Dayton C. Miller. Significance of the ether-drift experiments of 1925 at Mount Wilson [1]
|
Дейтон.К.Миллер. Смысл опытов с эфирным ветром, произведенных в 1925 г. на горе Вильсон [1]
|
|
|
|
|
//Science, Vol. LXIII, April 30, 1926,
No. 1635, pp.433-443
|
(Из журнала «Science», № 1635 от 30 апреля 1926 г.).
|
|
|
|
|
The general acceptance of the theory that
light consists of wave motion in a luminiferous ether made it necessary to
determine the essential properties of the ether which will enable it to
transmit the waves of light And to account for optical phenomena in general.
|
Всеобщее признание теории, по которой свет является
волнообразным движением светоносного эфира, создает необходимость определения
основных свойств эфира, дающих ему возможность переносить световые волны и
вообще принимать участие в оптических явлениях.
|
|
The ether was at first presumed to fill
all space, even that occupied by material bodies, and yet to allow all bodies
to move through it with apparent perfect freedom.
|
Сначала допускали, что эфир заполняет все пространство,
даже то, которое занято материальными телами, и вместе с тем признавали, что
все тела движутся через него совершенно свободно.
|
|
The question of whether the ether is
carried along by the earth's motion has been considered from the early days
of the wave theory.
|
Вопрос о том, увлекается ли эфир благодаря движению Земли,
рассматривался с первых дней волновой теории.
|
|
Theories of the ether are intimately
associated with theories of the structure of matter, and these are among the
most fundamental in the whole domain of physical science.
|
Теории эфира тесно связаны с теориями строения материи и
являются одними из наиболее существенных во всей области физической науки.
|
|
|
|
|
The discovery of the aberration of light,
in 1728, was soon followed by an explanation according to the then accepted
corpuscular theory of light.
|
Вслед за открытием аберрации света в 1728 г. вскоре последовало ее объяснение согласно принятой тогда корпускулярной теории света.
|
|
The effect was attributed to a simple
composition of the velocity of light with the velocity of the earth in its
orbit.
|
Этот эффект был приписан простому сложению скорости света
со скоростью движения Земли по ее орбите.
|
|
A second explanation was proposed, based
on the wave theory, which seemed almost as simple as the former, but it
failed to account for the fact, later proved by experiment, that the
aberration is unchanged when observations are made with a telescope filled
with water.
|
Было предложено я второе объяснение, основанное на волновой
теории, которое кажется почти таким же простым, как и первое, но оно не
учитывает обстоятельства, позже доказанного экспериментально, что аберрация
не меняется, когда наблюдения производятся с телескопом, наполненным водой.
|
|
Fresnel developed the theory which has
been generally accepted, first, that the ether is at rest in free space and
in opaque bodies, while, second, in the interior of moving transparent bodies
it is supposed to move with a velocity less than the velocity of the body in
the ratio (n2–1)/n2, where n is the index of
refraction.
|
Френель развил теорию, которая получила почти всеобщее
признание и по которой, во-первых, эфир остается в покое в пустом
пространстве и в непрозрачных телах и, во-вторых, внутри движущихся
прозрачных тел он предполагался движущимся со скоростью меньшей, чем скорость
движения тела в отношении (n2–1)/n2, где n является
показателем преломления.
|
|
These two hypotheses give a complete and
satisfactory explanation of aberration;
|
Две эти гипотезы дают полное и удовлетворительное
объяснение аберрации;
|
|
the second is considered to have been
proved by the experiments of Fizeau and of Michelson and Morley on the
velocity of light in moving media;
|
вторая считается доказанной опытами Физо и Майкельсона и
Морли о скорости света в движущихся средах;
|
|
the first hypothesis, that of an ether at
rest in space and in opaque bodies, has always been in doubt.
|
первая гипотеза, что эфир покоится в пространстве и
непрозрачных телах, всегда была под сомнением.
|
|
|
|
|
Several physicists have sought to prove
the existence of the stationary ether by direct experiment.
|
Многие физики пытались доказать существование неподвижного
эфира прямыми опытами.
|
|
The most fundamental of such proposals
was that of Professor A. A. Michelson, made in 1881, based upon the idea that
the ether as a whole is at rest and that light waves are propagated in the
free ether in any direction and always with the same velocity with respect to
the ether.
|
Наиболее важным из всех предложенных является опыт
профессора А. А. Майкельсона, сделанный в 1881 г. и основанный на мысли о том, что эфир, как целое, покоится и световые волны распространяются
в свободном эфире в любом направлении всегда с одной и той же скоростью по
отношению к эфиру.
|
|
It was also assumed that the earth in its
orbital motion around the sun passes freely through this ether as though the
latter were absolutely stationary in space.
|
Таким образом допускалось, что Земля в ее движении по
орбите вокруг Солнца проходит через эфир совершенно свободно, хотя последний
является абсолютно неподвижным в пространстве.
|
|
The experiment proposed to detect a
relative motion between the earth and the ether, and it is this relative
motion which is often referred to as "ether-drift."
|
Этот опыт предполагал открыть относительное движение Земли
и эфира, то самое относительное движение, которое часто называют «эфирным
ветром».
|
|
The experiment is based upon the argument
that the apparent velocity of light would vary according to whether the
observer is carried by the earth in the line in which the light is traveling
or at right angles to this line.
|
Этот опыт основывался на доводе, что кажущаяся скорость
света будет изменяться, смотря по тому, переносится ли наблюдатель Землей в
том же направлении, в котором идет и свет, или под прямым углом к этому
направлению.
|
|
The velocity of light is three hundred
thousand kilometers per second, while the velocity of the earth in its orbit
is one ten thousandth part of this, thirty kilometers per second.
|
Скорость света равняется тремстам тысячам километров в
секунду, в то время как скорость движения Земли по ее орбите равна одной десятитысячной
этой скорости, т.е. равна тридцати километрам в секунду.
|
|
The actual motion of the earth is at all
times the resultant of the motion of the earth in its orbit, varying in
direction and having a velocity of thirty kilometers per second, and of the
constant motion of the sun (including the whole solar system), in an
unknown direction and with an unknown velocity.
|
Действительное движение Земли является во всякое время
результатом сложения: изменяющегося по направлению движения Земли и
постоянного движения Солнца (включая всю Солнечную систему) в неизвестном
направлении и с неизвестной скоростью.
|
|
Therefore, the actual relative motion of
the earth and ether is unknown, and it may be less than thirty kilometers per
second or very much greater.
|
Поэтому действительное относительное движение Земли и
эфира неизвестно, и оно может быть медленнее, чем тридцать километров в
секунду, или гораздо больше.
|
|
If it is assumed that the relative motion
is equal to that of the earth in its orbit, and if it were possible to
measure the direct effect of this motion on the apparent velocity of light,
then the velocity measured in the line of motion should differ from the
apparent velocity at right angles to this line, by thirty kilometers per
second, or by one part in ten thousand.
|
Если допустить, что эго относительное движение равно по
скорости движению Земли по ее орбите и если бы было возможно измерить прямой
эффект этого движения на кажущуюся скорость света, то эта скорость,
измеренная в направлении движения, отличалась бы от кажущейся скорости
перпендикулярно к этому направлению на тридцать километров в секунду или на
одну десятитысячную.
|
|
This is what is called a "first
order effect"; but, unfortunately, there is no known method of measuring
the velocities under such simple conditions.
|
Это есть то, что называют «эффектом первого порядка», но,
к несчастью, мы не знаем способа измерения скорости при таких простых
условиях.
|
|
All methods require the ray of light to
travel to a distant station and back again to the starting point, and a
positive effect of the earth's motion on the ray going outward would be
neutralized by a negative effect on the returning ray.
|
Во всех способах необходимо, чтобы луч света проходил к
некоторому определенному месту и обратно к точке отправления; и положительный
эффект движения Земли на луч, идущий вперед, будет нейтрализован
отрицательным эффектом для возвращающегося луча.
|
|
But, for a moving observer, it was shown
that the neutralization would not be quite complete; the apparent velocity of
the ray going and coming in the line of the earth's motion would differ from
the apparent velocity of the ray going and coming at right angles, in the
ratio of the square of the velocity of the earth to the velocity of light, that
is, by an amount equal to one part in (10,000)2 or to one part in
100,000,000.
|
Но было показано, что для движущегося наблюдателя эта
нейтрализация не будет совершенно полной; кажущаяся скорость луча, идущего и
возвращающегося в направлении движения Земли, будет отличаться от кажущейся
скорости луча, идущего и возвращающегося перпендикулярно к этому направлению,
на квадрат отношения скорости Земли к скорости света, т.е. на количество,
равное 1/(10000)2 или одной стомиллионной.
|
|
The only effect which can be
experimentally determined, therefore, is exceedingly minute; it is a
"second order effect."
|
Единственный эффект, который может быть открыт
экспериментально, поэтому является чрезвычайно малым: это есть «эффект
второго порядка».
|
|
|
|
|
A remarkable instrument known as the
"interferometer," which had been invented by Professor Michelson,
is capable of detecting a change in the velocity of light of the small amount
involved in ether drift.
|
Замечательный инструмент, который был изобретен проф.
Майкельсоном и известен под именем интерферометра, способен открыть ничтожные
изменения в скорости света, вызываемые эфирным ветром.
|
|
In this experiment a beam of light is
literally split in two by a thin film of silver, on what is called the
"half-silvered mirror";
|
В этом: опыте пучок света буквально расщеплен на два
посредством тонкого серебряного слоя, который называется «полусеребряным
зеркалом».
|
|
the coating of silver is thin enough to
allow about half of the light to pass straight through, while the other half
is reflected in the usual manner.
|
Этот серебряный слой настолько тонок, что почти половина
света прямо проходит через него, в то время как другая половина отражается
как обычно.
|
|
These two beams of light may thus be made
to travel paths at right angles to each other.
|
Таким образом, эти два луча света можно заставить идти по
путям, перпендикулярным друг к другу.
|
|
At the end of the desired path each beam
is reflected back upon itself and the two come together where they first
separated.
|
В конце определенного пути каждый луч отражается обратно,
и оба приходят вместе туда, где они сначала разделились.
|
|
If the two paths are optically equal,
that is, if there are exactly the same number of wavelengths of light in
each, the reunited portions will blend with the waves in concordance.
|
Если эти два пути оптически равной длины, т.е. если в
каждом содержится точно такое же количество световых волн, то волны в
соединившихся пучках будут совпадать друг с другом.
|
|
If, however, one path is a half-wave
longer than the other, the waves will come together in "opposite
phase," the crest of one coinciding with the trough of the other.
|
Если, однако, один путь на полволны длиннее другого, волны
будут приходить в «противоположных фазах», гребень одной будет совпадать с
впадиной другой.
|
|
These and other phase relations between
the two rays produce effects called "interference fringes,"
observation of which enables one to detect slight changes in the velocity of
light in the two paths.
|
То или другое отношение фаз обоих лучей производит эффект,
называемый «интерференционными полосами», наблюдение которого дает
возможность открыть ничтожные изменения скорости света на этих двух путях.
|
|
|
|
|
In the year 1887, at Case School of
Applied Science, in Cleveland, Professor Michelson, in collaboration with the
late Professor Edward W. Morley, of Western Reserve University, made certain
important developments of method and apparatus and used the interferometer in
the now famous "Michelson-Morley experiment," in an effort to
determine whether the motion of the earth through space produces the effect
upon the velocity of light as predicted by theory.
|
В 1887 г. в высшей школе прикладных наук в Кливленде проф.
