| 1 | Ether-Drift Experiments at Mount Wilson. | Эксперименты по эфирному ветру на Маунт Вилсон |
| 2 | By Prof. Dayton C. Miller, Case School of Applied Science, Cleveland, Ohio. | Проф. Дейтон К.Миллер, Кейсовская школа прикладных наук, Кливленд, Огайо (США) |
| 3 | ||
| 4 | The Michelson-Morley experiment for determining the relative motion of the earth and the luminiferous ether, the “ether-drift experiment”, was first performed in Cleveland in the year 1887, by Prof. Albert A. Michelson and the late Prof. Edward W. Morley. | Опыт Майкельсона — Морли для определения относительного движения Земли и светоносного эфира, или «эксперимент с эфирным ветром», был впервые выполнен в Кливленде в 1887 году профессором Альбертом А. Майкельсоном и покойным профессором Эдвардом В. Морли. |
| 5 | The theory of the experiment and a description of the apparatus was published in the Philosophical Magazine for 1887, and has been repeated in many text-books since that time. | Теория этого опыта и описание прибора были опубликованы в «Philosophical Magazine» за 1887 год и повторены с тех пор во многих учебниках. |
| 6 | They announced their conclusions as follows: “Considering the motion of the earth in its orbit only ... the observations show that the relative motion of the earth and the ether is probably less than one-sixth the earth's orbital velocity and certainly less than one-fourth.” (That is, it is less than 7.5 kilometres per second.) | Они заявили о следующих своих выводах: «Если рассматривать только движение Земли по ее орбите... то наблюдения показывают, что относительное движение Земли и эфира, вероятно, меньше 1/6 от орбитальной скорости Земли и, во всяком случае, меньше 1/4» (т.е. меньше 7,5 километров в секунду). |
| 7 | This result was considered by many as a null result, often called a negative result, and by some was thought to throw grave doubts upon the validity of the hypothesis of the luminiferous ether. | Этот результат рассматривался многими как нулевой результат, часто называемый отрицательным результатом, и некоторые предполагали поставить под серьезное сомнение правильность гипотезы светоносного эфира. |
| 8 | ||
| 9 | At the International Congress of Physics, held in Paris in 1900, Lord Kelvin expressed the conviction that the experiment should be repeated with a more sensitive apparatus. | На Международном физическом конгрессе, проведенном в Париже в 1900 году, лорд Кельвин высказал убеждение, что эксперимент должен быть повторен с более чувствительным аппаратом. |
| 10 | The present writer, in collaboration with Prof. Morley, constructed an interferometer about four times as sensitive as that used in the first experiments, having a light path of 224 feet, equal to about 150,000,000 wave-lengths. | Автор настоящей статьи совместно с проф. Морли построили интерферометр, примерно в четыре раза более чувствительный, чем тот, который применялся в первых опытах, с длиной светового пути 224 фута, равным примерно 150.000.000 волнам света. |
| 11 | In this instrument a relative velocity of the earth and ether equal to the earth's orbital velocity would be indicated by a displacement of the interference fringes equal to 1.5 fringes. | В этом инструменте относительная скорость Земли и эфира, равная орбитальной скорости Земли, была бы показана смещением полос интерференции на 1,5 полосы. |
| 12 | This apparatus was used in the basement of the Physical Laboratory of Case School of Applied Science in Cleveland, observations being made in 1904 and. 1905. | Прибор использовался в подвале физической лаборатории Кейсовской школы прикладных наук в Кливленде; наблюдения производились в 1904 и 1905 годах. |
| 13 | The result of these observations was published in the Philosophical Magazine for May 1905, as follows: “We may, therefore, declare that the experiment shows that if the ether near the apparatus did not move with it, the difference in velocity was less than 3.5 kilometres per second unless the effect on the materials annulled the effect sought. | Результат наблюдений был опубликован в «Philosophical Magazine» в мае 1905 года в следующем виде: «Таким образом мы можем заявить, что эксперимент показывает, что если эфир рядом с аппаратом не двигался вместе с ним, разница в скорости была меньше 3,5 километров в секунду, если только действие на материалы не свело к нулю искомый эффект. |
| 14 | Some have thought that this experiment only proves that the ether in a certain basement-room is carried along with it. | Некоторые думали, что опыт лишь доказывает, что эфир в данном подвале увлекался вместе с ним. |
| 15 | We desire, therefore, to place the apparatus on a hill to see if an effect can be there detected”. | Поэтому мы хотим поместить прибор на возвышенности, чтобы посмотреть, не будет ли там обнаружен искомый эффект». |
| 16 | ||
