Philosophical Magazine. S. 5. Vol. 24. No. 151. Dec. 1887. P. 449-463
| 1
|
On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Æther.
|
Об относительном движении Земли и светоносного эфира (1887)
|
| 2
|
By
Albert A. Michelson and Edward W. Morley
|
Альберт А.
Майкельсон, Эдвард В.Морли
|
| 3
|
|
|
| 4
| {449}[1] THE
discovery of the aberration of light was soon followed by an explanation
according to the emission theory.
| [1] За
открытием аберрации света вскоре последовало ее объяснение с помощью
эмиссионной теории.
|
| 5
| The effect
was attributed to a simple composition of the velocity of light with the
velocity of the earth in its orbit.
| Эффект приписывался
простому сложению скорости света и скорости Земли на ее орбите.
|
| 6
| The
difficulties in this apparently sufficient explanation were overlooked until
after an explanation on the undulatory theory of light was proposed.
| Трудности в этом вполне
удовлетворительном объяснении не были выявлены до тех пор, пока не было предложено
объяснение на основе волновой теории света.
|
| 7
| This new
explanation was at first almost as simple as the former.
| Это новое объяснение
было вначале почти таким же простым, как и предыдущее.
|
| 8
| But it
failed to account for the fact proved by experiment that the aberration was
unchanged when observations were made with a telescope filled with water.
| Но оно не смогло
объяснить того доказанного экспериментом факта, что аберрация оставалась
неизменной, когда наблюдения проводились с помощью телескопа, наполненного
водой.
|
| 9
| For if the
tangent of the angle of aberration is the ratio of the velocity of the earth
to the velocity of light, then, since the latter velocity in water is three-
fourths its velocity in a vacuum, the aberration observed with a water
telescope should be four-thirds of its true value [2].
| Если тангенс угла
аберрации представляет собой отношение скорости Земли к скорости света, то,
поскольку последняя скорость в воде составляет 3/4 скорости
в вакууме, наблюдаемая
аберрация с наполненным водой телескопом должна составить 4/3 ее истинного
значения. [2]
|
| 10
|
|
|
| 11
| On the
undulatory theory, according to Fresnel, first, the {450} æther is
supposed to bo at rest, except in the interior of transparent media, in
which, secondly, it is supposed to move with a velocity less than the
velocity of the medium in the ratio  ,where
n is the index of refraction.
| По волновой теории,
согласно Френелю, эфир, во-первых, должен находиться в покое (относительно мирового
пространства — В. А.), кроме как внутри прозрачной среды, а, во-вторых, он
должен двигаться в ней со скоростью, меньшей, чем скорость среды, в отношении
, где n — коэффициент
преломления среды.
|
| 12
| These two
hypotheses give a complete and satisfactory explanation of aberration.
| Эти две гипотезы дают
полное и удовлетворительное объяснение явления аберрации.
|
| 13
| The second
hypothesis, notwithstanding its seeming improbability, must be considered as
fully proved, first, by the celebrated experiment of Fizeau [3], and
secondly, by the ample confirmation of our own work [4].
| Вторая гипотеза,
несмотря на свою кажущуюся неправдоподобность, должна рассматриваться как
полностью доказанная, во-первых, известным экспериментом Физо [3] и,
во-вторых, достаточным его подтверждением в нашей собственной работе [4].
|
| 14
| The
experimental trial of the first hypothesis forms the subject of the present
paper.
| Экспериментальные
исследования первой гипотезы составляют существо настоящей работы.
|
| 15
|
|
|
| 16
| If the earth
were a transparent body, it might perhaps be conceded, in view of the
experiments just cited, that the inter-molecular æther was at rest in
space, notwithstanding the motion of the earth in its orbit; but we have no
right to extend the conclusion from these experiments to opaque bodies.
| Если бы Земля была
прозрачным телом, можно было бы признать на основании результатов только что
упомянутых экспериментов, что межмолекулярный эфир находится в покое в
пространстве, несмотря на движение Земли по своей орбите, но мы не имеем
права распространять этот вывод экспериментов на непрозрачные тела.
|
| 17
| But there
can hardly be any question that the æther can and does pass through
metals.
| Но едва ли можно
сомневаться в том, что металл может и должен пропускать эфир.
|
| 18
| Lorentz
cites the illustration of a metallic barometer tube.
| Лоренц ссылается на
пример с металлической трубкой барометра.
|
| 19
| When the
tube is inclined, the æther in the space above the mercury is certainly
forced out, for it is incompressible [5].
| Когда трубка
наклоняется, эфир над ртутью, конечно, выталкивается наружу, поскольку он
несжимаем. [5]
|
| 20
| But again we
have no right to assume that it makes its escape with perfect freedom, and if
there be any resistance, however slight, we certainly could not assume an
opaque body such as the whole earth to offer free passage through its entire
mass.
| Но опять у нас нет
никакого права полагать, что он выходит совершенно свободно, а если
существует какое-либо сопротивление, даже малейшее, то мы все равно не можем
допустить, что непрозрачное тело, такое, как Земля, может свободно пропускать
эфир через всю свою массу.
|
| 21
| But as
Lorentz aptly remarks: “Quoi qu'il en soit, on fera bien, à mon avis,
de ne pas se laisser guider, dans une question aussi importante, par des considérations
sur le degré de probabilité ou de simplicité de l'une ou
de l’autre hypothèse, mais de s'addresser a l’expérience pour
appendre à connaître l’état, de repos ou de mouvement,
dans lequel se trouve l'éther à la surface terrestre.” [6]
| Однако, как уместно
замечает Лоренц:
«Не надо позволять
увлечь себя в подобном вопросе суждением о степени вероятности или о простоте
той или иной гипотезы, а надо обратиться к опыту, чтобы научиться
распознавать состояние покоя или движения, в котором находится эфир на
поверхности Земли». [6]
|
| 22
|
|
|
| 23
| In April, 1881, a method was proposed and carried out for testing the question experimentally [7].
