величин, прямое опытное решение этой задачи представлялось безнадежным; но все-таки полагали, что можно добиться результата, если воспользоваться весьма малой величиной световых волн, [т. е. интерференционным способом]. |
| 148 | As a matter of fact, an experiment was devised for detecting this small quantity. | Действительно, был построен прибор, который должен был служить для определения упомянутых, весьма малых величин. |
| 149 | The conditions which the apparatus must fulfil are rather complex. | Условия, которым должен удовлетворять прибор, весьма сложны. |
| 150 | The total distance traveled must be as great as possible, something of the order of one hundred million waves, for example. | Весь пройденный путь должен быть по возможности большим, — например, величины порядка 100000000 волн. |
| 151 | Another condition requires that we be able to interchange the direction without altering the adjustment by even the one hundredth- millionth part. | Другим условием является возможность переменить направление, не изменяя размеров установки даже на 1/100000000. |
| 152 | Further, the apparatus must be absolutely free from vibration. | Далее, прибор должен быть абсолютно свободен от всяких сотрясений. |
| 153 | ||
| 154 | {158} The problem was practically solved by reflecting part of the light back and forth a number of times and then returning it to its starting-point. | Задача практически была решена, причем заставляли одну часть света отражаться несколько раз взад и вперед и затем возвращаться к своей исходной точке. |
| 155 | The other path was at right angles to the first, and over it the light made a similar series of excursions, and was also reflected back to the starting-point. | Путь другой части располагался перпендикулярно к первому, и по этому пути свет также многократно проходил некоторое расстояние взад и вперед и, наконец, отражался к исходной точке. |
| 156 | This starting-point was a separating plane in an interferometer, and the two paths at right angles were the two arms of an interferometer. | При этом исходной точкой, в которой происходило разделение света на две части, [служила отражающая поверхность (плоскость раздела) пластинки интерферометра], а два перпендикулярных друг к другу пути определялись двумя плечами этого прибора. |
| 157 | Notwithstanding the very considerable difference in path, which must involve an exceedingly high order of accuracy in the reflecting surfaces and a constancy of temperature in the air between, it was possible to see fringes and to keep them in position for several hours at a time.
|
Несмотря на очень значительное различие путей и необходимую, вследствие этого, крайнюю точность установки и постоянство температуры воздуха между отражающими поверхностями, все же оказалось возможным не только видеть полосы, но и каждый раз удержать их в заданном положении в течение нескольких часов. |
| 158 | ||
| 159 | These conditions having been fulfilled, the apparatus was mounted on a stone support, about four feet square and one foot thick, and this stone was mounted on a circular disc of wood which floated in a tank of mercury. | После того, как все необходимые условия были выполнены, прибор установили на квадратную каменную плиту, имевшую приблизительно 1,2 м в длину и 30 см в толщину; эта каменная плита, в свою очередь, была положена на круглую деревянную пластину, плавающую в сосуде, наполненном ртутью. |
| 160 | The resistance to motion is thus exceedingly small, so that by a very slight pressure on the circumference the whole could be kept in slow and continuous rotation. | Сопротивление движению при вращении всей системы оказалось при этом настолько малым, что при весьма слабом давлении на край плавающей плиты можно было привести весь прибор в медленное и непрерывное вращение. |
| 161 | It would take, perhaps, five minutes to make one single turn. | Один полный оборот требовал пяти минут времени. |
| 162 | With this slight motion there is practically no oscillation; the observer has to follow around and at intervals to observe whether there is any displacement of the fringes. | Во время этого движения практически не происходит никакого сотрясения; наблюдатель должен идти вместе с прибором и от времени до времени определять, не произошло ли смещения полос. |
| 163 | ||
| 164 | It was found that there was no displacement of the interference fringes, so that the result of the experiment was negative and would, therefore, show that there is still a difficulty in the theory itself; and this difficulty, I may say, has not yet been satisfactorily explained. | Оказалось, что [никакого] смещения интерференционных полос не происходит; таким образом, результат опыта оказался отрицательным, и это могло бы указать, что в самой теории заключается еще какая-то неясность или неполнота, и я должен сказать, что до сих пор не удалось объяснить этого весьма неожиданного обстоятельства. |
| 165 | I am presenting the case, not so much for solution, but as an illustration of the applicability of light waves to new problems.