| 17 | In the autumn of 1905 Morley and Miller removed this interferometer from the college laboratory to a site on Euclid Heights, Cleveland, at an altitude of 300 feet above Lake Erie and free from obstruction of buildings. | Осенью 1905 года Морли и Миллер перевезли этот интерферометр из лаборатории колледжа на Евклидовы высоты в Кливленд на высоту 300 футов (91 м) над озером Эри и свободное от помех со стороны зданий. |
| 18 | Five preliminary observations were made which gave indication of a positive effect as of an ether-drift of about one-tenth of the then expected drift. | Пять предварительно сделанных наблюдений показали положительный эффект как от эфирного ветра скоростью примерно 1/10 от ожидавшейся тогда величины. |
| 19 | We were compelled to discontinue these experiments by circumstances beyond our control, before any definite results could be obtained. | Мы были вынуждены прекратить эти эксперименты по независящим от нас обстоятельствам, прежде чем удалось получить какие-либо определенные результаты. |
| 20 | ||
| 21 | The indication of a small positive effect made it seem necessary to continue the experiments, but it was thought desirable that further observations should be carried out at a much higher altitude. | Указание на небольшой положительный эффект делало необходимым продолжение экспериментов, но казалось весьма желательным, чтобы дальнейшие наблюдения производились на значительной большей высоте. |
| 22 | Prof. Morley retired from active work in 1906 and the continuance of the observations was long delayed. | Проф. Морли устранился от активной работы в 1906 г., и продолжение наблюдений было надолго отложено. |
| 23 | The suitable opportunity for continuing the experiments came in 1921, and upon the invitation of Prof. George E. Hale, Director of the Mount Wilson Observatory in California, the interferometer which had been used in 1905 was remounted at the Mount Wilson Observatory. | Подходящая возможность для продолжения экспериментов наступила в 1921 году, и по приглашению профессора Джорджа Хэля (George E. Hale), директора обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии, интерферометр, который был использован в 1905 году, был переустановлен в обсерватории Маунт Вилсон. |
| 24 | Four distinct groups of observations have now been made in this location: in March and April 1921, in November and December 1921, in August and September 1924, and in March and April 1925. | Четыре отдельных группы наблюдений были произведены на этом новом месте: в марте и апреле 1921 г., в ноябре и декабре 1921 г., в августе и сентябре 1924 г. и в марте и апреле 1925 г. |
| 25 | The first observations at this Observatory gave a definite, positive result considerably larger than that previously obtained in Cleveland, being equal to about one-third of the earth's orbital velocity. | Первые же наблюдения в этой обсерватории дали ясные положительные результаты, значительно большие, чем те, которые ранее были получены в Кливленде, и равные примерно 1/3 от орбитальной скорости Земли. |
| 26 | ||
| 27 | On the simple theory of the ether-drift experiment, it is presumed that the system of interference fringes which is observed will suffer a periodic displacement as the interferometer is rotated in the horizontal plane, this displacement being proportional to the relative motion of the earth and the ether. | Согласно простой теории эксперимента по эфирному ветру, предполагается, что система наблюдаемых полос интерференции будет испытывать периодическое смещение при вращении интерферометра в горизонтальной плоскости, и это смещение пропорционально относительному движению Земли и эфира. |
| 28 | The rotation of the earth on its axis causes the plane of the interferometer to move as though it were on the surface of a cone the axis of which coincides with that of the earth, and thus to take many different space orientations. | Вращение Земли вокруг ее оси заставляет плоскость интерферометра перемещаться так, как если бы она находилась на поверхности конуса, ось которого совпадает с осью Земли, и таким образом принимать множество различных положений в пространстве. |
| 29 | It is only that component of the actual drift which lies in the horizontal plane of the interferometer at the moment of observation which can be observed. | Может наблюдаться только та компонента действительного ветра, которая лежит в горизонтальной плоскости интерферометра на момент наблюдения. |
| 30 | Therefore, the apparent azimuth and magnitude of the drift should change with the time of observation. | Таким образом, наблюдаемые азимут и скорость эфирного ветра должны изменяться в зависимости от времени наблюдения. |
| 31 | A drift perpendicular to the plane of the interferometer will produce no effect whatever; it is quite possible that this condition may occur at certain times of the year. | Ветер, перпендикулярный плоскости интерферометра, не вызывает никакого эффекта; вполне возможно, что это условие может иметь место в определенные времена года. |