| В апреле 1881 г. был предложен и осуществлен метод для экспериментальной проверки данного вопроса [7]
|
| 24
|
|
|
| 25
| In deducing
the formula for the quantity to be measured, {451} the effect of the motion
of the earth through the aether on the path of the ray at right angles to
this motion was overlooked [8].
| При выводе формулы для
измеряемой величины было упущено из виду влияние движения Земли сквозь эфир
на траекторию луча, проходящего под прямым углом по отношению к этому
движению[8].
|
| 26
|
|
|
| 27
| The
discussion of this oversight and of the entire experiment forms the subject
of a very searching analysis by H. A. Lorentz [9], who finds that this effect
can by no means be disregarded.
| Обсуждение этого
недосмотра и всего эксперимента составляет предмет очень тщательного анализа
Г.А. Лоренца [9], который полагает, что этим эффектом ни в коем случае нельзя
пренебречь.
|
| 28
| In
consequence, the quantity to be measured had in fact but half the value
supposed, and as it was already barely beyond the limits of errors of experiment,
the conclusion drawn from the result of the experiment might well be
questioned; since, however, the main portion of the theory remains unquestioned,
it was decided to repeat the experiment with such modifications as would
insure a theoretical result much too large to be masked by experimental
errors.
| Вследствие этого,
измеренная величина на самом деле имела значение вдвое меньшее того, которое
предполагалось, и поскольку она уже почти выходила за пределы погрешностей
эксперимента, то заключение, выведенное из эксперимента, может быть
подвергнуто сомнению; однако, поскольку основная часть теории остается бесспорной,
было решено повторить эксперимент с такими изменениями, которые позволили бы гарантировать,
что теоретический результат слишком велик для того, чтобы быть
замаскированным экспериментальными погрешностями.
|
| 29
| The theory
of the method may be briefly stated as follows: —
| Теорию метода можно
кратко сформулировать следующим образом.
|
| 30
|
|
|
| 31
| 
| 
|
| 32
| Fig. 1
| Рис. 3.1.
|
| 33
|
|
|
| 34
| Let sa, fig. 1, be a ray of light which is
partly reflected in ab, and
partly transmitted in ac, being
returned by the mirrors b and c along ba
and ca.
| Допустим sa, рис. 3.1, — это луч света, который
частично отражается в ab, а
частично пропускается в ac, возвращаясь
при помощи зеркал b и c вдоль линий ba и ca.
|
| 35
| ba is partly transmitted along ad, and ca
is partly reflected along ad.
| ba
частично переносится вдоль ad,
а ca и частично отражается
вдоль ad.
|
| 36
| If then the
paths ab and ac are equal, the two rays interfere
along ad.
| Если затем отрезки ab и ас
сделать равными, то два луча будут интерферировать вдоль ad.
|
| 37
| Suppose now,
the aether being at rest, that the whole apparatus moves in the direction sc, with the velocity of the earth in
its orbit, the directions and distances traversed by the rays will be altered
thus:
| Предположим, что эфир находится
в покое и что весь аппарат движется в направлении sc со скоростью Земли по орбите, тогда направления и
расстояния, проходимые лучами, будут меняться таким образом:
|
| 38
| 
| 
|
| 39
| Fig. 2
| Рис. 3.2.
|
| 40
| The ray sa is reflected along ab, fig. 2; {452} the angle bab/ being equal to the
aberration = α, is returned along ba/,
(aba/=2α), and
goes to the focus of the telescope, whose direction is unaltered.
| луч sa отражается вдоль ab (см. рис. 3.2); угол bab1, равный аберрации α,
возвращается вдоль ba/
(aba/=2α) и идет
в фокус телескопа, направление которого остается неизменным.
|
| 41
| The
transmitted ray goes along ac, is returned along ca/, and is reflected at a/ making ca/e equal 90 – α, and therefore still coinciding with
the first ray.
| Пропущенный луч
проходит вдоль ас, возвращается вдоль са/
и отражается в а/,
делая са/е равным 90° – α и, таким образом,
вновь совпадая с первым лучом.
|
| 42
| It may be
remarked that the rays ba/
and ca/ do not now
meet exactly in the same point a/,
though the difference is of the second order; this does not affect the
validity of the reasoning.
| Следует отметить, что
лучи bа/ и са/ не встречаются точно в
точке а/, хотя
разница там второго порядка; это не влияет на справедливость вывода.
|
| 43
| Let it now
be required to find the difference in the two paths aba/ and aca/.
| Теперь нам требуется
найти разницу двух путей аba/
и аса/.
|
| 44
|
|
|
| 45
|
|
|
| 46
| Let
V=velocity of light.
| Пусть V — скорость света;
|
| 47
| v=velocity of the earth in its
orbit.
| v
— скорость Земли на ее орбите;
|
| 48
| D=distance
ab or ac, fig. 1.
| D
— расстояние ab или ac на рис. 3.1 (I);
|
| 49
| T=time light
occupies to pass from a to c.
| T
— время, за которое свет проходит от а до с;
|
| 50
| T/=time
light occupies to return from c to a/
(fig. 2).
| T/—
время, за которое свет возвращается из с
в а1 на рис. 3.1
(II).
|
| 51
| Then  
| Тогда ,
|
| 52
| {453} The
whole time of going and coming is  and the
distance travelled in this time is
neglecting
terms of the fourth order.
| Полное время
прохождения и возвращения света составит а
расстояние, пройденное за это время, будет равно
если пренебречь членами
четвертого порядка.
|
| 53
| The length
of the other path is evidently  or to the
same degree of accuracy,  .