Майкельсон, в сотрудничестве с покойным проф. Э. В. Морли, сделал некоторые
важные усовершенствования этого метода и аппарата и воспользовался этим
интерферометром для знаменитого теперь «опыта Майкельсона—Морли», стараясь
определить, окажет ли влияние движение Земли через пространство на скорость
света, предсказанное теорией.
|
|
Unfortunately we do not know in what
absolute direction the earth is going and so it is not possible to place the
interferometer certainly in this direction.
|
К несчастью, мы не знаем, каково абсолютное направление
движения Земли, и поэтому невозможно наверняка поместить интерферометр в этом
направлении.
|
|
Therefore, the whole apparatus is mounted
on a base which floats on mercury so that it can be turned to all azimuths of
the horizontal plane of observation in the effort to find the direction of
the drift.
|
Поэтому весь прибор монтируется на фундаменте, который
плавает на ртути таким образом, что он может быть повернут при желании найти
направление ветра по всем азимутам в горизонтальной плоскости.
|
|
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 rotating 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 двигаться так, как будто она находится на поверхности конуса,
ось которого совпадает с осью Земли, благодаря чему прибор принимает
различные пространственные ориентировки.
|
|
It is only that component of the actual
drift which lies in the plane of the interferometer at the moment of
observation which can be observed.
|
Наблюдать можно лишь ту слагающую действительного эфирного
ветра, которая в момент наблюдения лежит в плоскости интерферометра..
|
|
Therefore, the apparent azimuth and
magnitude of the drift should change with the time of observation.
|
Поэтому кажущиеся величина и направление этого ветра будут
изменяться во время наблюдения.
|
|
|
|
|
The full significance of the ether-drift
experiments of 1925 can be presented only by considering the interpretations
given to the experiments made previously.
|
Полный смысл опытов с эфирным ветром в 1925 г. можно выяснить, лишь рассмотрев толкование, данное предшествующим опытам.
|
|
For this reason a historical summary of
all the experiments will be given.
|
По этой причине мы и дадим здесь краткую историю всех этих
опытов.
|
|
|
|
|
In July, 1887, Michelson and Morley made
six sets of observations for the ether-drift effect, one at noon and one at
six o'clock in the evening, on each of three days, July 8, 9 and 11.
|
В июле 1887 г. Майкельсон и Морли сделали шесть серий
наблюдений эффекта, производимого эфирным ветром, по одной в полдень и в шесть
часов вечера в каждый из трех дней 8, 9 и 11 июля.
|
|
This constitutes the whole of the
observations made by Michelson and Morley.
|
В этом и состоят все наблюдения, сделанные Майкельсоном и
Морли.
|
|
In November, 1887, 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 of the earth's orbital velocity
and certainly less than one fourth."[2] (That is, it is less than seven
and one half kilometers per second.)
|
В ноябре 1887 г. они опубликовали свои заключения в таком
виде: «Если рассматривать только движение Земли по ее орбите... то наблюдения
показывают, что скорость движения Земли относительно эфира, вероятно, меньше,
чем одна шестая орбитальной скорости Земли, и, наверное, меньше, чем одна
четверть» [2] (т.е. меньше, чем семь с половиной километров в секунду).
|
|
It is to be noted that this experiment
was designed and carried out solely to detect the influence of the earth's
orbital motion, which should have different values at the two times of day
chosen for observation, and that the smallest quantity which could be
measured with certainty was one fourth of the expected effect.
|
Это указывало, что этот опыт предназначался исключительно
для того, чтобы открыть влияние движения Земли по орбите, которое должно
иметь различные значения в различные часы дня, избранные для наблюдений, и
что наименьшее количество, которое могло быть достоверно измерено, равнялось
одной четверти ожидаемого эффекта.
|
|
|
|
|
In 1895, Lorentz and FitzGerald suggested
that the motion of translation of a solid through the ether might produce a
contraction in the direction of the motion, with extension transversely, the
amount of which is proportional to the square of the ratio of the velocities
of translation and of light, and which might have a magnitude such as to
annul the effect of the ether-drift in the Michelson-Morley interferometer.
|
В 1895 г. Лоренц и Фицджеральд предположили, что
поступательное движение твердого тела через эфир может вызвать сокращение в
направлении движения, соединенное с поперечным расширением, величина первого
пропорциональна квадрату отношения скорости движения к скорости света, и оно
может иметь такую величину, что сводит на нет эффект эфирного ветра в
интерферометре Майкельсона и Морли.
|
|
The optical dimensions of this instrument
were determined by the base of sandstone on which the mirrors were supported.
|
Оптические размеры этого инструмента определялись цоколем
из песчаника, который поддерживал зеркала.
|
|
If the contraction depends upon the
physical properties of the solid, it was suggested that pine timber would
suffer greater compression than sandstone, while steel might be compressed in
a lesser degree.
|
Если это сокращение зависело от физических свойств
твердого тела, то можно предположить, что сосновое дерево будет сжиматься
больше, чем песчаник, между тем как сталь может быть сжимается лишь в меньшей
степени.
|
|
If the compression annuls the expected
effect in one apparatus, it might in another apparatus give place to an
effect other than zero, perhaps with the contrary sign.
|
Если сжатие компенсирует ожидаемый эффект в одном
аппарате, в другом оно может дать эффект, отличный от нуля, а может быть
эффект противоположного знака.
|
|
|
|
|
The writer, in collaboration with
Professor Morley, constructed an interferometer about four times as sensitive
as the one used in the first experiment, having a light path of 214 feet, equal to about 130,000,000 wave-lengths.
|
Пишущий эти строки, в сотрудничестве с проф. Морли,
сконструировал интерферометр приблизительно в четыре раза более
чувствительный, чем тот, который употреблялся в первом опыте. Он имел путь
луча длиной в 214 футов в равный по длине 130.000.000 световых волн.
|
|
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 1.1 fringes.
|
В этом инструменте относительная скорость Земли и эфира,
равная орбитальной скорости Земли, вызвала бы смещение интерференционных
полос, равное ширине 1,1 полосы.
|
|
This is the size of the instrument which
has been used ever since.
|
С того времени и применялся инструмент таких размеров.
|
|
The optical parts were all new and
nothing was used from the original apparatus excepting the mercury tank and
its wooden float.
|
Его оптические части были все новые, и из первого аппарата
не было использовано ничего, кроме ртутной ванны и деревянного поплавка.
|
|
|
|
|
Such an instrument with a base made of
planks of pine wood was used at Cleveland, in 1902, 1903 and 1904, for the purpose of directly testing the Lorentz - FitzGerald effect, but the changes
in the wooden frame due to the variations in humidity and temperature made it
difficult to obtain accurate observations.
|
Такой прибор с основанием, сделанным из сосновых досок,
употреблялся в 1902, 1903 и 1904 г.г. в Кливленде с целью прямой поверки
эффекта Лоренца – Фицджеральда. Но изменения в деревянной раме, происходившие
благодаря колебаниям температуры и влажности воздуха, затрудняли получение
точных результатов при наблюдениях.
|
|
A new supporting frame was designed by
Professor F. H. Neff, of the Department of Civil Engineering of Case School
of Applied Science, the purpose being to secure both symmetry and rigidity.
|
Новая поддерживающая рама была спроектирована проф.
факультета гражданских инженеров школы прикладных наук Ф. X. Неффом и имела
целью обеспечить и симметрию и прочность.
|
|
This frame, or base, was made of
structural steel and was so arranged that the optical dimensions could be
made to depend upon distance-pieces of
wood, or upon the steel frame itself.
|
Эта рама или основание была сделана из строительной стали
и была расположена так, что оптический размеры прибора могли быть сделаны
зависящими или от длины деревянных досок, или только от самого стального
остова.
|
|
Observations were made with this
apparatus in 1904. The procedure was based upon the effect to be expected
from the combination of the diurnal and annual motions of the earth together
with the presumed motion of the solar system towards the constellation Hercules
with a velocity of 17.7 kilometers per second.
|
Наблюдения с этим аппаратом были сделаны в 1904 г. Способ наблюдения был основан на эффекте, ожидаемом от комбинации суточного движения Земли с
предполагаемым движением Солнечной системы к созвездию Геркулеса со скоростью
17,7 километров в секунду.
|
|
On the dates chosen for the observations
there were two times of the day when the resultant of these motions would lie
in the plane of the interferometer, about 11:30 o'clock, A. M., and 9:00
o'clock, P. M. The calculated azimuths of the motion would be different for
these two times.
|
Для наблюдения были избраны два часа в течение дня, когда
результирующая этих двух движений лежала в плоскости интерферометра, именно
11 час. 30 мин. утра и 9 час. вечера. Вычисленное направление движения было
различно в эти часы.
|
|
The observations at these two times were,
therefore, combined in such a way that the presumed azimuth for the morning
observations coincided with that for the evening.
|
Поэтому наблюдения в эти часы комбинировались таким
образом, что каждому из направлений утренних наблюдений подыскивалось
соответствующее направление для вечерних наблюдений.
|
|
The observations for the two times of day
gave results having positive magnitudes but having nearly opposite phases;
when these were combined, the result was nearly zero.
|
Наблюдения для этих двух частей суток давали результаты,
которые имели положительную величину, но почти противоположные фазы; когда они
были скомбинированы, получился почти нулевой результат.
|
|
The result, therefore, was opposed to the
theory then under consideration; but according to the ideas which will be set
forth later in this address it now seems that the superposition of the two
sets of observations of different phases was based upon an erroneous
hypothesis and that the positive results then obtained are in accordance with
a new hypothesis as to the solar motion.
|
Это следствие противоречило принятой тогда теории; но по
мыслям, которые будут изложены в этой речи дальше, теперь кажется, что
наложение этих двух серий наблюдений с различными фазами было основано на
ошибочной гипотезе и что положительный результат, полученный тогда,
согласуется с новой гипотезой относительно движения Солнца.
|
|
Our report of these experiments published
in the Philosophical Magazine for May, 1905, concludes with the
following statement: "Some have thought that this experiment only proves
that the ether in a certain basement room is carried along with it.
|
Наша статья об этом опыте, опубликованная в «Philosophical
Magazine» в мае 1905 г., кончалась следующим заключением: «Некоторые
думают, что этот опыт доказывает только то, что эфир в некоторых помещениях
переносится вместе с ними.
|
|
We desire therefore to place the
apparatus on a hill to see if an effect can be there detected." [3]
|
Мы хотим поэтому поместить аппарат на холме, чтобы видеть
— может ли быть открыт таким образом какой-нибудь эффект» [3].