| 32 | ||
| 33 | It was suggested that the small observed effect might be due to magnetism acting on the steel frame of the interferometer, or that it might be due to radiant heat or other instrumental disturbances. | Предполагалось, что малый наблюдаемый эффект может быть следствием магнетизма, влияющего на стальную раму интерферометра или может быть следствием теплового излучения или других инструментальных помех. |
| 34 | The trying out of the various suggestions has involved continuous experimentation during the last four years, in which time every suspected cause of disturbance has been investigated, and it has been shown that none of these causes is responsible for the observed displacement. | Испытание разнообразных предположений привело к длительным экспериментам в течение последних четырех лет, когда исследовалась каждая подозрительная причина помех, и было показано, что ни одна из этих причин не могла вызвать наблюдаемое смещение. |
| 35 | ||
| 36 | In the summer of 1921 the steel frame of the interferometer was dismounted and a base of one piece of concrete reinforced with brass was cast in place on the mercury float. | Летом 1921 года стальная рама интерферометра была демонтирована и база из одного куска бетона, армированного латунью, была отлита на месте на плоту в ртути. |
| 37 | All the metal parts were made of aluminium or brass: thus the entire apparatus was free from magnetic effects and the possible effects due to heat were much reduced. | Все металлические части были сделаны из алюминия и латуни; таким образом, весь аппарат был свободен от магнитных эффектов, а возможные тепловые эффекты были значительно ослаблены. |
| 38 | In December 1921, 42 sets of observations consisting of 900 single measures of the drift were made with the non-magnetic interferometer. | В декабре 1921 года 42 серии наблюдений, состоящих из 900 отдельных измерений, были сделаны с этим не подверженным влиянию магнетизма интерферометром. |
| 39 | These show a positive effect as of an ether-drift which is entirely consistent with the observations of April 1921. | Они показали положительный эффект как от эфирного ветра, который полностью согласуется с наблюдениями в апреле 1921 г. |
| 40 | Many variations of incidental conditions were tried at this epoch. | Множество вариаций дополнительных условий были испытаны в этот период. |
| 41 | Observations were made with rotations of the interferometer clockwise and counter-clockwise, with a rapid rotation and a very slow rotation, with the interferometer extremely out of level, due to the loading of the float on one side. | Наблюдения производились при вращении интерферометра по часовой стрелке и против часовой стрелки, при быстром вращении и очень медленном, а также с чрезвычайно отклоненным от горизонтали интерферометром, вызванным нагрузкой плота с одной стороны. |
| 42 | Many variations of procedure in observing and recording were tried. | Было испробовано также много вариаций процедуры наблюдения и записи. |
| 43 | The results of the observations were not affected by any of these changes. | Результаты наблюдения не зависели от каких-либо из этих изменений. |
| 44 | ||
| 45 | The entire apparatus was returned to the laboratory in Cleveland. | Весь аппарат был возвращен в лабораторию в Кливленде. |
| 46 | During the years 1922 and 1923, many trials were made under various conditions which could be controlled and with many modifications of the arrangements of parts of the apparatus. | В 1922 и 1923 годы было произведено много испытаний при различных условиях, которые можно было контролировать и с множеством модификаций расположения частей аппарата. |
| 47 | An arrangement of prisms and mirrors was made so that the source of light could be placed outside the observing room, and a further complication of mirrors was tried for observing the fringes from a stationary telescope. | Призмы и зеркала были расположены так, чтобы источник света можно было разместить вне комнаты для наблюдения, и было испытано дальнейшее усовершенствование в расположении зеркал для наблюдения полос стационарным телескопом. |
| 48 | Methods of photographic registration by means of a motion picture camera were tried. | Были испытаны методы фотографической регистрации посредством кинокамеры. |
| 49 | Various sources of light were employed, including sunlight and the electric arc. | Были задействованы различные источники света, включая солнечный свет и электродугу. |
| 50 | Finally, an arrangement was perfected for making observations with an astronomical telescope having an objective of five inches aperture and a magnification of fifty diameters. | Наконец, установка была усовершенствована для выполнения наблюдений астрономическим телескопом, имеющим апертуру объектива 5 дюймов и 50-кратное увеличение. |