|
Рассмотренный опыт приведен нами не столько для ознакомления с решением задачи, сколько с целью показать пример применения световых волн для решения вновь возникающих задач. |
| 166 | ||
| 167 | The actual arrangement of the experiment is shown in Fig. 107. | На рис. 107 показано фактическое расположение приборов. |
| 168 | |
|
| 169 | Fig. 107 | Рис. 107 |
| 170 | A lens makes the rays nearly parallel. | Лучи делаются почти параллельными при помощи линзы. |
| 171 | The dividing surface and the two paths are easily recognized. | Легко узнать разделяющую поверхность и два пути лучей. |
| 172 | The telescope was furnished with a micrometer screw to determine {159} the amount of displacement of the fringes, if there were any. | Зрительная труба снабжена микрометрическим винтом для определения величины смещения полос, если оно наступит. |
| 173 | The last mirror is mounted on a slide; so these two paths may be made equal to the necessary degree of accuracy — something of the order of one fifty-thousandth of an inch. | Последнее зеркало установлено на салазках; таким образом можно сделать оба пути равными с точностью приблизительно до 1/2000 мм. |
| 174 | ||
| 175 | Fig. 108 represents the actual apparatus. | На рис. 108 изображен самый прибор. |
| 176 | |
|
| 177 | Fig. 108 | Рис. 108 |
| 178 | The stone and the circular disc of wood supporting the stone in the tank filled with mercury are readily recognized; also the dividing surface and the various mirrors. | И здесь легко узнать каменную плиту и деревянную пластинку, плавающую в сосуде со ртутью, а также разделяющую поверхность и различные зеркала. |
| 179 | ||
| 180 | It was considered that, if this experiment gave a positive result, it would determine the velocity, not merely of the earth in its orbit, but of the earth through the ether. | Предполагали, что в случае, если этот опыт приведет к положительному результату, то он даст возможность определить не только движение Земли по ее пути, но и ее абсолютное движение в эфире. |
| 181 | With good reason it is supposed that the sun and all the planets as well are moving through space at a rate of perhaps twenty miles per second in a certain particular direction. | По различным веским причинам полагают, что Солнце, а за ним и все планеты движутся в определенном направлении через пространство со скоростью, примерно, 30 км. в секунду. |
| 182 | The velocity is not very well determined, and it was hoped that with this experiment we could measure this velocity of the whole solar system through space. | Эта скорость не вполне точно определена, и я надеялся, что при помощи этого опыта мы будем иметь возможность измерить скорость движения всей солнечной системы в пространстве. |
| 183 | Since the result of the experiment was negative, this problem is still demanding a solution. | Но так как результат опыта оказался отрицательным, то эта задача еще ждет своего решения. |
| 184 | ||
| 185 | The experiment is to me historically interesting, because it was for the solution of this problem that the interferometer was devised. | Этот опыт имеет для меня исторический интерес, так как именно для решения указанной задачи был изобретен интерферометр. |
| 186 | I think it will be admitted that the problem, by leading to the invention of the interferometer, more than compensated for the fact that this particular experiment gave a negative result. | Вероятно, всякий согласится, что произведенная нами работа в достаточной степени вознаградила нас за отрицательный результат опыта тем, что привела к изобретению интерферометра. |
| 187 | ||
| 188 | From all that precedes it appears practically certain that there must be a medium whose proper function it is to transmit light waves. | На основании всего изложенного можно считать практически установленным, что существует среда, собственная функция которой состоит в передаче световых волн. |
| 189 | Such a medium is also necessary for the {160} transmission of electrical and magnetic effects. | Такая среда необходима также для передачи электрического и магнитного действий. |
| 190 | Indeed, it is fairly well established that light is an electro-magnetic disturbance, like that due to a discharge from an induction coil or a condenser. | Можно считать достаточно твердо установленным, что свет представляет особый случай электромагнитного возмущения, подобного тому, которое возникает при разряде кондуктора электрической машины или конденсатора. |
| 191 | Such electric waves can be reflected and refracted and polarized, and be made to produce vibrations and other changes, just as the light waves can. | Возникающие при этом электрические лучи [лучи Герца] могут подвергаться отражению, преломлению и поляризации и могут вызвать колебания [электрические, в других проводниках], а также другого рода явления, совершенно аналогично световым волнам. |
| 192 | The only difference between them and the light waves is in the wave length.