| Длина другого отрезка
составит, очевидно, величину или с той
же степенью точности, .
|
| 54
| The
difference is therefore  .
| Таким образом, разность
составит .
|
| 55
| If now the
whole apparatus be turned through 90°, the difference will be in the opposite
direction, hence the displacement of the interference-fringes should be  .
| Если теперь весь
аппарат повернуть на 90°, разность поменяет знак на противоположный, и поэтому
смещение интерференционных полос составит .
|
| 56
| Considering
only the velocity of the earth in its orbit, this would be 2D × 10–8.
| Если рассматривать
только скорость движения Земли по орбите, то эта величина должна быть равной 2D × 10–8.
|
| 57
| If, as was
the case in the first experiment, D = 2 × 106 waves of
yellow light, the displacement to be expected would be 0.04 of the distance
between the interference-fringes.
| Если, как это было в первом
эксперименте, D = 2 × 106
волн желтого света, то ожидаемое смещение должно составить 0,04 расстояния
между интерференционными полосами.
|
| 58
|
|
|
| 59
| In the first
experiment, one of the principal difficulties encountered was that of
revolving the apparatus without producing distortion; and another was its
extreme sensitiveness to vibration.
| В первом эксперименте
одна из основных встретившихся трудностей заключалась в необходимости приведения
аппарата во вращение без внесения искажений, вторая — в его исключительной
чувствительности к вибрациям.
|
| 60
| This was so
great that it was impossible to see the interference-fringes except at brief
intervals when working in the city, even at two o'clock in the morning.
| Она была настолько
велика, что во время работы в городе было невозможно увидеть
интерференционные полосы, за исключением коротких промежутков времени, даже в
2 часа ночи.
|
| 61
| Finally, as
before remarked, the quantity to be observed, namely, a displacement of
something less than a twentieth of the distance between the interference-fringes,
may have been too small to be detected when masked by experimental errors.
| В результате, как
отмечалось ранее, величина, которая должна была быть измерена, а именно,
смещение интерференционных полос на расстояние, несколько меньшее, чем 1/20
расстояния между ними, могла быть слишком мала, чтобы ее определить, будучи
замаскированной погрешностями эксперимента.
|
| 62
|
|
|
| 63
| The
first-named difficulties were entirely overcome by mounting the apparatus on
a massive stone floating on mercury; and the second by increasing, by
repeated reflexion, the path of the light to about ten times its former
value.
| Первая из названных
трудностей была полностью преодолена за счет расположения аппарата на
массивном камне, плавающем в ртути, а вторая – за счет увеличения светового
пути посредством повторных отражений примерно в 10 раз по сравнению с его
прежним значением.
|
| 64
|
|
|
| 65
| 
| 
|
| 66
| Fig. 3
| Рис. 3.3.
|
| 67
| 
| 
|
| 68
| Fig. 4
| Рис. 3.4.
|
| 69
| 
| 
|
| 70
| Fig. 5
| Рис. 3.5.
|
| 71
|
|
|
| 72
| The
apparatus is represented in perspective in fig. 3, in plan in fig. 4, and in vertical section in fig. 5.
| Аппарат представлен в
перспективе на рис. 3.3, в плане — на рис. 3.4, а в вертикальном сечении — на
рис. 3.5.
|
| 73
| The stone a (fig. 5) is about 1.5 metre square and 0. 3 metre thick.
| Камень а (см. рис. 3.5) имеет квадратную
поверхность со стороной примерно в 1,5 м и толщину 0,3 м.
|
| 74
| It rests on
an annular wooden float bb, 1. 5 metre outside diameter, 0.7 metre inside diameter, and 0.25 metre thick.
| Он расположен на
кольцеобразном деревянном плоту bb,
имеющем внешний диаметр в 1,5 м, внутренний диаметр 0,7 м и толщину 0,25 м .
|
| 75
| The float
rests on mercury contained in the cast-iron trough cc, 1.5 centimetre {454} thick, and of such dimensions as
to leave a clearance of about one centimetre around the float.
| Плот покоится на
ртути, залитой в чугунный желоб сс
толщиной 1,5 см и таких размеров, чтобы вокруг плота оставалось расстояние
около 1 см.
|
| 76
| A pin d, guided by arms g g g g, fits into a socket e attached to the float.
| Штырь d, удерживаемый креплениями gggg, вставлен в гнездо е, расположенное на плоту.
|
| 77
| The pin may
be pushed into the socket or be withdrawn, by a lever pivoted at f.
| Штырь может быть
вставлен в отверстие, а может быть вынут с помощью рычага, вращающегося в
точке f.
|
| 78
| This pin
keeps the float concentric with the trough, but does not bear any part of the
weight of the stone.
| Этот штырь удерживает
весь плот соосно с желобом, но не несет на себе никакой части веса камня.
|
| 79
| The annular
iron trough rests on a bed of cement on a low brick pier built in the form of
a hollow octagon.
| Кольцеобразный чугунный
желоб покоится на цементном основании и на низком кирпичном фундаменте,
имеющем форму полого восьмиугольника.
|
| 80
|
|
|
| 81
| At each
corner of the stone were placed four mirrors dd
ee, fig. 4.
| В каждом углу камня
были расположены четыре зеркала dd, ee
(см. рис. 3.4).
|
| 82
| Near the
centre of the stone was a plane parallel glass b.
| Около центра камня было
размещено плоскопараллельное стекло b.
|
| 83
| These were
so disposed that light from an argand burner a,
passing through a lens, fell on b
so as to be in part reflected to d/;
the two pencils followed the paths indicated in the figure, bdedbf and bd/e/d/bf respectively, and were observed by the telescope f.