| 51 | The source of light adopted was a large acetylene lamp of the kind commonly used for automobile headlights. | В качестве источника света была использована большая ацетиленовая лампа такого же типа, которая часто используется для автомобильных фар. |
| 52 | An extended series of experiments was made to determine the influence of inequality of temperature and of radiant heat, and various insulating covers were provided for the base of the interferometer and for the light path. | Была произведена расширенная серия экспериментов для определения влияния непостоянства температуры и теплового излучения, и были применены различные изолирующие покрытия для основания интерферометра и для светового пути. |
| 53 | These experiments proved that under the conditions of actual observation, the periodic displacement could not possibly be produced by temperature effects. | Эти эксперименты показали, что при условиях фактических наблюдений, периодическое смещение не могло быть вызвано температурными эффектами. |
| 54 | An extended investigation in the laboratory demonstrated that the full-period effect mentioned in the preliminary report on the Mount Wilson observations is a necessary geometrical result of the adjustment of mirrors when fringes of finite width are used, and that the effect vanishes only for fringes of infinite width, as is presumed in the simple theory of the experiment. | Длительное исследование в лаборатории показало, что полнопериодический эффект, упомянутый в предварительном сообщении о наблюдениях на Маунт Вилсон, является необходимым геометрическим следствием настройки зеркал при использовании полос конечной ширины, и этот эффект исчезает только для полос бесконечной ширины, как это и предполагалось в простой теории эксперимента. |
| 55 | ||
| 56 | In July 1924 the interferometer was taken again to Mount Wilson and mounted on a new site where the temperature conditions were more favourable than those of 1921. | В июле 1924 года интерферометр был вновь перевезен на Маунт Вилсон и установлен на новом месте, где температурные условия были более благоприятны, чем в 1921 году. |
| 57 | The interferometer house was also mounted with a different orientation. | Домик для интерферометра также был смонтирован с другой ориентацией. |
| 58 | Again the observations showed a definite positive effect corresponding to the observations previously made at Mount Wilson. | Наблюдения снова показали ясный положительный эффект, соответствующий наблюдениям, ранее произведенным на Маунт Вилсон. |
| 59 | The observations on Mount Wilson were resumed in March 1925, and continued until about the middle of April, during which time 1600 measures of the drift were made. | Наблюдения на Маунт Вилсон были возобновлены в марте 1925 г. и продолжались до середины апреля, в течение этого периода были сделаны 1600 замеров эфирного ветра. |
| 60 | Again many variations in detail of arrangement of parts and in methods of observing were made without in any way altering the result. | Было снова произведено множество вариаций в расположении частей и в методах измерения, без какого-либо влияния на результаты. |
| 61 | Throughout the latter epoch of observations the conditions were exceptionally good. | В последний период наблюдений условия были исключительно хороши. |
| 62 | The observations of April 1925 give results almost identical with those of April 1921, notwithstanding that the interferometer had been rebuilt and that a different system of illumination and different methods of observation were employed, and that it was mounted on a new site in a house differently oriented. | Измерения в апреле 1925 г. дали результаты, почти совпадающие с результатами, полученными в апреле 1921 года, несмотря на то, что интерферометр был перестроен, применялись другая система освещения и другие методы наблюдения, и что прибор был установлен в новом месте и в иначе ориентированном домике. |
| 63 | ||
| 64 | The interferometer readings being plotted, give directly by harmonic analysis the azimuth and magnitude of the ether-drift. | Cчитывания интерферометра, будучи нанесенными на график, сразу же дали с помощью гармонического анализа азимут и величину эфирного ветра. |
| 65 | There are no corrections of any kind to be applied to the observed values. | Никаких поправок любого вида к наблюдаемым значениям не применялось. |
| 66 | In the work so far, every reading of the drift made at Mount Wilson has been included at its full value; no observation has been omitted because it seemed to be poor, and no “weights” have been applied to reduce the influence on the result, since no assumption has been made as to the expected result. | До сих пор в этой работе все измерения эфирного ветра, выполненные на Маунт Вилсон, были включены полностью, ни одно измерение не было отброшено, потому что оно казалось «плохим», и не был присвоен «вес» для уменьшения влияния на результат из предположения об ожидаемом результате. |