|
Единственное различие между электрическими лучами и световыми заключается в длине волн.
|
| 193 | ||
| 194 | This difference may be enormous or quite moderate. | Разница может быть огромной или не особенно большой. |
| 195 | For example, a telegraphic wave, which is practically an electromagnetic disturbance, may be as long as one thousand miles. | Например, волна при беспроволочном телеграфе, которая представляет не что иное, как электромагнитное возмущение, может иметь длину, значительно превышающую 1000 км. |
| 196 | The waves produced by the oscillations of a condenser, like a Leyden jar, may be as short as one hundred feet; the waves produced by a Hertz oscillator may be as short as one-tenth of an inch. | Волны, вызванные колебаниями конденсатора, — например, лейденской банки, — могут иметь длину около 30 м; волны, испускаемые осциллятором Герца, бывают длиной в 2 1/2 мм. |
| 197 | Between this and the longest light wave there is not an enormous gap, for the latter has a length of about one-thousandth of an inch. | Между этими волнами и самыми длинными световыми волнами [невидимыми инфракрасными] нет чрезмерно большого промежутка, так как последние имеют длину в 0,025 мм. |
| 198 | Thus the difference between the {161} Hertz vibrations and the longest light wave is less than the difference between the longest and shortest light waves, for some of the shortest oscillations are only a few millionths of an inch long. | Таким образом, различие между колебаниями Герца и самой длинной световой волны меньше, чем разница между самой длинной и самой короткой световой волной, составляющее для некоторых из самых коротких колебаний только несколько 10-тысячных долей миллиметра в длину. |
| 199 | Doubtless even this gap will soon be bridged over.
|
Несомненно, что и этот промежуток будет вскоре заполнен. |
| 200 | ||
| 201 | The settlement of the fact that light is a magneto-electric oscillation is in no sense an explanation of the nature of light. | Установка факта, что свет есть частный случай электромагнитных колебаний, вовсе не представляет решения вопроса о самой природе света. |
| 202 | It is only a transference of the problem, for the question then arises as to the nature of the medium and of the mechanical actions involved in such a medium which sustains and transmits these electro-magnetic disturbances.
|
Это не что иное, как замена одной проблемы другой, ибо теперь возникает вопрос о природе среды, в которой возникают и передаются эти электромагнитные возмущения, и о тех механических процессах, которые при этом в ней происходят. |
| 203 | ||
| 204 | A suggestion which is very attractive on account of its simplicity is that the ether itself is electricity; a much more probable one is that electricity is an ether strain — that a displacement of the ether is equivalent to an electric current. | Гипотеза, весьма привлекательная по своей простоте, заключается в допущении, что эфир и есть электричество; гораздо более вероятной представляется, однако, другая гипотеза, предполагающая что сущность электричества заключается в натяжении эфира, и что смещение эфира эквивалентно электрическому току. |
| 205 | If this is true, we are returning to our elastic-solid theory. | Если это правильно, то мы возвращаемся к теории твердого упругого тела. |
| 206 | I may quote a statement which Lord Kelvin made in reply to a rather skeptical question as to the existence of a medium about which so very little is supposed to be known. | Я могу привести ответ лорда Кельвина на довольно скептический вопрос относительно существования среды, о которой мы якобы так мало знаем: |
| 207 | The reply was: “Yes, ether is the only form of matter about which we know anything at all.” | «Да, эфир представляет единственную форму материи, о которой мы вообще хоть что-либо знаемъ». |
| 208 | In fact, the moment we begin to inquire into the nature of the ultimate particles of ordinary matter, we are at once enveloped in a sea of conjecture and hypotheses — all of great difficulty and complexity. | Действительно, с того момента, как мы обращаемся к вопросу о сущности малейших частиц обыкновенной материи, мы вступаем в целое море предположений и гипотез, которые все оказываются весьма сложными и запутанными. |
| 209 | ||
| 210 | One of the most promising of these hypotheses is the “ether vortex theory,” which, if true, has the merit of introducing nothing new into the hypotheses already made, but only of specifying the particular form of motion required. | Большой успех сулит «теория эфирных вихрей»; если она только правильна, то она имеет то преимущество, что ею не вводится ничего нового в ранее установленную гипотезу и лишь точнее определяется необходимая особая форма движения, существующего в эфире. |