| Все это было
расположено таким образом, что свет от горелки Аргана (осветительный прибор,
где постоянство светового потока при выгорании части фитиля обеспечивалось
специальным механизмом – Прим. ред.) а,
проходя через линзу, падал на b
таким образом, чтобы быть частично отраженным к d/;
два пучка следовали по траекториям, указанным на рисунке, соответственно bdedbf и bd/e/d/bf и наблюдались через телескоп f.
|
| 84
| Both f and a
revolved with the stone.
| Как f, так и а, вращались вместе с камнем.
|
| 85
| The mirrors
were of speculum metal carefully worked to optically plane surfaces five
centimetres in diameter, and the glasses b
and c were plane parallel of
the same thickness, 1.25 centimetre; their surfaces measured 5.0 by 7.5 centimetres.
| Зеркала были
изготовлены из зеркальной бронзы и были тщательно отполированы для получения
оптически плоских поверхностей 5 см в диаметре, а стекла b и с
были плоскопараллельными и имели одинаковую толщину 1,25 см; их поверхности имели размеры 5 на 7,5 см.
|
| 86
| The second
of these was placed in the path of one of the pencils to compensate for the
passage of the other through the same thickness of glass.
| Второе из них было
размещено на пути одного из пучков света для компенсации прохождения второго
луча через ту же толщину стекла.
|
| 87
| The whole of
the optical portion of the apparatus was kept covered with a wooden cover to
prevent air-currents and rapid changes of temperature.
| Вся оптическая часть
аппарата была закрыта деревянным кожухом с тем, чтобы предотвратить влияние потоков
воздуха и быстрой смены температуры.
|
| 88
|
|
|
| 89
| The
adjustment was effected as follows: —The mirrors having been adjusted by
screws in the castings which held the {455} mirrors, against which they were
pressed by springs, till light from both pencils could be seen in the
telescope, the lengths of the two paths were measured by a light wooden rod
reaching diagonally from mirror to mirror, the distance being read from a
small steel scale to tenths of millimetres.
| Регулировка
осуществлялась следующим образом: зеркала регулировались с помощью винтов в
кронштейнах, которые держали зеркала и к которым зеркала прижимались
пружинами, регулировка проводилась до тех пор, пока свет от обоих лучей не
становился виден в телескоп; длины двух путей измерялись легкой деревянной
линейкой по диагонали от зеркала к зеркалу, расстояние считывалось с
маленькой стальной шкалы с точностью до десятой доли миллиметра.
|
| 90
| The
difference in the lengths of the two paths was then annulled by moving the
mirror e/.
| Разница длин двух
оптических путей затем ликвидировалась перемещением зеркала e/.
|
| 91
| This mirror
had three adjustments: it had an adjustment in altitude and one in azimuth,
like all the other mirrors, but finer; it also had an adjustment in the
direction of the incident ray, sliding forward or backward, but keeping very
accurately parallel to its former plane.
| Это зеркало имело три
вида регулировки; оно регулировалось по высоте и по азимуту так же, как и
другие зеркала, но более точно, оно также имело регулировку вдоль направления
падающего луча, смещаясь вперед или назад, но оставаясь точно параллельным
своей предыдущей плоскости.
|
| 92
| The three
adjustments of this mirror could be made with the wooden cover in position.
| Все три вида регулировки
этого зеркала могли быть выполнены при установленном деревянном кожухе.
|
| 93
|
|
|
| 94
| The paths
being now approximately equal, the two images of the source of light or of
some well-defined object placed {456} in front of the condensing lens, were
made to coincide, the telescope was now adjusted for distinct vision of the expected
interference-bands, and sodium light was substituted for white light, when
the interference-bands appeared.
| Оптические пути теперь
были примерно равны, два изображения источника света или некоторого хорошо
заметного предмета, помещенного перед конденсирующей линзой, совмещались, а
телескоп был далее отрегулирован для ясного видения интерференционных полос,
и при их появлении белый свет заменялся на свет натрия.
|
| 95
| These were
now made as clear as possible by adjusting the mirror e/; then white light was
restored, the screw altering the length of path was very slowly moved (one
turn of a screw of one hundred threads to the inch altering the path nearly
1000 wave-lengths) till the coloured interference-fringes reappeared in white
light.
| Регулировкой с помощью
зеркала e/ они делались настолько четкими, насколько это было
возможно; затем возвращался белый свет; винт, регулирующий длину оптического
пути, приводился во вращение очень медленно (один поворот винта при одной
сотне витков на дюйм изменял световой путь примерно на 1000 длин волн) до тех
пор, пока цветные интерференционные полосы не появлялись вновь в белом свете.
|
| 96
| These were
now given a convenient width and position, and the apparatus was ready for
observation.
| Это позволило получить
удобные ширину и положение полос, и аппарат стал готов к наблюдениям.
|
| 97
|
|
|
| 98
| The
observations were conducted as follows: —Around the cast-iron trough were
sixteen equidistant marks.
| Наблюдения были
проведены следующим образом: по окружности чугунной емкости были нанесены 16
отметок на равном расстоянии друг от друга.
|
| 99
| The
apparatus was revolved very slowly (one turn in six minutes) and after a few
minutes the cross wire of the micrometer was set on the clearest of the
interference-fringes at the instant of passing one of the marks.
| Аппарат очень медленно
вращался (один оборот за 6 минут) и после нескольких минут проволочное перекрестие
микрометра было установлено на самой четкой из интерференционных полос в
момент прохождения одной из отметок.
|
| 100
| The motion
was so slow that this could be done readily and accurately.
| Движение было настолько
медленным, что это можно было сделать без труда и точно.
|
| 101
| The reading
of the screw-head on the micrometer was noted, and a very slight and gradual
impulse was given to keep up the motion of the stone; on passing the second
mark, the same process was repeated, and this was continued till the
apparatus had completed six revolutions.