|
|
|
|
|
In the autumn of 1905, Morley and Miller
removed the interferometer from the laboratory basement to a site on Euclid Heights, Cleveland, free from obstruction by buildings, and having an altitude of
about three hundred feet above Lake Erie and about eight hundred and seventy
feet above sea-level.
|
Осенью 1905 г. Морли и Миллер перенесли интерферометр из
помещения лаборатории на холм Евклида в Кливленде, незастроенный какими-либо
постройками и имевший триста футов высоты над уровнем озера Эри и около
восьмисот семидесяти футов над уровнем моря.
|
|
Five sets of observations were made in
1905-1906, which give a definite positive effect of about one tenth of the
then "expected" drift.
|
В 1905—1906 гг. были сделаны пять серий наблюдений,
которые дали определенный положительный эффект, равнявшийся одной десятой
ожидавшегося тогда «ветра».
|
|
There was a suspicion that this might be
due to a temperature effect, though there was no direct evidence of this.
|
Было подозрение, что этот результат может быть вызван
температурными влияниями, но прямых указаний на это не было.
|
|
A plan was made for putting this surmise
to the test after a summer's vacation.
|
Был составлен план проверить это сомнение после летних
каникул.
|
|
We had erected the interferometer on land
owned by a friend; during our vacation absence, the land was sold and the new
owner ordered the immediate removal of the interferometer.
|
Мы поставили интерферометр на земле, принадлежавшей нашему
другу; во время нашего каникулярного отсутствия эта земля была продана и
новый владелец приказал немедленно убрать интерферометр.
|
|
Professor Morley retired from active work
in 1906 and it devolved upon the present writer to continue the experiments.
|
Проф. Морли прекратил активное участие в работе с 1906 г. и продолжение опытов до настоящего времени выпало на долю автора.
|
|
It seemed desirable that further
observations should be carried out at a much higher altitude, but numerous
causes prevented the resumption of observations.
|
Казалось желательным, чтобы дальнейшие наблюдения были
перенесены на большую высоту, но многочисленные причины помешали
возобновлению наблюдений.
|
|
|
|
|
It was at this time that Einstein became
interested; and in November, 1905, he published a paper on "The
Electrodynamics of Moving Bodies."[4] This paper was the first of a long
series of papers and treatises by Einstein and others, which has developed
into the present theory of relativity.
|
В это время Эйнштейн заинтересовался этим вопросом; в
ноябре 1905 г. он опубликовал работу об «электродинамике движущихся тел» [4].
Эта статья была первой из длинной серии статей и трактатов Эйнштейна и других
авторов, что привело к теперешней теории относительности.
|
|
In this first paper, Einstein states the
principle of the constancy of the velocity of light, postulating that for an
observer on the moving earth, the measured velocity of light must be
constant, regardless of the direction or amount of the earth's motion.
|
В этой первой статье Эйнштейн устанавливает принцип
постоянства скорости света, постулируя, что для наблюдателя на движущейся
Земле измеренная скорость света должна быть построена независимо от
направления и скорости движения Земли.
|
|
The whole theory was related to physical
phenomena, largely on the assumption that the ether-drift experiments of Michelson,
Morley and Miller had given a definite and exact null result.
|
Вся теория была применена к физическим явлениям на
основании допущения, что опыты Майкельсона, Морли и Миллера дали определенный
и точный нулевой результат.
|
|
|
|
|
The deflection of light from the stars by
the sun, as predicted by the theory of relativity, was put to the test at the
time of the solar eclipse of 1919. The results were widely accepted as
confirming the theory.
|
Отклонение света звезд Солнцем, предсказанное теорией
относительности, было проверено во время Солнечного затмения 1919 г. Результат был воспринят широкими кругами, как благоприятный для теории.
|
|
This revived the writer's interest in the
ether-drift experiments, the interpretation of which had never been
acceptable to him.
|
Это оживило интерес автора к опытам с эфирным ветром,
принятое истолкование которых было для него всегда неприемлемым.
|
|
|
|
|
The site of the Mount Wilson Observatory,
near Pasadena, California, at an elevation of about six thousand feet,
appeared to be a suitable place for further trials.
|
Местоположение обсерватории на горе Вильсон близ Пасадены
было подходящим для дальнейших опытов.
|
|
An elaborate program of experimentation
was prepared, and ample funds to cover the very considerable expense involved
were very generously provided by Mr. Eckstein Case, of Cleveland.
|
Была выработана тщательная программа опытов, а большие
средства для покрытия весьма значительных расходов были любезно предоставлены
м-ром Экштейном из Кливленда.
|
|
The president and trustees of Case School
of Applied Science gave every possible assistance by allowing leave of
absence to the writer at such times as were desirable for making the
experiments and by providing an assistant for carrying on the very laborious
work of calculating and analyzing the observations.
|
Президент и попечители школы прикладных наук оказали
всевозможное содействие, разрешив автору отпуск во время, удобное для
производства опытов, и предоставив ему ассистента, несшего на себе тяжелую
работу вычисления и анализа наблюдений.
|
|
Through the kindness of President Merriam,
of the Carnegie Institution of Washington, and of Directors Hale and Adams,
the ether-drift experiments have been carried on at the Mount Wilson
Observatory during the past five years.
|
Благодаря любезности президента института Карнеги в
Вашингтоне Мерриама и директоров обсерватории Хэйля и Адамса опыты с эфирным
ветром были проведены в продолжение последних пяти лет на обсерватории горы
Вильсон.
|
|
|
|
|
Observations were begun in March, 1921,
using the apparatus and methods employed by Morley and Miller in 1904, 1905
and 1906, with certain modifications and developments in details.
|
Наблюдения были начаты в марте 1921 г., при использовании аппарата и метода, употреблявшегося Морли и Миллером в 1904, 1905 и 1906
гг., с некоторыми изменениями и дополнениями в деталях.
|
|
The very first observation gave a
positive effect such as would be produced by a real ether-drift,
corresponding to a relative motion of the earth and ether of about ten
kilometers per second.
|
Самое первое наблюдение дало как раз такой положительный
эффект, какой произвел бы действительный эфирный ветер, соответствующий
скорости движения Земли относительно эфира, равной около десяти километров в
секунду.
|
|
But before announcing such a result it
seemed necessary to study every possible cause which might produce a
displacement of fringes similar to that caused by ether-drift; among the
causes suggested were magneto-striction and radiant heat.
|
Но показалось необходимым прежде, чем опубликовать этот
результат, изучить все возможные причины, которые могут произвести смещение
полос, подобное тому, которое вызывается эфирным ветром; среди этих причин
предполагалось магнитострикция и лучистая теплота.
|
|
In order to test the latter the metal
parts of the interferometer were completely covered with cork about one inch
thick, and fifty sets of observations were made showing a periodic
displacement of the fringes, as in the first observations, thus showing that
radiant heat is not the cause of the observed effect.
|
Чтобы проверить последнее, металлические части
интерферометра были совершенно закрыты слоем пробки около дюйма толщиной и
было сделано пять серий наблюдений, показавших такое же периодическое
смещение полос, как и при первом наблюдении; таким образом оказалось, что
лучистая теплота не является причиной наблюденного эффекта.
|
|
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 г. стальная рама интерферометра была убрана, и
основание, сделанное из одного куска цемента, скрепленного латунью, было
поставлено на ртутный поплавок.
|
|
All the metal parts were made of aluminum
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,
благодаря чему весь аппарат был свободен от магнитных влияний и возможное
влияние теплоты было значительно уменьшено.
|
|
In December, 1921, forty-two sets of
observations were made with the non-magnetic interferometer.
|
В декабре 1921 г. было сделано с этим немагнитным
интерферометром сорок две серии наблюдений.
|
|
These show a positive effect as of an
ether drift, which is entirely consistent with the observations of April,
1921. Many variations of incidental conditions were tried at this epoch.
|
Они показали наличие положительного эффекта как от
эфирного ветра, который вполне соответствовал наблюдениям апреля 1921 г. В это время были испытаны некоторые изменения в побочных условиях.
|
|
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 и очень медленном
вращении, с интерферометром, выведенным из горизонтального положения с
помощью нагрузки одной стороны поплавка.
|
|
Many variations of procedure in observing
and recording were tried.
|
Были испытаны многие изменения в способах наблюдения и
отсчета.
|
|
The results of the observations were not
affected by any of these changes.[5]
|
На результаты наблюдений ни одно из этих изменений не
оказало влияния [5].
|
|
|
|
|
The entire apparatus was returned to the
laboratory in Cleveland.
|
Весь аппарат был возвращен в лабораторию в Кливленде.
|
|
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 in the apparatus.
|
В продолжение 1922 и 1923 гг. было сделано много опытов
при различных условиях, которые могли точно контролироваться, и с
многочисленными изменениями в расположении частей аппарата.
|
|
An arrangement of prisms and mirrors was
made so that the source of light could be placed outside of the observing
room, and a further complication of mirrors was tried for observing the
fringes from a stationary telescope.
|
Призмы и зеркала были расположены таким образом, что
источник света мог быть помещен вне наблюдательной комнаты и при еще большем
усложнении зеркал был испробован способ наблюдения полос через неподвижный
телескоп.
|
|
Methods of photographic registration by
means of a motion picture camera were tried.
|
Был исследован также способ фотографической регистрации
при помощи движущейся камеры.
|
|
Various sources of light were employed,
including sunlight and the electric arc.
|
Применялись различные источники света, включая солнечный
свет и электрическую дугу.
|
|
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.
|
Окончательна для выполнения наблюдений была выработана
установка с астрономическим телескопом, имевшим объектив с апертурой в пять
дюймов и увеличение в пятьдесят раз.
|
|
The source of light adopted was a large
acetylene lamp of the kind commonly used for automobile headlights.
|
Источником света была выбрана большая ацетиленовая лампа,
подобная тем, которые обычно помещаются в автомобильных фонарях.
|
|
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 обширная серия опытов для определения
влияния неравномерности температуры и лучистой теплоты и для основания
интерферометра и для светового пути были устроены различные изолирующие
покрышки.
|
|
These experiments proved that under the
conditions of actual observation the periodic displacement could not possibly
be produced by temperature effects.
|
Все эти эксперименты доказали, что при условиях наблюдения
периодическое смещение не может быть вызвано температурными влияниями.
|
|
An extended investigation in the
laboratory demonstrated that the full-period effect mentioned in the
preliminary report of the Mount Wilson observations is a necessary
geometrical consequence 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.
|
Тщательное исследование в лаборатории показало, что полный
периодический эффект, упомянутый в предварительном сообщении о наблюдениях на
горе Вильсон, является необходимым геометрическим следствием установки
зеркала, когда применяются полосы конечной толщины, и что этот эффект
исчезает только для полос бесконечной толщины, как и предполагается в
элементарной теории опыта.
|
|
|
|
|
In July, 1924, the interferometer was
taken again to Mount Wilson and mounted on a new site where the temperature
conditions were more favorable than those of 1921.
|
В июле 1924 г. интерферометр был снова взят на гору
Вильсон и установлен в новом месте, где температурные условия были более
благоприятны, чем там, где находился в 1921 г.
|
|
The interferometer house was also mounted
with a different orientation.