| 211 | The most natural form of such vortex motions with which to deal is that illustrated by ordinary smoke rings, such as are frequently blown from the stack of a locomotive. | Наиболее естественная форма вихревых движений, с которой нам приходится иметь дело, это та, которая обнаруживается обыкновенными кольцами дыма, нередко вылетающими из трубы локомотива. |
| 212 | Such vortex rings may easily be produced by filling with smoke a box which has a circular aperture at one end and a rubber diaphragm at the other, and then tapping the rubber. | Легко вызвать такие вихревые кольца, если ящик, который с одной боковой стороны снабжен круглым отверстием, а с противоположной закрыт резиновой перепонкой, наполнить дымом и затем слегка ударять по резиновой перепонке. |
| 213 | The {162} friction against the side of the opening, as the puff of smoke passes out, produces a rotary motion, and the result will be smoke rings or vortices. | Трение по краю отверстия вызывает кручение при выталкивании дыма, и результатом являются вихри дыма в виде колец. |
| 214 | ||
| 215 | Investigation shows that these smoke rings possess, to a certain degree, the properties which we are accustomed to associate with atoms, notwithstanding the fact that the medium in which these smoke rings exists is far from ideal. | Теоретическое исследование показало, что эти дымовые кольца до известной степени обладают свойствами, которые мы обыкновенно приписываем атомам, несмотря на то, что среда, в которой мы наблюдаем дымовые кольца, весьма далека от такой, которую мы назвали бы идеальной. |
| 216 | If the medium were ideal, it would be devoid of friction, and then the motion, when once started, would continue indefinitely, and that part of the ether which is differentiated by this motion would ever remain so.
|
Если бы среда была идеальной, то в ней не существовало бы внутреннего трения, и в таком случае вихревое движение, раз возникнув, продолжалось бы бесконечно долго, и часть эфира, которая выделена этой формой движения, навсегда таковой и должна была бы остаться. |
| 217 | ||
| 218 | Another peculiarity of the ring is that it cannot be cut — it simply winds around the knife. | Другая особенность кольца заключается в том, что его невозможно разрезать— оно просто обвивается вокруг ножа. |
| 219 | Of course, in a very short time the motion in a smoke ring ceases in consequence of the viscosity of the air, but it would continue indefinitely in such a frictionless medium as we suppose the ether to be. | Конечно, в дымовом кольце движение прекращается вследствие внутреннего трения воздуха; но в среде без трения, каковым мы считаем эфир, движение продолжалось бы бесконечно. |
| 220 | [Неуничтожаемость вихря напоминает неуничтожаемость материи, т. е. атомов.] | |
| 221 | ||
| 222 | There are a number of other analogies which we have not time to enter into — quite a number of details and instances of the interactions of the various atoms which have been investigated. | Существует еще целый ряд других аналогий, останавливаться на которых у нас нет времени; целый ряд деталей и примеров, касающихся взаимодействий атомов. |
| 223 | In fact, there are so many analogies that we are tempted to think that the vortex ring is in reality an enlarged image of the atom. | Действительно, большое число аналогий заставляет нас думать, что вихревое кольцо, в сущности, представляет собой увеличенное изображение атома. |
| 224 | The mathematics of the subject is unfortunately very difficult, and this seems to be one of the principal reasons for the slow progress made in the theory.
|
К сожалению, математический разбор этого предмета весьма затруднителен, что и составляет одну из главных причин медленного развития вихревой теории материи. |
| 225 | ||
| 226 | Suppose that an ether strain corresponds to an electric charge, an ether displacement to the electric current, these ether vortices to the atoms — if we continue these suppositions, we arrive at what may be one of the grandest generalizations of modern science — of which we are tempted to say that it ought to be true even if it is not — namely, that all the phenomena of the physical universe are only different manifestations of the various modes of motions of one all- pervading substance — the ether.