| Отмечалось положение
головки микрометрического винта и производился очень легкий и плавный толчок
для поддержания движения камня; при прохождении второй отметки повторялся тот
же процесс, и это продолжалось до тех пор, пока аппарат не совершал шесть
полных оборотов.
|
| 102
| It was found
that by keeping the apparatus in slow uniform motion, the results were much
more uniform and consistent than when the stone was brought to rest for every
observation; for the effects of strains could be noted for at least half a
minute after the stone came to rest, and during this time effects of change
of temperature came into action.
| Было обнаружено, что
при поддержании медленного и равномерного движения аппарата результаты получались
гораздо более однородными и последовательными, чем когда камень
останавливался для каждого наблюдения, в силу того, что эффекты деформаций
могли наблюдаться еще в течение, по крайней мере, полминуты после остановки
камня, и за это время начинало оказывать влияние изменение температуры.
|
| 103
|
|
|
| 104
| The
following tables give the means of the six readings; the first, for
observations made near noon, the second, those {457} near six o’clock in the
evening.
| Ниже в таблицах
приведены средние значения шести отсчетов: для наблюдений, сделанных около
полудня (первые), около шести часов вечера (вторые).
|
| 105
| The readings
are divisions of the screw-heads.
| Отсчеты — это
деления шкал на головках винтов.
|
| 106
| The width of
the fringes varied from 40 to 60 divisions, the mean value being near 50, so
that one division means 0.02 wave-length.
| Ширина полос
варьировалась от 40 до 60 делений, среднее значение составляло около 50
делений, так что одно деление соответствовало 0,02 длины волны.
|
| 107
| The rotation
in the observations at noon was contrary to, and in the evening observations,
in the same direction as, that of the hands of a watch.
| Вращение в полуденных
наблюдениях производилось против часовой стрелки, а в вечерних — по
движению часовой стрелки.
|
| 108
| 
| 
|
| 109
| 
|
| 110
|
|
|
| 111
| 
| 
|
| 112
| Fig. 6
| Рис. 3.6.
|
| 113
| {458} The
results of the observations are expressed graphically in fig. 6.
| Результаты наблюдений
представлены графически на рис. 3.6.
|
| 114
| The upper is
the curve for the observations at noon, and the lower that for the evening
observations.
| Верхняя кривая —
это наблюдения в полдень, нижняя — вечерние наблюдения.
|
| 115
| The dotted
curves represent one eighth of
the theoretical displacements.
| Пунктирные кривые представляют
собой одну восьмую
теоретического смещения.
|
| 116
| It seems
fair to conclude from the figure that if there is any displacement due to the
relative motion of the earth and the luminiferous æther, this cannot be
much greater than 0.01 of the distance between the fringes.
| Представляется вполне
справедливым заключить из рисунка, что если есть какое-либо смещение из-за относительного
движения Земли и светоносного эфира, то оно не может быть больше, чем 0,01
расстояния между полосами.
|
| 117
|
|
|
| 118
| Considering
the motion of the earth in its orbit only, this displacement should be
 .
| Если рассматривать
только орбитальное движение Земли, то это смещение должно составить: .
|
| 119
| The distance
D was about eleven metres, or 2 × 107 wavelengths of yellow
light ; hence the displacement to be expected was 0.4 fringe.
| Расстояние D составило
около 11 м или 2×107 длин волн желтого света, таким
образом, ожидалось смещение 0,4 полосы.
|
| 120
| The actual
displacement was certainly less than the twentieth part of this, and probably
less than the fortieth part.
| Действительное же
смещение было безусловно меньше 1/20, а возможно, меньше 1/40 части этого
значения.
|
| 121
| But since
the displacement is proportional to the square of the velocity, the relative
velocity of the earth and the æther is probably less than one sixth the
earth’s orbital velocity, and certainly less than one fourth.
| Но, поскольку смещение
пропорционально квадрату скорости, то относительная скорость Земли и эфира,
возможно, меньше 1/6 орбитальной скорости Земли и безусловно меньше, чем 1/4.
|
| 122
|
|
|
| 123
| In what
precedes, only the orbital motion of the earth is considered.
| Для того, что было
сказано, принималось во внимание только орбитальное движение Земли.
|
| 124
| If this is
combined with the motion of the solar system, concerning which but little is
known with certainty, the result would have to be modified ; and it is just
possible that the resultant velocity at the time of the observations was
small, though the chances are much against it.
| Если же оно объединено
с движением Солнечной системы, относительно которого имеется мало определенных
данных, то результат должен быть изменен; вполне возможно, что результирующая
скорость во время наблюдений была малой, хотя шансов на это мало.
|
| 125
| The
experiment will therefore be repeated at intervals of three months, and thus
all uncertainty will be avoided.
| Поэтому эксперимент
должен быть повторен через интервалы в три месяца, таким образом, вся неопределенность
будет устранена.
|
| 126
|
|
|
| 127
| It appears
from all that precedes reasonably certain that if there be any relative
motion between the earth and the luminiferous {459} æther, it must be
small; quite small enough entirely to refute Fresnel’s explanation of
aberration.
| Из всего изложенного
следует достаточно точно, что если и существует относительное движение Земли
и эфира, то оно должно быть малым; настолько малым, чтобы полностью
опровергнуть объяснение аберрации Френелем.
|
| 128
| Stokes has
given a theory of aberration which assumes the æther at the earth’s
surface to be at rest with regard to the latter, and only requires in addition
that the relative velocity have a potential; but Lorentz shows that these
conditions are incompatible.
| Стокc предложил теорию
аберрации, которая предполагает, что эфир на поверхности Земли покоится относительно
последней, но только требуется, чтобы относительная скорость имела потенциал;
однако Лоренц показал, что эти условия несовместимы.