|
Дом, в котором помещался интерферометр, имел другое
направление, чем раньше.
|
|
Again the observations showed a real
periodic displacement of the fringes, as in all the observations previously
made at Mount Wilson and at Cleveland.
|
Опять наблюдения показали действительное периодическое
смещение полое, как и во всех предыдущих наблюдениях, сделанных на горе
Вильсон и в Кливленде.
|
|
|
|
|
In spite of long-continued efforts it was
impossible to account for these effects as being due to terrestrial causes or
to experimental errors.
|
Несмотря на долговременные изыскания, невозможно было
найти какую-либо ошибку, точно так же нельзя было приписать наблюдаемый факт
какому-либо земному влиянию.
|
|
Very extended calculations were made in
the effort to reconcile the observed effects with the accepted theories of
the ether and of the presumed motions of the earth in space.
|
Чтобы примирить наблюденный эффект с принятой теорией
эфира и предполагаемым движением Земли в пространстве, были сделаны весьма
обширные вычисления.
|
|
The observations were repeated at certain
epochs to tests one after another of the hypotheses which were suggested.
|
Наблюдения повторялись в известные периоды, чтобы
проверить ту или другую из предполагаемых гипотез.
|
|
At the end of the year 1924, when a
solution seemed impossible, a complete calculation of the then expected
effects, for each month of the year, was made for the first time.
|
В конце 1924 г., когда разрешение этих вопросов казалось
невозможным, было сделано для начала полное вычисление ожидаемого эффекта для
каждого месяца.
|
|
This indicated that the effect should be
a maximum about April first, and further that the direction of the effect
should, in the course of the twenty-four hours of the day, rotate completely
around the horizon.
|
Оно указало, что эффект должен быть максимальным около
первого апреля и что в продолжение двадцати четырех часов направление эффекта
должно совершать полный оборот вокруг горизонта.
|
|
Observations were made for verifying
these predictions in March and April, 1925.
|
В марте и апреле 1925 г. были сделаны наблюдения для поверки этих; предсказаний.
|
|
The effect was equal in magnitude to the
largest so far observed; but it did not point successively to all points of
the compass, that is, it did not point in directions 90° apart at intervals
of six hours, nor point in opposite directions at intervals of twelve hours.
|
По величине эффект был равен наибольшему из наблюденных до
этого времени; но он не был направлен последовательно ко всем точкам
горизонта, т.е. он не изменял направления на 90° по прошествии шести часов,
не принимал противоположного направления через двенадцать часов.
|
|
Instead of this, the direction merely
oscillated back and forth through an angle of about 60°, having, in general,
a northwesterly direction.
|
Вместо этого его направление просто колебалось вперед и
назад в пределах угла, равного приблизительно 60°, в общем имея
северо-западное направление.
|
|
|
|
|
Previous to 1925, the Michelson-Morley
experiment has always been applied to test a specific hypothesis.
|
До 1925 г. опыт Майкельсона–Морли применялся всегда для
поверки определенной гипотезы.
|
|
The only theory of the ether which has
been put to the test is that of the absolutely stationary ether through which
the earth moves without in any way disturbing it.
|
Такой единственной теорией эфира, которая подлежала такой
поверке, была теория абсолютно неподвижного эфира, через который Земля
движется, не возмущая его никаким образом.
|
|
To this hypothesis the experiment gave a
negative answer.
|
Опыт дал отрицательный ответ на эту гипотезу.
|
|
The experiment was applied to test the
question only in connection with specific assumed motions of the earth,
namely, the axial and orbital motions combined with a constant motion of the
solar system towards the constellation Hercules with the velocity of about
nineteen kilometers per second.
|
Эксперимент был применен к поверке этого вопроса только в
связи с особым предполагаемым движением Земли, именно с движением, состоявшим
в комбинации движения по орбите и вращения вокруг оси с поступательным
движением Солнечной системы к созвездию Геркулеса со скоростью около
девятнадцати километров в секунду.
|
|
The results of the experiment did not
agree with these presumed motions.
|
Результаты опыта не соответствовали этому предполагаемому
движению.
|
|
The experiment was applied to test the
Lorentz-FitzGerald hypothesis that the dimensions of bodies are changed by
their motions through the ether; it was applied to test the effects of
magneto-striction, of radiant heat and of gravitational deformation of the
frame of the interferometer.
|
Тогда опыт был применен к поверке гипотезы Лоренца и
Фитцджеральда об изменении размеров тел при их движении через эфир; он был
использован также для исследования действий магнитострикции, лучистой теплоты
и гравитационных деформаций на раму интерферометра.
|
|
Throughout all these observations,
extending over a period of years, while the answers to the various questions
have been "no," there has persisted a constant and consistent small
effect which has not been explained.
|
В продолжение всех этих наблюдений, длившихся годами,
упорно выступал постоянный и малый эффект, который не был выяснен, в то время
как ответом на все ставившиеся тогда разнообразные вопросы служило «нет».
|
|
|
|
|
The ether-drift interferometer is an
instrument which is generally admitted to be suitable for determining the
relative motion of the earth and the ether, that is, it is capable of
indicating the direction and the magnitude of the absolute motion of the
earth and the solar system in space.
|
Интерферометр, приспособленный для опытов с эфирным
ветром, является инструментом, который пригоден для определения
относительного движения Земли и эфира, т.е. способен указать направление и
величину абсолютного движения Земли и Солнечной системы в пространстве.
|
|
If observations were made for the
determination of such an absolute motion, what would be the result,
independent of any "expected" result?
|
Если были сделаны наблюдения для определения этого
абсолютного движения, какой должен получиться результат независимо от какого
бы то ни было «ожидаемого результата»?
|
|
For the purpose of answering this general
question, it was decided to make more extended observations at other epochs
in 1925, and this was done in the months of July, August and September.
|
С целью выяснения этого общего вопроса было решено в 1925 г. сделать более многочисленные наблюдения в другое время года, и они были произведены в июле,
августе и сентябре.
|
|
|
|
|
It may be asked: why was not such a
procedure adopted before?
|
Можно спросить: почему это не было предпринято раньше?
|
|
The answer is, in part, that we were
concerned with the verification of certain predictions of the so-called
classical theories; and in part that it is not easy to develop a new
hypothesis, however simple, in the absence of direct indication.
|
Ответ будет такой: частью потому, что мы интересовались
поверкой известных предсказаний, так называемой, классической теории, частью
потому, что не легко в отсутствии прямых указаний предложить новую гипотезу
особенно простую.
|
|
Probably a considerable reason for the
failure is the great difficulty involved in making the observations at all
times of day at any one epoch.
|
Вероятно, одним из важных поводов этого упущения были
большие трудности, заключающиеся в выполнении наблюдений во всякое время дня
и в некоторые времена года.
|
|
I think I am not egotistical, but am
merely stating a fact when it is remarked that the ether-drift observations
are the most trying and fatiguing, as regards physical, mental and nervous
strain, of any scientific work with which I am acquainted.
|
Я думаю, что я не окажусь эгоистом, но изображу
действительное положение вещей, если замечу, что наблюдения эфирного ветра
являются наиболее трудными и утомительными в отношении физического нервного и
умственного напряжения, чем какая-нибудь другая научная работа, с которой мне
пришлось познакомиться.
|
|
The mere adjustment of an interferometer
for white-light fringes and the keeping of it in adjustment, when the light
path is 214 feet, made up of sixteen different parts, and when it is in
effect in the open air, requires patience as well as a steady
"nerve" and a steady hand.
|
Только одна установка интерферометра для полос белого
света и поддержание его в этом Положении, когда световой путь равняется 214 футам и состоит из шестнадцати различных участков, и когда это производится на открытом воздухе,
требует терпения, крепких нервов, так и уверенных рук.
|
|
Professor Morley once said,
"Patience is a possession without which no one is likely to begin
observation of this kind."
|
Профессор Морли сказал однажды: «Терпение является
качеством, без которого невозможно начинать наблюдения подобного рода».
|
|
The observations must be made in the
dark; in the daytime, the interferometer house is darkened with black paper
shades;
|
Наблюдения должны: делаться в темноте; в дневное время
помещение, предназначенное для интерферометра, затемнялось щитами из черной
бумаги.
|
|
the observations must be made in a
temperature which is exactly that of the out-of-door air;
|
Наблюдения должны делаться при точно такой же температуре,
как и температура наружного воздуха;
|
|
the observer has to walk around a circle
about twenty feet in diameter, keeping his eye at the moving eyepiece of the
telescope attached to the interferometer which is floating on mercury and is
turning on its axis steadily, at the rate of about one turn a minute;
|
наблюдатель ходит кругом по окружности около двенадцати
футов в диаметре, следя глазами за движущимся окуляром телескопа, прикрепленного
к интерферометру, который плавает в ртути и постоянно вращается около своей
оси со скоростью одного оборота в минуту;
|
|
the observer must not touch the
interferometer in any way, and yet he must never lose sight of the
interference fringes, which are seen only through the small aperture of the
eyepiece of the telescope, about a quarter of an inch in diameter;
|
наблюдатель никоим образом не должен терять из виду
интерференционные полосы, которые видны только через небольшое отверстие
окуляра телескопа, имеющее диаметр около четверти дюйма;
|
|
the observer makes sixteen readings of
the position of the interference fringes in each turn, at times indicated by
an electrical clicker; these operations must be continued without a break
through a set of observations, which usually lasts for about fifteen or
twenty minutes, and this is repeated continuously during the several hours of
the working period.
|
наблюдатель за каждый оборот шестнадцать раз отмечает
положение интерференционных полос во время, указываемое электрическим
звонком; эти операции продолжаются без перерыва в течение серии наблюдений,
которая длится обычно от пятнадцати до двадцати минут, а эти серии
повторяются непрерывно в продолжение многих часов рабочего дня.
|
|
|
|
|
When observations are in progress the
interferometer to which the observing telescope is attached is caused to
rotate on the mercury float so that the telescope points successively to all
points of the compass, that is, it points to all azimuths.
|
Когда наблюдения в ходу, интерферометр, к которому
прикреплен наблюдательный телескоп, приводился во вращение на поплавке,
плавающем в ртути таким образом, что телескоп указывает последовательно на
все страны света, т.е. проходит через все азимуты.
|
|
A relative motion of the earth and the
ether should cause a periodic displacement of the interference fringes, the
fringes moving first to one side and then to the other as referred to a
fiducial point in the field of view, with two complete periods in each
rotation of the instrument.
|
Относительное движение Земли и эфира должно вызывать
периодическое смещение интерференционных полос; эти полосы двигаются по
отношению к некоторой определенной точке в поле зрения сперва в одну, а затем
в другую сторону при двух полных периодах за каждое вращение инструмента.
|
|
Beginning when the telescope points
north, the position of the fringes is noted at sixteen equidistant points
around the horizon.
|
Положение полос отмечалось, начиная с того момента, когда
телескоп был направлен на север в шестнадцати равностоящих направлениях
вокруг всего горизонта.
|
|
The azimuth of the line of sight when the
displacement is a maximum having been noted at two different times of day, it
is a simple operation to calculate the right ascension and declination, or
the "apex" of the presumed "absolute" motion of the earth
in space.