|
Предположим, что натяжение в эфире соответствует электрическому заряду, смещение в эфире — электрическому току, а вышеописанные эфирные вихри — атомам. Развивая далее эти предположения, мы достигнем одного из величайших обобщений современного естествознания, о котором мы можем сказать: оно заслуживает быть истиной, если оно не есть истина в действительности; а именно, мы имеем в виду вывод, что все явления физики вселенной ни что иное, как различные проявления разнообразных форм движения одного всепроникающего вещества, которое мы называем эфиром. |
| 227 | ||
| 228 | {163} All modern investigation tends toward the elucidation of this problem, and the day seems not far distant when the converging lines from many apparently remote regions of thought will meet on this common ground. | Все современное исследование стремится к выяснению этой проблемы, и кажется, что недалек уже тот день, когда пути, исходящие из, по-видимому, весьма удаленных одна от другой областей творческой мысли, сойдутся на общей почве для решения этой задачи. |
| 229 | Then the nature of the atoms, and the forces called into play in their chemical union; the interactions between these atoms and the non-differentiated ether as manifested in the phenomena of light and electricity; the structures of the molecules and molecular systems of which the atoms are the units; the explanation of cohesion, elasticity, and gravitation — all these will be marshaled into a single compact and consistent body of scientific knowledge.
|
Природа атомов и силы, играющие роль при действующих между ними химических реакциях; взаимодействия атомов в однородном эфире в том виде, в каком они обнаруживаются в световых и электрических явлениях; построение молекул и молекулярных систем, которые составлены из атомов; объяснение сцепления, упругости и тяготения — все это сольется и составит одно единое, цельное и крепко построенное здание, воплощающее наши естественно-исторические познания. |
| 230 | ||
| 231 | Summary |
Обзор |
| 232 | 1. A number of independent courses of reasoning lead to the conclusion that the medium which propagates light waves is not an ordinary form of matter. | 1.Ряд независящих друг от друга рассуждений приводит нас к заключению, что среда, в которой распространяются световые волны, не представляет обыкновенной формы вещества. |
| 233 | Little as we know about it, we may say that our ignorance of ordinary matter is still greater. | Несмотря на то, что мы весьма мало о ней знаем, мы все-таки можем сказать, что про обыкновенную материю мы знаем еще меньше. |
| 234 | ||
| 235 | 2. In all probability, it not only exists where ordinary matter does not, but it also permeates all forms of matter. | 2. По всей вероятности, эта среда не только находится везде, даже где не существует обыкновенная материя, но и проникает во все формы материи. |
| 236 | The motion of a medium such as water is found not to add its full value to the velocity of light moving through it, but only such a fraction of it as is perhaps accounted for on the hypothesis that the ether itself does not partake of this motion. | Оказывается, что скорость всякой движущейся среды, подобной, например, воде, прибавляется к скорости проходящего через нее света не полностью, но некоторой дробной ее частью; величина этой части объясняется гипотезой, допускающей, что сам эфир не принимает в этом движении никакого участия. |
| 237 | ||
| 238 | 3. The phenomenon of the aberration of the fixed stars can be accounted for on the hypothesis that the ether does not partake of the earth's motion in its revolution about the sun. | 3. Явление аберрации звезд можно объяснить при помощи гипотезы, что эфир не принимает участия в движении Земли вокруг Солнца. |
| 239 | All experiments for testing this hypothesis have, however, given negative results, so that the theory may still be said to be in an unsatisfactory condition.
|
Между тем все попытки проверить эту гипотезу дали отрицательные результаты, на основании чего мы можем сказать, что весь вопрос пока еще находится в неудовлетворительном состоянии. |
Перевод: А.А.Майкельсон «Световые волны и их применение» / под ред. профессора О.Д.Хвольсона, Одесса:Mathesis,1912. Пояснения переводчика помещены в квадратные скобки. Корректировка перевода (жирный шрифт), современная орфография и параллельный текст — Р.Г.Чертанов, 24.02.2014.