|
| 129
| Lorentz then
proposes a modification which combines some ideas of Stokes and Fresnel, and
assumes the existence of a potential, together with Fresnel’s coefficient.
| Лоренц далее предложил
модификацию теории, которая объединяет некоторые идеи Стокса и Френеля и допускает
существование потенциала вместе с коэффициентом Френеля.
|
| 130
| If now it
were legitimate to conclude from the present work that the æther is at
rest with regard to the earth's surface, according to Lorentz there could not
be a velocity potential, and his own theory also fails.
| Если теперь, на
основании данной работы, можно было бы вполне законно сделать вывод о том,
что эфир находится в покое относительно поверхности Земли, а, согласно
Лоренцу, не может существовать потенциала скоростей, то его собственная
теория оказывается несостоятельной.
|
| 131
|
Supplement.
|
Дополнение
|
| 132
| It is
obvious from what has gone before that it would be hopeless to attempt to
solve the question of the motion of the solar system by observations of
optical phenomena at the surface of the
earth.
| Из изложенного выше
очевидно, что может быть безнадежно пытаться определить факт движения Солнечной
системы путем наблюдений оптических явлений на
поверхности Земли.
|
| 133
| But it is
not impossible that at even moderate distances above the level of the sea, at
the top of an isolated mountain-peak, for instance, the relative motion might
be perceptible in an apparatus like that used in these experiments.
| Но не является невозможным,
что даже на небольших высотах над уровнем моря, например, на вершине отдельно
стоящей горы, относительное движение может быть выявлено аппаратом, подобным тому,
который был использован в этих экспериментах.
|
| 134
| Perhaps if
the experiment should ever be tried under these circumstances, the cover
should be of glass, or should be removed.
| Возможно, если
эксперимент будет когда-либо проводиться в таких условиях, кожух аппарата
должен быть выполнен из стекла или вообще отсутствовать.
|
| 135
|
|
|
| 136
| It may be
worth while to notice another method for multiplying the square of the
aberration sufficiently to bring it within the range of observation which has
presented itself during the preparation of this paper.
| Может быть целесообразным
рассмотреть другой метод для умножения квадрата аберрации для приведения его
к диапазону наблюдений, который был рассмотрен при подготовке настоящей статьи.
|
| 137
| This is
founded on the fact that reflexion from surfaces in motion varies from the
ordinary laws of reflexion.
| Этот метод основан на
том, что отражение света от поверхностей во время движения отличается от обычных
законов отражения.
|
| 138
|
|
|
| 139
| Let ab (fig. l, p. 461) be a plane wave
falling on the mirror mn at an
incidence of 45°.
| Пусть ab (рис. 3.7) — это плоская волна, падающая
на зеркало mn под углом в 45°.
|
| 140
| 
| 
|
| 141
|
| Рис. 3.7
|
| 142
| If the
mirror is at rest, the wave-front after reflexion will be ac.
| Если зеркало
неподвижно, фронт волны после отражения займет положение ас.
|
| 143
|
|
|
| 144
| Now suppose
the mirror to move in a direction which makes an angle α with its
normal, with a velocity ω. Let V be the velocity of light in the
æther, supposed stationary, and let cd
be the increase in the distance the light has to travel to reach d. In this time the mirror will have
moved a distance 
| Теперь предположим, что
зеркало движется в направлении, которое составляет угол α со своей
нормалью, со скоростью ω. Допустим, что V
— это скорость света в эфире, который предполагается неподвижным, a cd — это увеличение расстояния, которое
свет должен пройти, чтобы достичь d.
За это время зеркало прошло расстояние .
|
| 145
| We have  which put = r, and 
| Мы имеем , обозначим это через r, тогда .
|
| 146
|
|
|
| 147
| {460} In
order to find the new wave-front, draw the arc fg with b as
a centre and ad as radius; the tangent to this arc from d will be the new wave-front, and the
normal to the tangent from b will be the new direction.
| Для того чтобы найти
новый фронт волны, начертим дугу fg
c центром в точке b, и радиусом
ad; касательная к этой дуге из d будет фронтом новой волны, а перпендикуляр
к касательной из b будет новым
направлением.
|
| 148
| This will
differ from the direction ba by
θ, which it is required to
find.
| Это направление будет
отличаться от направления ba на
угол θ, который и
требуется определить.
|
| 149
| From the
equality of the triangles adb and edb it follows that θ = 2φ, ab = ac,
| Из равенства треугольников
adb и edb следует, что θ = 2φ, ab = ac,
|
| 150
| or,
neglecting terms of the order r3,
| или, пренебрегая
членами порядка r3,
.
|
| 151
| Now let the
light fall on a parallel mirror facing the first, we should then have 
and the
total deviation would be  where  is the angle of aberration, if
only the orbital motion of the earth is considered.
| Теперь пусть свет
падает на параллельное зеркало, находящееся напротив первого, тогда мы должны
получить , и общее отклонение
составит где —
угол аберрации, если рассматривать только орбитальное движение Земли.
|
| 152
| The maximum
displacement obtained by revolving the whole apparatus through 90° would be 
| Максимальное смещение,
полученное при вращении всего аппарата на 90°, составит .
|
| 153
| With fifty
such couples the displacement would be 0.2′′.
| С пятьюдесятью таких
пар смещение составит  .
|
| 154
| But
astronomical observations in circumstances far less favourable than those in
which these may be taken have been made to hundredths of a second; so that
this new method bids fair to be at least as sensitive as the former.
| Но астрономические
наблюдения при условиях, гораздо менее благоприятных, чем те, в которых они
могут проводиться, были сделаны с точностью до сотых долей секунды; так что
этот новый метод, вполне вероятно, по меньшей мере, настолько же чувствителен,
как и предыдущий.