|
Азимут линии зрения при максимальном смещении отмечался в
два различных времени дня, и поэтому вычисление прямого восхождения и
склонения «апекса» предполагаемого абсолютного движения Земли в пространстве
является простой операцией.
|
|
The determination of the direction of the
earth's motion is dependent only upon the direction in which the telescope
points when the observed displacement of the fringes is a maximum; it is in
no way dependent upon the amount of this displacement nor upon the adjustment
of the fringes to any particular zero position.
|
Определение направления движения Земли зависит только от
направления, в котором телескоп указывает тогда, когда наблюдаемое смещение полос
является максимальным; оно никоим образом не зависит ни от величины этого
смещения, ни от того, каким образом мы отсчитываем смещение от некоторого
особого нулевого положения.
|
|
As the readings are taken at intervals of
about three seconds, the position of the maximum is dependent upon
observations covering an interval of less than ten seconds.
|
Когда отсчеты производились через интервалы около трех
секунд, положение максимума определялось наблюдениями, занимавшими интервал
меньше чем в десять секунд.
|
|
A whole period of the displacement
extends over only about twenty-five seconds.
|
Полный период смещения продолжался около двадцати пяти
секунд.
|
|
Thus the observations for the direction
of the absolute motion are largely independent of ordinary temperature
disturbances.
|
Таким образом, наблюдения, касавшиеся направления
абсолютного движения, являются в значительной степени независимыми от обычных
температурных влияний.
|
|
The observation is a differential one and
can be made with considerable certainty under all conditions.
|
Эти наблюдения являются дифференциальным и могут быть
выполнены со значительной уверенностью при всяких условиях.
|
|
A set of readings usually consists of
twenty turns of the interferometer made in about fifteen minutes' time; this
gives forty determinations of the periodic effect.
|
Серия наблюдений состоит обычно из двадцати оборотов
интерферометра, выполненных приблизительно за пятнадцать минут времени; это
дает сорок определений периодического эффекта.
|
|
The forty values are simply averaged to
give one "observation."
|
Простое среднее этих сорока значений дает одно
«наблюдение».
|
|
Any temperature effect, or other
disturbing cause, which is not regularly periodic in each twenty seconds over
an interval of fifteen minutes would largely be cancelled out in the process
of averaging.
|
Температурный эффект или другая причина, которая не является
правильно повторяющейся с периодом порядка 20 секунд за промежуток времени в
пятнадцать минут, будут при нахождении среднего совершенно затушеваны.
|
|
The periodic effect remaining in the
final average must be real.
|
Периодический эффект, остающийся в окончательном среднем,
должен быть реальным.
|
|
|
|
|
The position of the fringe system is
noted in units of a tenth of a fringe width.
|
Положение системы полос указано в единицах, равных десятой
части ширины полосы.
|
|
The actual velocity of the earth's motion
is determined by the amplitude of the periodic displacement, which is
proportional to the square of the relative velocity of the earth and the
ether and to the length of the light path in the interferometer.
|
Истинная скорость движения Земли определяется амплитудой
периодического смещения, которая пропорциональна квадрату относительной
скорости Земли и эфира и длине светового пути в интерферометре.
|
|
A relative motion of thirty kilometers
per second, equal to the velocity of the earth in its orbit, would produce a
displacement of the fringes from one extreme to the other, of 1.1 fringes.
|
Относительное движение в тридцать километров в секунду,
равное скорости Земли на ее орбите, произвело бы смещение полое от одного
крайнего положения до другого, равное 1,1 полосы.
|
|
Disturbances due to temperature or other
causes lasting for a few seconds or for a few minutes might affect the actual
amount of the observed displacement and thus give less certain values for the
velocity of relative motion, while at the same time the position of maximum
displacement is not disturbed.
|
Влияние, произведенное температурой или другими причинами,
действующими в продолжение немногих секунд или немногих минут, могут изменить
истинную величину наблюдаемого смещения и таким образом уменьшить точность
определения относительной скорости, в то время как положение максимального
смещения не нарушится.
|
|
Thus it is to be expected that the
observations for the velocity of motion will not be as precise as the
observations for the direction of motion.
|
Поэтому можно было ждать, что результаты наблюдения
скорости движения не будут так точны, как наблюдения направления движения.
|
|
The two things, magnitude and azimuth of
observed relative motion, are quite independent of each other.
|
Две эти вещи, величина и направление наблюдаемого
относительного движения, совершенно независимы друг от друга.
|
|
|
|
|
It is desirable to have observations
equally distributed over the twenty-four hours of the day; since one set
requires about fifteen minutes of time, ninety-six sets, properly
distributed, will suffice.
|
Было желательно иметь наблюдения, распределенные
равномерно по всем двадцати четырем часам суток; так как каждая серия
требовала около пятнадцати минут, го девяносто шести серий, распределенных
соответственным образом, было достаточно.
|
|
The making of such a series usually
occupies a period of ten days.
|
Выполнение таких серий наблюдений занимало обычно период в
десять дней.
|
|
The observations are finally reduced to
one group and the mean date is considered the date of the epoch.
|
Окончательно эти наблюдения сводились в одну группу и
средняя дата рассматривалась, как дата этой «эпохи».
|
|
The observations made at Mount Wilson in 1925 correspond to the three epochs, April 1, August 1 and September 15,
and are more than twice as numerous as all the other ether-drift observations
made since 1881. The total number of observations made at Cleveland represent about 1,000 turns of the interferometer, while all the observations made at Mount Wilson previous to 1925 correspond to 1,200 turns.
|
Наблюдения, сделанные на горе Вильсон в 1925 г., соответствуют трем эпохам: 1 апреля, 1 августа и 15 сентября, и по числу более чем в два
раза превышают все другие наблюдения эфирного ветра, сделанные с 1887 г. Полное число наблюдений, сделанных в Кливленде, соответствует 1.000 оборотам интерферометра,
в то время как все наблюдения, сделанные на горе Вильсон до 1925 г., соответствуют 1.200 оборотам.
|
|
The 1925 observations consist of 4,400
turns of the interferometer, in which over 100,000 readings were made.
|
Наблюдения 1925г. состоят из 4.400 оборотов
интерферометра, во время которых было сделано 100.000 отсчетов.
|
|
A group of eight readings gives a value
for the magnitude and direction of the ether-drift function, so that 12,500
single measures of the drift were obtained.
|
Группа из восьми наблюдений дает значение для величины и
направления функции эфирного ветра, следовательно, было получено 12.500
отдельных измерений ветра.
|
|
This required that the observer should
walk, in the dark, in a small circle, for a total distance of 100 miles, while making the readings.
|
Это требует, чтобы наблюдатель прошел, пока он делает
отсчеты, в темноте по небольшому кругу расстояние в 100 миль.
|
|
Throughout these observations the
conditions were exceptionally good.
|
В продолжение этих наблюдений условия были исключительно
хороши.
|
|
At times there was a fog which rendered
the temperature very uniform.
|
За это время иногда был туман, который поддерживал очень
равномерную температуру.
|
|
Four precision thermometers were hung on
the outside walls of the house; often the extreme variation of temperature
was not more than one tenth of a degree, and usually it was less than four
tenths of a degree.
|
Четыре точных термометра были повешены на внешней стороне
дома; часто наибольшее изменение температуры не превышало одной десятой
градуса, а обычно было меньше четырех десятых.
|
|
Such variations did not at all affect the
periodic displacement of the fringes.
|
Такие изменения не могли дать полного эффекта
периодического смещения полос.
|
|
It may be added that while the readings
are being taken, neither the observer nor the recorder can form the slightest
opinion as to whether any periodicity is present, much less as to the amount
or direction of any periodic effect.
|
Можно еще прибавить, что, пока не были получены отсчеты,
ни у кого из наблюдателей или регистраторов не могло быть и намека на мысль о
присутствии какой-нибудь периодичности, а тем более о величине или
направлении какого-либо периодического эффекта.
|
|
|
|
|
The hundred thousand readings are added
in groups of twenty, are averaged and then are plotted in curves.
|
Сто тысяч отсчетов были соединены в группы по двадцати
отсчетов, и затем среднее из группы было нанесено в виде кривых.
|
|
These curves are subjected to mechanical
harmonic analysis for the purpose of determining the azimuth and magnitude of
the drift.
|
Эти кривые были подвергнуты механическому гармоническому
анализу с целью определения азимута и величины ветра.
|
|
In this work all the original
observations have been used, without any omissions and without the assignment
of weights; furthermore, there are no corrections of any kind to be applied
to the observed values.
|
При этой работе были использованы вое оригинальные наблюдения
без каких-либо пропусков и без определения весов наблюдений; кроме того,
поправки какого бы то ни было рода не вводились в наблюденные значения.
|
|
The results of the analyses are finally
charted in such a way as to show the variation in the azimuth of the drift
throughout the day of twenty-four hours for each epoch, and the variation in
magnitude is similarly charted.
|
Результаты этого анализа начерчены таким образом, чтобы
показать изменение азимута ветра в продолжение двадцати четырех часов суток
для каждой эпохи, подобным же образом начерчено изменение его величины.
|
|
The observations of 1925 thus provide six
curves, three showing the variation in azimuth for the different epochs and
three showing the variation in magnitude.
|
Наблюдения 1925 г. дали таким образом шесть кривых: три,
показывающие изменение азимута для различных периодов, и три, показывающие
изменение величины.
|
|
The curves are shown in Figs. 1 and
2.
|
Эти кривые показаны на рис. 1 и 2.
|
|
The dots, connected by the light lines,
represent single observations, each being the average of the readings from
twenty turns of the interferometer during an interval of about fifteen
minutes.
|
Точки, связанные тонкими линиями, представляют отдельные
наблюдения, каждое из которых является средним из отчетов, произведенных в
продолжение пятнадцати минут.
|
|
The heavy line represents an arbitrary
average of the single observations for the one epoch.
|
Жирная линия представляет некоторое произвольное среднее
из отдельных наблюдений для каждой эпохи.
|
|
In Fig. 1 the base line represents the
twenty-four hours of the local civil day; a position on this line corresponds
to a direction of motion to the north, while a point above the line indicates
an easterly azimuth and one below the line, a westerly azimuth.
|
На рис. 1 горизонтальная линия соответствует двадцати
четырем часам местных гражданских суток; положение этой линии соответствует
движению к северу, в то время как точки выше линии указывают восточный, ниже
линии — западный азимут.
|
|
In Fig. 2 the base again represents the
hours of the civil day, while the magnitude of the ether drift, that is, the
velocity of relative motion, throughout the day, is charted in kilometers per
second.
|
На рис. 2 горизонтальная линия опять представляет часы
гражданских суток, в то время как величина эфирного ветра, т.е. скорость
относительного движения в продолжение суток, нанесена в километрах в секунду.
|
|
It is at once evident that there is
something real in the observations; each curve has a definite and a
characteristic form; certainly, the results are not zero, neither are they
due to accidental errors of observation.
|
Сразу видно, что в этих наблюдениях есть нечто реальное;
каждая кривая имеет определенную и характерную форму; несомненно, что эти
результаты не являются нулевыми и не вызваны случайными ошибками наблюдений.
|
|
The azimuth of the observed effect,
Fig.1, varies in a periodic manner throughout the twenty-four hours of the
day, the average being about 45° west of north, with the time of greatest
westerly deviation varying with the time of year.
|
Азимут наблюденного эффекта на рис. 1 изменяется, в
продолжение двадцати четырех часов суток периодически, в среднем равняясь 45°
к северо-западу, причем время наибольшего западного отклонения изменяется со
временем года.
|
|
Fig. 2 shows that the magnitude of the
effect also varies periodically, with its maximum of about ten kilometers per
second occurring at different times of day at different times of year.
|
Рис. 2 показывает, что величина этого эффекта изменяется
периодически, с максимумом около десяти километров в секунду, выступающим в
различные времена года, в разные часы дня.
|
|
|
|
|
It has been impossible to specify any
effects of temperature, radiant heat, magnetism, gravitation or any other
cause, which can produce the systematic variations indicated for the
different epochs.
|
Было невозможно выделить какой-нибудь эффект, вызываемый
температурой, лучистой теплотой, магнетизмом, гравитационными силами или другими
причинами, который мог производить в различные эпохи указанное
систематическое изменение.
|
|
The presumption was then made that the
effects may be due to the motion of the earth and of the whole solar system
through the ether, that is, to a real ether drift.
|
Тогда и было сделало предположение, что этот эффект может
быть вызван движением Земли и всей Солнечной системы через эфир, т.е.