| 67 | It may be added that while the readings are being made, neither the observer nor the recorder can form the slightest idea as to whether any periodicity is present, much less as to the direction or amount of such periodicity. | Следует добавить, что во время выполнения считываний ни наблюдатель, ни записывающий помощник не могли составить себе ни малейшего представления о том, есть ли какая-либо периодичность, и тем более направление и величину этой периодичности. |
| 68 | ||
| 69 | The ether-drift experiments at Mount Wilson during the last four years, 1921 to 1925 consisting of about 5000 single measures of the drift, lead to the conclusion that there is a positive displacement of the interference fringes, such as would be produced by a relative motion of the earth and the ether at this Observatory, of approximately ten kilometres per second, being about one-third of the orbital velocity of the earth. | Эксперименты по определению эфирного ветра на Маунт Вилсон в течение последних четырех лет, с 1921 по 1925 г., состоящие из примерно 5000 отдельных измерений дрейфа, приводят к заключению, что существует положительное смещение полос интерференции которое могло быть произведено относительным движением Земли и эфира в этой обсерватории, со скоростью примерно 10 км/с, что соответствует примерно 1/3 орбитальной скорости Земли. |
| 70 | By comparison with the earlier Cleveland observations, this suggests a partial drag of the ether by the earth, which decreases with altitude. | По сравнению с ранними наблюдениями в Кливленде, это указывает на частичное увлечение эфира Землей, которое уменьшается с высотой. |
| 71 | A more extended account of these observations is given in the Proceedings of the National Academy of Sciences for June 1925. | Более подробное описание этих наблюдений дано в «Proceedings of the National Academy of Sciences» за июнь 1925 г. |
| 72 | ||
| 73 | Dr. Ludwik Silberstein, in his letter to Nature of May 23, has pointed out that these results, indicating a partial drag of the ether by the earth, “are easily explicable by means of the Stokes' ether concept, as modified by Planck and Lorentz”, as discussed in a paper by Silberstein in the Philosophical Magazine for February 1920. | Д-р Людвиг Зильберштейн (Ludwik Silberstein) в своем письме в Nature» от 23 мая указал на то, что эти результаты, выявляющие частичное увлечение эфира Земным шаром, «легко объясняются теорией эфира Стокса, видоизмененной Планком и Лоренцом», как это и разъяснено в статье Зильберштейна в «Philosophical Magazine» в феврале 1920 года. |
| 74 | ||
| 75 | The final test of these observations is whether they lead to a rational and wholly consistent indication of a constant motion of the solar system in space, combined with the orbital motion of the earth and the daily rotation on its axis. | Окончательный тест этих наблюдений — дают ли они рациональное и полностью последовательное указание на постоянное движение Солнечной системы в пространстве, в комбинации с орбитальным движением Земли и ее суточным вращением вокруг оси. |
| 76 | There is a specific relation for a given latitude between the observed azimuth of drift and the sidereal time of observation. | Существует специфическое соотношение для данной широты между наблюдаемым азимутом дрейфа и звездным временем наблюдения. |
| 77 | Observations at different sidereal times should show different azimuths, and all observations at the same sidereal time should show the same azimuth for a given epoch. | Наблюдения в различные периоды по звездному времени должны давать различные азимуты, и все наблюдения для одинакового звездного времени должны показать одинаковый азимут для данной эпохи наблюдения. |
| 78 | It is believed that a reconsideration of the Cleveland observations, from this point of view, will show that they are in accordance with this presumption, and will lead to the conclusion that the Michelson-Morley experiment does not and probably never has given a true zero result. | Предполагается, что ревизия наблюдений в Кливленде с этой точки зрения покажет, что они находятся в согласии с этим предположением, и это приводит к заключению, что эксперимент Майкельсона — Морли не дает и, вероятно, никогда не давал нулевого результата. |
| 79 | A complete calculation of the observations, now in progress together with further experiments to be made in the immediate future, should give definite indications regarding the absolute motion of the solar system in space. | В данный момент продолжаются подробные вычисления по результатам наблюдений, вместе с дальнейшими экспериментами, которые будут сделаны в ближайшем будущем, должны дать ясные указания по отношению к абсолютному движению Солнечной системы в пространстве. |
Перевод: Р.Г.Чертанов, 4 мая 2012 г.
Источник: Dayton C. Miller. Ether-Drift Experiments at Mount Wilson (Nature, July 11, 1925) (PDF, англ.)