|
| 155
| 
| 
|
| 156
|
| Рис. 3.8
|
| 157
|
|
|
| 158
| The
arrangement of apparatus might be as in fig. 2; s, in the focus of the lens
a, is a slit. bb/ cc/ are two glass mirrors
optically plane, and so silvered as to allow say one twentieth of the light to
pass through, and reflecting say ninety per cent.
| Компоновка аппарата может
быть такой, как показана на рис. 3.8. s в фокусе линзы а — это щель, bb/ cc/
— это два стеклянных зеркала, оптически плоских и посеребренных, чтобы
обеспечить пропускание всего лишь одной двадцатой части света и отражение,
скажем, 90 %.
|
| 159
| The
intensity of the light falling on the observing telescope df would be about one millionth of the
original intensity, so that if sunlight or the electric arc were used it
could still be readily seen.
| Яркость света,
падающего на телескоп наблюдения df,
будет составлять около одной миллионной части исходной яркости, так что если
будет использован солнечный свет или свет электрической дуги, он все равно
будет хорошо виден.
|
| 160
| The mirrors bb/ and сс/ would
differ from parallelism sufficiently to separate the successive images.
| Зеркала bb/ и сс/ должны отличаться от
параллельности на достаточную величину, чтобы разделить последовательные отражения.
|
| 161
| Finally, the
apparatus need not be mounted so as to revolve, as the earth’s rotation would
be sufficient.
| Наконец, аппарат не
должен быть приспособлен к вращению, поскольку вращения Земли будет
достаточно.
|
| 162
|
|
|
| 163
| If it were
possible to measure with sufficient accuracy the {462} velocity of light
without returning the ray to its starting point, the problem of measuring the
first power of the relative velocity of the earth with respect to the aether
would be solved.
| Если бы было возможно
измерить с достаточной точностью скорость света без возврата луча в его исходную
точку, то проблема измерения первого порядка относительной скорости Земли и
эфира была бы решена.
|
| 164
| This may not
be as hopeless as might appear at first sight, since the difficulties are
entirely mechanical and may possibly be surmounted in the course of time.
| Это может быть не столь
безнадежным, как может показаться на первый взгляд, так как трудности являются
сугубо механическими и они, возможно, со временем, будут преодолены.
|
| 165
| 
| 
|
| 166
|
| Рис. 3.9
|
| 167
|
|
|
| 168
| For example,
suppose m and m/
(fig. 3) two mirrors revolving with equal velocity in opposite directions.
| Предположим, например
(см. рис. 3.9), что m и m/ — это два зеркала,
вращающихся с одинаковой скоростью в противоположных направлениях.
|
| 169
| It is
evident that light from s will
form a stationary image at s/
and similarly light from s/
will form a stationary image at s.
| Очевидно, что свет от s будет формировать стационарное
изображение в s/ и
аналогично, свет из s/
будет формировать стационарное изображение в s.
|
| 170
| If now the
velocity of the mirrors be increased sufficiently, their phases still being
exactly the same, both images will be deflected from s and s/
in inverse proportion to the velocities of light in the two directions; or,
if the two deflections are made equal, and the difference of phase of the
mirrors be simultaneously measured, this will evidently be proportional to
the difference of velocity in the two directions.
| Если теперь в
достаточной мере увеличить скорость вращения зеркал, их фазы по-прежнему
будут такими же, оба изображения будут отклонены от s и s/ в обратной пропорции к скоростям света в двух
направлениях; или если два отклонения сделаны равными и разница фаз зеркал
будет одновременно замерена, очевидно, что она будет пропорциональна разнице
скоростей в двух направлениях.
|
| 171
| The only
real difficulty lies in this measurement.
| Единственная реальная
трудность здесь заключается в этих измерениях.
|
| 172
| 
| 
|
| 173
|
| Рис. 3.10
|
| 174
| The
following is perhaps a possible solution.
| Возможно следующее
решение.
|
| 175
|
|
|
| 176
| gg/ (fig. 4) are two gratings on which sunlight is concentrated.
| gg/
(см. рис. 3.10) — это две решетки, на которых концентрируется солнечный свет.
|
| 177
| These are
placed so that after falling on the revolving mirrors m and m/,
the light forms images of the gratings at s
and s/, two very
sensitive selenium cells in circuit with a battery and telephone.
| Они расположены таким
образом, чтобы после падения на вращающиеся зеркала m и m/
свет формировал изображения решеток в s
и s/, на два очень
чувствительных селеновых элемента с батареями и телефоном.
|
| 178
| If everything
be symmetrical, the sound in the telephone will be a maximum.
| Если все будет
симметричным, звук в телефоне будет максимальным.
|
| 179
| If now one
of the slits s be displaced through half the distance between the image of
the grating bars, there will be silence.
| Если теперь одна из
щелей s будет смещена на половину расстояния между изображениями полос
решетки, наступит тишина.
|
| 180
| Suppose now
that the two deflections having been made exactly equal, the slit is adjusted
for silence.
| Предположим теперь, что
оба отклонения будут сделаны совершенно одинаковым путем регулировки положения
щели до наступления тишины.
|
| 181
| Then if the
experiment be repeated when the earth’s rotation has turned the whole
apparatus through 180°, and the deflections are again made equal, there will
no longer be silence, and the angular distance through which s must be moved to restore silence will
measure the required difference in phase.
| Если затем эксперимент будет
повторен, когда вращение Земли повернет аппарат на 180°, и отклонения опять
будут сделаны равными, то тишины больше не будет, и угловое расстояние, на
которое s должна быть перемещена
для восстановления тишины, измерит искомую разницу в фазе.
|
| 182
|
|
|
| 183
| There remain
three other methods, all astronomical, for attacking the problem of the
motion of the solar system through space.