является реальным эфирным ветром.
|
|
Various graphic and numerical solutions
were made for determining the apex and velocity of such a motion.
|
Для определения апекса и скорости этого движения были
выполнены различные графические и численные расчеты.
|
|
These trial solutions were checked by
means of a mechanical parallelogram apparatus, and finally by a partial
least-squares solution.
|
Это пробное решение было проверено посредством
механического прибора для сложения движений и окончательно посредством
способа наименьших квадратов.
|
|
It was found that a direction towards a
point in the constellation Draco, having the right ascension of 262° (17 1/2
hours) and the declination of +65°, when projected on the plane of the
interferometer at all times of the day for the three epochs of observations,
would have an azimuth which would vary as shown by the smooth, heavy-line
curves of Fig. 3.
|
Таким образом было найдено, что некоторое направление к
точке созвездия Дракона, имеющее прямое восхождение 262° (171/2 часов) и
склонение 65°, спроектированное в любое время дня для всех трех эпох
наблюдения на плоскости интерферометра, имело бы азимут, который менялся
таким же образом, как жирно напечатанная гладкая кривая на рис. 3.
|
|
The azimuth would, however, vary equally
to the east and to the west of north; that is, the curve should be partly
above and partly below the horizontal base line of the figure.
|
Однако этот азимут должен бы изменяться одинаково и к
востоку и к линии север — юг, т.е. кривая должна бы лежать частью выше,
частью ниже основной горизонтальной линии чертежа.
|
|
As drawn, the curves have been
arbitrarily displaced downward (westward) to match the broken line curves
which show the actual results of observation, taken from Fig. 1. На
рис. 10.3 кривая была произвольно смещена вниз в сторону западных
азимутов,
|
Как видно из рисунка, кривые произвольно смещены вниз (к
западу) для сравнения с ломаными линиями, взятыми с рис. 1, которые
показывают действительные результаты наблюдений.
|
|
|
|
|
If the motion has a direction towards the
constellation Draco with a velocity of ten kilometers per second, which
remains constant throughout the year, its projection on the plane of the
interferometer would vary in magnitude throughout the day, for the three
epochs of observations, as shown by the smooth curves in Fig. 4.
|
Если это движение имеет направление к созвездию Дракона и
скорость в десять километров, остающуюся неизменной в продолжение года, то
его проекция на плоскость интерферометра будет в течение дня изменяться по
величине для трех эпох наблюдения таким образом, как это показывают гладкие
кривые на рис. 4.
|
|
The broken-line curves show the variation
in magnitude of the observed effect, being the averages from Fig. 2.
|
Ломаные линии показывают изменение в величине наблюденного
эффекта, являясь средним из данных рис. 2.
|
|
|
|
|
The curves so far considered have been
plotted with respect to local civil time for Mount Wilson.
|
Кривые, рассмотренные до сих пор, были начерчены
относительно местного гражданского времени для горы Вильсон.
|
|
If the direction and magnitude of the
motion are constant throughout the year the curves of the variation are more
appropriately plotted with respect to sidereal time; in Fig. 5 the curves are
so plotted, the heavy line representing the averages of all observations for
1925.
|
Если величина и направление движения являются постоянными
в продолжение года, эти кривые более рационально начертить по отношению
звездного времени; на рис. 5 кривые и начерчены таким образом, жирная линия
представляет среднее из всех наблюдений 1925 г.
|
|
There is a remarkable agreement of the
curves for the different times of year when plotted against sidereal time;
the figure shows that the concordance of the curves for the direction of
motion is better than for the magnitude.
|
Здесь является замечательным
сходство кривых, относящихся к различным временам года, когда они нанесены
относительно звездного времени.
|
|
In Fig. 6 the final averages of Fig. 5
are shown by the broken-line curves, while the computed effects are shown by the
smooth curves.
|
На рис. 6 окончательное среднее рис. 5 показано ломаной
линией, в то время как вычисленный эффект показан гладкой кривой.
|
|
For the azimuth the curves are drawn to a
scale of displacement twice that of the preceding figures, the better to
bring out the remarkable agreement between the curves.
|
Чтобы лучше показать замечательное сходство между кривыми,
кривая для азимута вычерчена в масштабе вдвое большем сравнительно с
предшествующими рисунками.
|
|
|
|
|
As far as the observed quantities
entering into these two curves are concerned, they are quite independent of
each other; and each gives values of the right ascension and declination of
the earth's absolute motion.
|
Как тесно ни связаны наблюденные величины, составляющие
эти две кривые, они совершенно независимы друг от друга; каждая из кривых
дает значение прямого восхождения и склонения абсолютного движения Земли.
|
|
The right ascension is the sidereal time
at which the azimuth (in the simple ease) passes from east to west of north;
this corresponds to the place where the curve crosses its true axis when
passing from a maximum to a minimum.
|
Прямое восхождение даётся звездным временем, при котором
азимут (в этом простом случае) переходит от востока к западу через север;
этому соответствует место, где кривая пересекает свою истинную ось, проходя
от максимума к минимуму.
|
|
The dotted lines in the lower part of
Fig. 6 show that this occurs at 17 1/2 hours, which is
the right ascension of the apex; or being expressed in degrees it is equal to
262°.
|
Пунктированная же линия нижней части рис. 6 показывает,
что это происходит в 17 1/2 часов, что и является
прямым восхождением апекса; если это выразить в градусах, то мы получаем
262°.
|
|
The declination of the apex may be
determined from the amplitude of the curve taken in connection with the
latitude of the observatory; the value thus obtained is a declination of
+65°.
|
Склонение апекса может быть определено из амплитуды
кривой, взятой совместно с широтой обсерватории: таким образом, получается
значение склонения, равное +65°.
|
|
The observed velocity of the earth's
motion, projected on the plane of the interferometer, should show a daily
variation in magnitude as a result of the rotation of the earth on its axis;
this magnitude should drop to its minimum value at a sidereal time which is
the right ascension of the apex; and should reach its maximum twelve hours
from this time.
|
Наблюденная скорость вращения Земли, спроектированная на
плоскость интерферометра должна показывать суточную вариацию своей величины,
как результат вращения Земли около ее оси; эта величина должна опускаться до
минимального значения в звездное время, соответствующее прямому восхождению
апекса и достигать максимума через двенадцать часов после этого времени.
|
|
Considering the latitude of Mount Wilson,
31° 14′, and the declination of the apex as just determined from the
azimuth of observations, it appears that at the time of maximum the plane of
the interferometer makes an angle of less than 8° with the direction of the
earth's motion;
|
Так как широта горы Вильсон равна 31° 41', а склонение
апекса только что определено из наблюдений азимута, то выходит, что во время
его максимума плоскость интерферометра составляет с направлением движения
Земли угол меньше, чем в 8°;
|
|
thus the projection of the velocity at
this time does not differ appreciably from its full value, which is then
shown to be equal to ten kilometers per second.
|
поэтому проекция скорости в это время не может значительно
разниться от ее полного значения, которое найдено равным десяти километрам в
секунду.
|
|
The declination of the apex may be
determined from the magnitude observations, as well as from those for
azimuth, since it determines the ratio of maximum and minimum values of
velocity for a given latitude.
|
Склонение апекса может быть определено из наблюдений
величины скорости так же, как и из наблюдений азимута, так как оно определяет
отношение максимального и минимального значения скорости для данной широты.
|
|
The agreement of the two right ascensions
derived from these independent curves, indicated by dotted lines in Fig. 6,
together with an equal concordance of the declinations, is a further very
strong confirmation of the argument that the observed effects and the
presumed motion are directly related.
|
Согласие этих двух значений прямого восхождения, указанных
на рис. 6 пунктированной линией и полученных из независимых кривых, вместе с
таким же совпадением склонений, является, кроме того, очень существенным
подтверждением взгляда, что наблюденный эффект и предполагаемое движение
связаны между собой.
|
|
|
|
|
A study of the numerical results shows
that the probable error in the determination of the azimuth of the effect is
± 2°, while the probable error of the observed velocity on the supposition of
a maximum value of ten kilometers per second is ± 0.6 kilometers per second.
|
Изучение численных результатов показывает, что вероятная
ошибка в определении азимута этого эффекта равна ±2°, в то время как,
предполагая максимальную скорость в десять километров в секунду, вероятная
ошибка в наблюденной скорости равна 0,6 километр в секунду.
|
|
|
|
|
The argument that the direction and
magnitude of the observed ether drift is independent of local time and is
constant with respect to sidereal time implies that the effect of the earth's
orbital motion is imperceptible in the observations.
|
То обстоятельство, что направление и величина наблюдённого
эфирного ветра независимы от местного времени и постоянны по отношению к
звездному времени, предполагает, что эффект движения Земли по орбите весьма
мало сказывается при этих наблюдениях.
|
|
No effect of this orbital motion has been
found in these observations of 1925; this is strictly in accordance with the
results obtained by Michelson and Morley in 1887 and by Morley and Miller in
1905.
|
Эффект орбитального движения не был найден при наблюдениях
1925 г.—это находится в строгом согласии с результатами, полученными
Майкельсоном и Морли в 1887 г. и Морли и Миллером в 1905 г.
|
|
In order to account for this fact it is
assumed that the constant motion of the earth in space is more than two
hundred kilometers per second, but that for some unexplained reason the
relative motion of the earth and the ether in the interferometer at Mount
Wilson is reduced to ten kilometers per second; under these conditions a
component motion equal to the earth's orbital motion would produce an effect
on the resultant which is just below the limit of the smallest quantity which
can be measured by the present interferometer.
|
Чтобы учесть это обстоятельство, нужно предположить, что
скорость постоянного движения Земли в пространстве превышает двести
километров в секунду, но что по некоторым невыясненным обстоятельствам
относительная скорость Земли и эфира в интерферометре на горе Вильсон
сводилась к десяти километрам в секунду; при этих условиях слагающая движения,
равная орбитальному движению, дает эффект, результирующая которого находится
за пределами наименьшей величины, которая может быть измерена теперешним
интерферометром.
|
|
It is for this reason that it is
concluded that the velocity of the motion of the solar system is at least two
hundred kilometers per second and it may be much greater.
|
По этим причинам можно заключить, что скорость движения
Солнечной системы равна по крайней мере двумстам километрам в секунду, а
может быть и гораздо больше.
|
|
The fact that the observed effect is
dependent upon sidereal time and is independent of diurnal and seasonal
changes of temperature and other terrestrial causes shows that it is a
cosmical phenomenon.
|
Обстоятельство, что наблюденный эффект зависит от звездного
времени и
не зависит от суточных и сезонных изменений температуры и
других земных причин, показывает, что это есть космическое явление.
|
|
|
|
|
The previous observations made at Mount Wilson , while not sufficiently extended to determine curves of the kind just
indicated, should, nevertheless, be consistent with these observations.
|
Предварительные наблюдения, сделанные на горе Вильсон,
хотя и недостаточно многочисленны для определения кривой, подобной только что
указанным, должны согласоваться с более поздними наблюдениями.
|
|
In Fig. 7 the results of the observations
for April 15, 1921, are compared with the curves calculated from the
observations of 1925, showing a very good agreement.
|
На рис. 7 результаты наблюдений 15 апреля 1921 г. показывают, при сравнении с кривыми, вычисленными из наблюдений 1925 г., очень хорошее согласование.
|
|
|
|
|
The complete study of the ether-drift
experiments of 1925, at Mount Wilson, leads to the conclusion that there is a
systematic displacement of the interference fringes of the interferometer
corresponding to a constant relative motion of the earth and the ether at
this observatory of ten kilometers per second;
|
Подробное изучение опытов с эфирным ветром, сделанных в 1925 г. на горе Вильсон, приводит к заключению, что здесь существует систематическое смещение
интерференционных полос в интерферометре, соответствующее постоянному
относительному движению Земли и эфира, равному на этой обсерватории десяти
километрам в секунду;
|
|
and that the variations in the direction
and magnitude of the indicated motion are exactly such as would be produced
by a constant motion of the solar system in space, with a velocity of two
hundred kilometers, or more, per second, towards an apex in the constellation
Draco, near the pole of the elliptic, which has a right ascension of 262° and
a declination of + 65°.
|
точно такие изменения в направлении и величине указанного
движения могли быть вызваны постоянным движением Солнечной системы в
пространстве со скоростью двухсот или более километров в секунду по
направлению к апексу в созвездии Дракона, вблизи полюса эклиптики, прямое
восхождение которого равно 262°, а склонение +65°.
|
|
In order to account for these effects as
the result of an ether drift, it seems necessary to assume that, in effect,
the earth drags the ether so that the apparent relative motion at the point
of observation is reduced from two hundred, or more, to ten kilometers per second,
and further that this drag also displaces the apparent azimuth of the motion
about 45° to the west of north.
|
Для того, чтобы считать этот эффект результатом эфирного
ветра, кажется необходимым предположить, что Земля увлекает эфир таким
образом, что кажущееся относительное движение в местоположении обсерватории
сводится с двухсот или более километров на десять километров в секунду, и
затем что это увлечение смещает кажущееся направление движения на 45° к
северо-западу.
|
|
|
|
|
It is evident that the present
experiments are no more consistent with the old theories of a stagnant ether
than were those of Michelson and Morley of 1887, and of Morley and Miller of
1905; the present work is in no way a contradiction of the earlier results,
but is rather a confirmation and extension of them.
|
Очевидно, что теперешние опыты не более совместимы со
старой теорией покоящегося эфира, чем опыты Майкельсона и Морли в 1887 г. и Морли и Миллера в 1905 г. Настоящая работа не противоречит прежним результатам, но является
скорее их подтверждением и расширением.
|
|
That a set of six characteristic curves
obtained from observations which are wholly independent of each other, and
which were made at times of year with extreme differences of weather
conditions, so consistently fit curves depending upon the assumed motion, as
shown in Figs. 5 and 6, leads irresistibly to the conclusion that the
observed effects are related to the presumed cause.
|
Эта серия из шести характерных кривых, полученных из
наблюдений, который совершенно независимы друг от друга и которые были
сделаны во времена года, чрезвычайно сильно отличающиеся по погоде, и так
хорошо согласующихся, как это показано на рис. 5 и 6 с кривыми, рассчитанными
из предположенного движения, неминуемо приводят к заключению, что наблюденный
эффект относится именно к этой предполагаемой причине.
|
|
One is compelled therefore to consider
whether there can be a possible readjustment of the theories of the ether
that will account for the reduced velocity and other experimental results.
|
Это и вынуждает нас рассмотреть, как возможно изменить
теорию эфира, чтобы она могла учесть это уменьшение скорости и другие
экспериментальные результаты.
|
|
|
|
|
The values of the quantities defining the
absolute motion of the solar system as obtained from these ether-drift
observations are in general agreement with the results obtained by other
methods.
|
Значения величин, определяющих абсолютное движение
Солнечной системы, полученных из этих наблюдений эфирного ветра, в общем
согласуются с результатами, полученными другими способами.
|
|
The recent study of proper motions of
stars by Ralph Wilson, of the Dudley Observatory, and of the radial motions
of the stars by Campbell and Moore, of the Lick Observatory, give the apex of
the sun's way in the constellation Hercules with a right ascension of 270°
and a declination of about +30°, with a velocity of about nineteen kilometers
per second.
|
Недавние исследования собственного движения звезд Ральфом
Вильсоном на Дьюдлеевской обсерватории и изучение радиального движения звезд
Кэмпбеллом и Муром на Лакской обсерватории дают апекс Солнечного пути в
созвездии Геркулеса с прямым восхождением в 270° и склонением около 30°, при
скорости около 19 километров в секунду.
|
|
Dr. G. Strömberg, of the Mount
Wilson Observatory, from a study of globular clusters and spiral nebulae,
finds evidence of a motion of the solar system towards a point having a right
ascension of 307° and a declination of + 56°, with a velocity of three
hundred kilometers per second.
|
Изучая мировые кучи и спиральные туманности, доктор
Штромберг на обсерватории горы Вильсон нашел существование движения Солнечной
системы со скоростью трехсот километров в секунду к точке, имеющей прямое
восхождение 307° и склонение 56°.
|
|
Lundmark, studying the spiral nebulae,
finds evidence of a motion having a velocity of four hundred kilometers per
second.
|
Люндмарк, изучая спиральные туманности, нашел
существование движения, имеющего скорость в четыреста километров в секунду.
|
|
The various determinations of the motion
of the solar system are all in the same general direction and lie within a
circle having a radius of 20°.
|
Различные определения движения Солнечной системы в общем
все имеют то же самое направление и лежат внутри круга с радиусом в 20°.
|
|
Our assumed velocity of two hundred
kilometers per second is simply a lower limit; it might equally well be three
hundred or four hundred kilometers per second.
|
Предположенная нами скорость в двести километров в секунду
является просто нижним пределом; ее можно с таким же успехом приравнять
тремстам или четыремстам километрам в секунду.
|
|
The first assumption therefore seems to
offer no difficulty.
|
Поэтому наше первое предположение не создает никаких
затруднений.
|
|
The location of the apex in the
constellation Draco, at right ascension 262° and declination + 65°, is within
6° of the pole of the ecliptic, that is, the indicated motion of the solar
system is almost perpendicular to the plane of the ecliptic.
|
При положении апекса в созвездии Дракона с прямым
восхождением в 262° и склонением в +65°, следовательно, находящегося в 6° от
полюса эклиптики, указанное движение Солнечной системы является почти
перпендикулярным к плоскости эклиптики.
|
|
The sun's axis of rotation points to
within 12° of this apex.
|
Ось вращения Солнца направлена в точку, отстоящую на 12°
от этого апекса.
|
|
One can not help wondering whether there
may be some dynamic significance in these facts.
|
Этот факт вызывает удивление. Быть может мы имеем дело о
явлением, поддающимся динамическому истолкованию.
|
|
|
|
|
The assumption that there is a drag of
the ether by the earth involves a considerable readjustment of the theories
of the ether, inasmuch as it requires a modification of the accepted
explanation of aberration.
|
Допущение об увлечения эфира Землей заключает в себе
значительное изменение теории эфира, как оно требует изменения общепринятого
объяснения явлений аберрации.
|
|
In commenting on the preliminary report
of this work presented to the National Academy of Sciences in April, 1925,
Dr. L. Silberstein said: "From the point of view of an ether theory,
this set of results, as well as all others previously discovered, are easily
explicable by means of the Stokes ether concept, as modified by Planck and
Lorentz, and discussed by the writer (Silberstein) in the Philosophical
Magazine." [6]
|
При обсуждении предварительного сообщения об этой работе,
представленного национальной Академии Наук в апреле 1925 г., доктор Зильберштейн сказал: «С точки зрения теории эфира, эти результаты, а также и все
другие полученные раньше, легко могут быть выяснены посредством представлений
об эфире, развитых Стоксом, впоследствии измененных Планком и Лоренцем и
разобранных автором (Зильберштейном) в «Philosophical Magazine». [6]
|
|
|
|
|
The theory of Stokes may be described by
means of the following sentences selected from Sir Joseph Larmor's treatise
on "Aether and Matter," pages 10, 13, 35 and 36:
|
Теория Стокса может быть изложена в следующих словах,
взятых из книги Лармора «Эфир и материя», стр, 10, 13, 35 и 36:
|
|
|
|
|
Теория Стокса может быть описана
As Sir George Stokes was not disposed to
admit that the aether could pass freely through the interstices of material
bodies in the manner required by Fresnel's views, and as any other theory of
its motion which could be consistent with the fact of astronomical aberration
required irrotational flow, an explanation of the limitation to that flow
had, he considered, to be found.
|
«Так как Стокс не был склонен допустить, что эфир может
свободно проходить через промежутки в материальных телах так, как это
требуется в согласии со взглядами Френеля,, и так как другие теории движения
эфира, которые могут быть согласованы с существованием астрономической
аберрации, требуют существования безвихревого потока, он думал найти
объяснение ограничений, налагаемых на этот поток.
|
|
This chain of argument, that motion of
bodies disturbs the aether, that aberration requires the disturbance to be
differentially irrotational, that this can only be explained by the
dispersion of incipient rotational disturbance by transverse waves, and
further that radiation itself involves transverse undulation, he regards as
mutually consistent and self supporting, and therefore, as forming distinct
evidence in favor of this view of the constitution of the aether. ...