| Остается еще три других
метода для рассмотрения проблемы движения Солнечной системы в пространстве,
все они астрономические:
|
| 184
|
|
|
| 185
| 1. The
telescopic observation of the proper motions of the stars.
| 1. Телескопическое
наблюдение собственных движений звезд.
|
| 186
| This has
given us a highly probably determination of the direction of this motion, but
only a guess as to its amount.
| Это дало нам
определение с высокой степенью вероятности направления этого движения, но
лишь догадку относительно его величины.
|
| 187
|
|
|
| 188
| 2. The
spectroscopic observation of the motion of stars in the line of sight.
| 2. Спектроскопическое
наблюдение движения звезд вдоль луча зрения.
|
| 189
| This could
furnish data for the relative motions only, though it seems likely that by
the immense improvements in the photography of stellar spectra, the
information thus obtained will be far more accurate than any other.
| Это может дать сведения
только об относительных движениях, хотя вполне вероятно, что при существенных
улучшениях фотографий звездных спектров полученная таким образом информация
будет значительно более точной, чем какими-либо другими способами.
|
| 190
|
|
|
| 191
| {463} 3. Finally
there remains the determination of the velocity of light by observations of
the eclipses of Jupiter's satellites.
| 3. Наконец, остается
определение скорости света путем наблюдения затмений спутников Юпитера.
|
| 192
| If the
improved photometric methods practised at the Harvard observatory make it
possible to observe these with sufficient accuracy, the difference in the
results found for the velocity of light when Jupiter is nearest to and
farthest from the line of motion will give, not merely the motion of the solar
system with reference to the stars, but with reference to the luminiferous
æther itself.
| Если улучшенные
фотометрические методы, практикуемые в Гарвардской обсерватории, обеспечивают
наблюдения с большой точностью, разница в результатах, обнаруженная для
скорости света тогда, когда Юпитер находится в ближайшей и отдаленной точках
от линии движения, даст движение Солнечной системы не столько относительно
звезд, сколько относительно самого светоносного эфира.
|
| 193
|
|
|
| 194
| [1] Communicated
by the Authors.
| [1]
Представлено авторами.
|
| 195
| This
research was carried out with the aid of the Bache Fund.
| Это исследование было выполнено
с помощью фонда Баше (Bache fund of the National Academy of Sciences,
Александр Даллас Баше — один из основателей Академии наук США в
1863 г. — Прим. ред.).
|
| 196
| [2] It may
be noticed that most writers admit the sufficiency of the explanation
according to the emission theory of light; while in fact the difficulty is
even greater than according to the undulatory theory.
| Можно отметить, что
большинство авторов считает объяснение эмиссионной теории света вполне достаточным;
в действительности же трудностей в этом объяснении даже больше, чем в
волновой теории.
|
| 197
| For on the
emission theory the velocity of light must be greater in the water telescope,
and therefore the angle of aberration should be less; hence, in order to
reduce it to its true value, we must make the absurd hypothesis that the
motion of the water in the telescope carries the ray of light in the opposite
direction!
| По эмиссионной теории
скорость света должна быть больше в водном телескопе и, таким образом, угол отклонения
должен быть меньше; поэтому для того, чтобы сократить его до истинного
значения, мы должны выдвинуть абсурдную гипотезу о том, что движение воды в
телескопе отклоняет луч света в противоположном направлении!
|
| 198
| [3] Comptes
Rendus, xxxiii. p. 349 (1851); Pogg. Ann. Ergänzungsband, iii. p. 457
(1853); Ann. Chim. Phys. [3]. lvii. p. 385 (1859).
| [3] Fizeau Н. Sur les hypothèses relatives à
l'ether luminieux ... Comptes Rendus, 1851, vol. 33, p. 349;
Pogg. Ann. Ergänzungsband. 1853. Vol. III. P. 457;
Ann. Chim. Phys. 1859. Vol. III. lvii.
P. 385.
|
| 199
| [4]
"Influence of Motion of the Medium on the Velocity of Light. ” Am. J.
Sci.[3], xxxi. p. 377 (1886).
| [4] Michelson
A. A., Morley Е. Influence of Motion of the Medium on the velocity of Light.
American Journal of Science, Ser. 3, 1886, vol. 31, p. 377—386.
|
| 200
| [5] It may
be objected that it may escape by the space between the mercury and the
walls; but this could be prevented oy amalgamating the latter.
| [5] Можно
возразить, что он может протекать в пространстве между ртутью и стенками, но
этого можно избежать амальгамированием стенок.
|
| 201
| [6] Archives
Néerlandaises, xxi. 2me livr. Phil. Mag. [5], xiii. p. 236.
| [6] Lorentz
H. A. De I'influence du mouvement de la Terre sur les phénomènes lumineux. Archives Nérlandaises, 1886, vol. 21, 2 me livr.; Philosophical
Magazine [5], xiii. p. 236.
|
| 202
| [7] “ The
Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Æther/ by Albert A.
Michelson. Am. J. Sci. [3], xxii. p. 120.
| [7] Michelson
A. A. The Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether. American
Journal of Science, Ser. 3, 1881, vol. 22, p. 120—129.
|
| 203
| [8] It may
be mentioned here that the error was pointed out to the author of the former
paper by M. A. Potier, of Paris, in the winter of 1881.
| [8] It may
be mentioned here that the error was pointed out to the author of the former
paper by M. A. Potier, of Paris, in the winter of 1881.
|
| 204
| [9] “De
l'lnfluence du Mouvement do la Terre sur les Phen. Lum.” Archives
Néerlandaiscs. xxi. 2me livr. (1886).
| [9] “De
l'lnfluence du Mouvement do la Terre sur les Phen. Lum.”
Archives Neerlandaises, xxi, 2me livr.
|