|
Цепь умозаключений о том, что движение тел вызывает
возмущения в эфире,: что аберрация требует, чтобы эти возмущения были
безвихревыми, что это может быть выяснено только рассеянием зарождающихся
вихревых возмущений поперечными волнами, и дальше, что само излучение включает
в себя поперечные колебания, он рассматривал как взаимно обусловливающие и
поддерживающие друг друга и, поэтому, образующие ясные доказательства в
пользу этого взгляда о строении эфира»...
|
|
The question then arises how far this
explanation will extend to the case in which the aether is entrained by the
matter that is moving through it.
|
«Тогда встает вопрос—насколько далеко может быть
распространено это объяснение на те случаи, когда эфир увлекается материей,
движущейся через него.
|
|
Attention has already been drawn to Sir
George Stokes's considerations which would make the luminiferous property
itself prevent the initiation of any rotational motion in the aether.
|
Внимание на это было обращено благодаря исследованиям
Стокса, который показывает, что сами светоносные свойства препятствуют
возникновению каких бы то ни было вихревых движений в эфире.
|
|
It is in fact not difficult to prove that
the energy of strain of a rigid incompressible medium of the type of ordinary
matter may be expressed as a volume integral involving only the differential
rotation, together with surface integrals extended over boundaries;
|
В самом деле не трудно доказать, что энергия натяжений в
твердой несжимаемой среде типа обычной материи может быть выражена в виде
объемного интеграла, заключающего в себе только дифференциал вихря вместе с
поверхностным интегралом, распространенным по границам;
|
|
and it follows that any local beginnings
of rotational motion in an aether of elastic-solid type would be immediately
carried off and distributed by transverse waves, so that if the rigidity is
great enough no trace of rotational motion of the medium in bulk can ever
accumulate.
|
следовательно, всякий местный очаг вихревого движения в
эфире типа упруго-твердого тела был бы немедленно рассеян поперечными волнами
так, что если твердость достаточно велика, то не может накопиться даже и
следа вихревого движения».
|
|
|
|
|
There are systematic differences in the
so-called constant of aberration and in standard star places as determined at
different observatories, which might be explained on the hypothesis of a
variation in ether drift due to differences in the local coefficient of drag.
|
Существуют еще систематические разницы в так называемых
константах аберрации и в штандартных положениях звезд, которые могут быть
объяснены гипотезой об изменении эфирного ветра, вызываемом различиями в
местных коэффициентах увлечения.
|
|
The drag at any given station may depend
more or less upon altitude, local contour and the distribution of large
masses of land such as mountain ranges.
|
Увлечение на каждой данной станции может более или менее
зависеть от широты, контура местности и распределения больших массивов в
местностях, подобных горным цепям.
|
|
The ether-drift experiments have never
been made at sea-level, nor, in fact, at any place except Mount Wilson, with sufficient completeness to give accurate measures of the effects.
|
Опыты с эфирным ветром никогда не делались на уровне моря;
и никогда не делались, исключая гору Вильсон, с полнотой, достаточной для
того, чтобы достигнуть точного измерения эффекта.
|
|
The evidence now indicates that the drift
at Mount Wilson does not differ greatly in magnitude from that at Cleveland and that at sea-level it would probably have about the same value.
|
Теперь ясно, что эфирный ветер на горе Вильсон
незначительно отличается от ветра в Кливленде и что на уровне моря он будет
вероятно иметь почтя то же значение.
|
|
|
|
|
The reduction of the indicated velocity
of two hundred or more kilometers per second to the observed value of ten
kilometers per second may be explained on the theory of the
Lorentz-FitzGerald contraction without assuming a drag of the ether.
|
Уменьшение указанной скорости в двести или более
километров в секунду может быть объяснено теорией сокращения
Лоренца–Фицджеральда, вместо допущения об увлечении эфира.
|
|
This contraction may or may not depend
upon the physical properties of the solid, and it may or may not be exactly
proportional to the square of the relative velocities of the earth and the
ether.
|
Это сокращение может зависеть, но может и не зависеть от
физических свойств твердого тела, и оно может быть, но может и не быть
пропорционально квадрату относительной скорости Земли и эфира.
|
|
A very slight departure of the
contraction from the amount calculated by Lorentz would account for the
observed effect.
|
Очень небольшое отклонение этого сокращения от величины,
вычисленной Лоренцем, достаточно уже для объяснения наблюдаемого эффекта.
|
|
A reexamination of the Morley-Miller
experiments of 1902-1904 on the Lorentz-FitzGerald effect is now being made,
with the indication that the interpretation may be modified when taken in
connection with the large velocity of the solar system indicated by the
observations of 1925.
|
В настоящее время производится пересмотр результатов
опытов Морли–Миллера с эффектом Лоренца– Фицджеральда в 1902—1904 гг.,
учитывая, что их интерпретация может быть изменена благодаря большой скорости
Солнечной системы, выясненной наблюдениями 1925 г.
|
|
|
|
|
It need hardly be said that the determination
of the absolute motion of the solar system from such interferometer
observations is one of considerable complexity.
|
Едва ли надо говорить, что определение абсолютного
движения Солнечной системы из подобных наблюдений с интерферометром является
делом значительной сложности.
|
|
I am under obligation to Professor J. J. Nassau, of the Department of Mathematics and Astronomy of Case School of Applied Science,
and to Dr. G. Strömberg, of the staff of the Mount Wilson Observatory,
who have given very great assistance in the analysis and in the mathematical
solutions of various parts of the problem.
|
Я много обязан профессору астрономо-математического
факультета школы прикладных наук Нассау и д-ру Штромбергу из обсерватории
горы Вильсон, которые оказали мне чрезвычайно ценную помощь при
математическом анализе решения различных частей этой проблемы.
|
|
|
|
|
Note.
|
Примечание.
|
|
— Since this paper was prepared, a very
complete series of observations involving 2,000 turns of the interferometer
has been made at Mount Wilson, corresponding to the epoch February 8, 1926.
|
С тех пор как была подготовлена к печати эта статья, на
горе Вильсон выполнена очень обширная серия наблюдений, включающая 2.000
оборотов интерферометра и соответствующая по времени 8 февраля 1926 г.
|
|
The general indications are that the
latest observations are entirely consistent with the report here made, though
it is possible that there will be slight modifications in the numerical
results when all observations are combined.
|
По общим признакам можно думать, что более поздние
наблюдения целиком совпадают с теми, отчет о которых дан здесь, хотя
возможно, что когда все наблюдения будут скомбинированы, то это вызовет
небольшие изменения в численных результатах.
|
|
A definitive numerical calculation will
require several months of continuous work and is now in progress.
|
Окончательные вычисления требуют многих месяцев
непрерывного труда и в настоящее время уже ведутся.
|
|
|
|
|
Dayton C. Miller Case School of Applied Science
|
Дейтон К.Миллер, Кейсовская школа прикладных наук.
|
|
|
|
|
[1] Address of the president of the
American Physical Society, read at Kansas City, December 29, 1925.
|
[1] Речь президента американского физического о-ва,
прочитанная в Канзас-Сити 29 декабря 1925 г.
|
|
[2] Michelson and Morley, "Relative
Motion of the Earth and the Luminiferous Ether," Am. Jl. of Sci., 34,
333 (1887); Phil. Mag., 24, 449 (1887); Jl de Phys., 7, 444 (1888).
|
[2] Michelson и
Morley, «Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether». Am.
Jour. of Sc. 34, 333 (1887): Phil. Mag. 24, 449 (1887): Jour. d. Phys. 7, 444
(1888).
|
|
[3] Morley and Miller, "An
Experiment to detect the Fitz-Gerald-Lorentz Effect," Phil. Mag., 9, 680
(1905); Proc. Am. Acad. Arts and Sci, 41, 321 (1905); "On the Theory of
Experiments to detect Aberrations of the Second Degree," Phil Mag., 9,
669 (1905).
|
[3] Мorlеу and Miller, «An Experiment to detect the Fitzgerald-Lorentz
effect». Phil Mag., 9, 680 (1905); Proc. Am. Acad. Arts and Sc. 41, 321,
(1905): «On the Theory of Experiments to detect aberrations of the Second
Degree». Phil. Mag. 9, 669 (1905).
|
|
[4] Einstein, "Zur electrodynamik bewegter
Körper, Ann. der Physik, 17, 891 (1905).
|
[4] Einstein, «Zur Electrodynamik
bewegter Körper»,—«Ann. d. Physik», 17 891 (1905).
|
|
[5] Miller, "Ether-drift Experiments
at Mount Wilson Observatory," Phys. Rev., 19, 407 (1922);
Science, 55, 496 (1922).
|
[5] Miller. «Ether-drift Experiments at
Mount Wilson Observatory». Phys. Rev. 19, 407 (1922), Science, 55, 496
(1922).
|
|
[6] February, 1920, Vol. 39, page 161.
|
[6] Февраль 1920 г, т. 39, стр. 161.
|
|
|
Рис. 1. На горизонтальной оси отложено время, отмеченное в часах гражданских суток. На вертикальной прямой — азимуты в градусах; 0 соответствует северу; 50 и 100—градусы, отсчитанные на запад. Кривые изображают изменения направления, по которому наблюдается максимум эффекта в зависимости от времени дня.
|
|
|
Рис.2. На вертикальной оси отложены величины наибольшего смещения интерференционной полосы, выраженные в километрах в секунду и рассчитанные по элементарной теории. На горизонтальной оси, как и на рис. 1, нанесено гражданское время.
|
|
|
Рис. 3. на рис. 3 и 4 сплошные кривые изображают ожидаемый эффект в том предположении, что движение звездной системы происходит по направлению к созвездию Дракона (склонение +65°, прямое восхождение 262°). Эти данные были получены на основании всего имеющегося экспериментального материала с помощью гармонических анализаторов и метода наименьших квадратов. Точки представляют собой средние значения для тех же эпох, какие изображены на рис. 1 и 2, т.е. для 1 апреля, 1 августа и 15 сентября 1925 г. (на рисунке по порядку сверху вниз).
|
|
|
Рис. 4.
|
|
|
Рис. 5. Верхняя кривая изображает изменение азимута, при котором наблюдается наибольшее отклонение интерференционной полосы. Нижняя—суточное изменение величины отклонения интерференционной полосы. На горизонтальной оси отложено звездное время. Наблюдения, произведенные в три эпохи: 1 апреля, 1 августа и 15 сентября, имеют одинаковый ход, если их рассчитывать по звездному времени.
|
|
|
Рис. 6. Сопоставление средних значений, полученных на опыте за 1925 г., с кривой, выведенной в предположении о движении Солнечной системы к созвездию Дракона (склонение +65°, прямое восхождение 17,5 часов).
|
|
|
Рис. 7. Данные опытов за 1921 год, сопоставленные с кривой, вычисленной из опытов 1925 года.
|
Перевод с английского языка — журнал «Под знаменем марксизма» №11 за 1926 г., предисловие А.К.Тимирязева.
Распознавание, корректировка орфографии на современную, исправление незначительных опечаток оригинала: Р.Г.Чертанов, 10 февраля 2013 г.
Рисунки в журнале ПЗМ являются копиями англоязычных рисунков без текстовых надписей, здесь они перерисованы и переведены (Р.Г.Чертанов).
