litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3 4






Сведения для читателя


"ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЭФИРНОГО ВЕТРА И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЭФИРА В ДИАПАЗОНЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН"


Галаев Ю.М.


Статья опубликована на английском языке в журнале

Spacetime & Substance

2002, Vol.3, No.5(15), P.207-224.


Содержание журнала S&S Vol.3, No.5(15) размещено в Internet по адресу:

http://www.spacetime.narod.ru/0015-pdf.zip >


Библиографическая ссылка на статью


Galaev Yu.M. THE MEASURING OF ETHER-DRIFT VELOCITY AND KINEMATIC ETHER VISCOSITY WITHIN OPTICAL WAVES BAND // Spacetime & Substance. Kharkov: Research and Technological Institute of Transcription, Translation and Replication. 2002. Vol.3, No.5(15). P.207224.

< http://www.spacetime.narod.ru/0015-pdf.zip >.


Отдельно статья на английском языке размещена в Internet по адресу:

http://ivanik3.narod.ru/GalaevOptika.pdf >


ОТ АВТОРА

Настоящая работа опубликована в 2002 г. на английском языке в журнале Spacetime & Substance, Vol.3, No.5(15). Здесь представлен текст рукописи статьи на русском языке. В журнале S&S нумерация страниц и размещение рисунков отличается от рукописи. При подготовке статьи к размещению в Internet на русском языке, вводная часть работы разделена на собственно введение и краткий обзор предшествующих наиболее значимых экспериментальных работ, посвященных обсуждаемой проблеме. Кроме того, сделаны следующие дополнения. Введено выражение (45), которое дало возможность более полно показать инструментальные ограничения экспериментов Майкельсона и МайкельсонаМорли. На рисунке 9 изменен вид значков и сделана дополнительная градуировка осей координат, что обусловлено особенностями преобразования информации в компьютерных сетях и позволило более наглядно представить результаты исследования. Содержательная часть работы осталась без изменений. Это дало основание сохранить название статьи и рекомендовать читателю журнал S&S в качестве источника библиографических сведений.


Пользуясь случаем, хочу выразить глубокую признательность рецензенту статьи кандидату физ.мат. наук, старшему научному сотруднику Логвинову Ю.Ф. за внимание к работе и ценные замечания.


Ю.Галаев.

Май 2004 г.

galaev@ire.kharkov.ua


ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЭФИРНОГО ВЕТРА И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЭФИРА

В ДИАПАЗОНЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН


Галаев Ю.М.


Выполнена экспериментальная проверка гипотезы о существовании в природе эфира – материальной среды, ответственной за распространение электромагнитных волн. Предложен и реализован новый оптический метод первого порядка для измерений скорости движения эфира и кинематической вязкости эфира. Вычислено значение кинематической вязкости эфира. Получены статистически значимые результаты измерений. Измерены: скорость эфирного ветра, кинематическая вязкость эфира, зависимость скорости эфирного ветра от времени звездных суток, зависимость скорости эфирного ветра от высоты над земной поверхностью. Результаты исследования сопоставлены с положительными итогами экспериментальных работ, выполненных различными авторами с целью проверки гипотезы о существовании в природе такой материальной среды как эфир. Показаны наблюдаемость, воспроизводимость и повторяемость эффектов эфирного ветра в экспериментах, выполненных в различных географических условиях с помощью различных методов измерений и в различных диапазонах электромагнитных волн. Результаты работы не противоречат положениям исходной гипотезы и могут рассматриваться, как экспериментальное подтверждение представлений о существовании в природе эфира – материальной среды, ответственной за распространение электромагнитных волн. Показано, что отрицательные результаты опытов Майкельсона – Морли могут быть объяснены недостаточной чувствительностью измерительных устройств.

Ранее, в работах [1 3], в диапазоне миллиметровых радиоволн, фазовым методом выполнена экспериментальная проверка гипотезы о существовании в природе эфира – материальной среды, ответственной за распространение электромагнитных волн [4-6]. Результаты систематических измерений показали следующее: распространение радиоволн носит анизотропный характер, величина анизотропии увеличивается по мере роста высоты над земной поверхностью, величина анизотропии изменяется с периодом в одни звездные сутки. Обнаруженные эффекты объяснены явлением распространения радиоволн в движущейся среде космического происхождения с вертикальным градиентом скорости в потоке этой среды вблизи земной поверхности. Наличие градиентного слоя может быть объяснено вязкостью этой среды – свойством присущим материальным средам, т.е. средам состоящим из отдельных частиц. В работах [1 3] были измерены: скорость движения предполагаемой среды, вертикальный градиент скорости движения среды вблизи земной поверхности, зависимость скорости движения среды от времени звездных суток. Измеренные значения скорости движения предполагаемой среды сопоставлены с результатами экспериментальных работ [7 9] и [10], которые выполнены в диапазоне оптических волн с аналогичной целью  экспериментальной проверки гипотезы о существовании в природе эфира. Получено, что в эксперименте [1 3] скорости движения среды, приведенные к условиям выполнения экспериментов [7 9] и [10], лежат в пределах 6120 … 8490 м/сек, что по порядку величин согласуется с данными работ [7 9] и [10], которые лежат в пределах 6000…10000 м/сек. Результат сопоставления можно рассматривать как взаимное подтверждение достоверности экспериментов [1 3], [7 9] и [10]. Положительные результаты трех экспериментов [1 3], [7 9], [10] дали основание рассматривать эффекты, обнаруженные в этих работах, как проявления движения среды, ответственной за распространение электромагнитных волн. Во времена Д.К.Максвелла, А.А.Майкельсона и ранее, такая гипотетическая среда имела наименование – эфир [11]. В работах [1 3] показано, что результаты эксперимента в диапазоне миллиметровых радиоволн не противоречат положениям исходной гипотезы, основанной на модели эфира В.А.Ацюковского [4 6]. Сделан вывод, что результаты исследования могут рассматриваться в качестве экспериментального подтверждения гипотезы о существовании в природе такой материальной среды как эфир. Дальнейшие обсуждения результатов эксперимента [1 3] показали целесообразность дополнительного экспериментального изучения проблемы эфирного ветра в оптическом диапазоне волн.


Целью настоящей работы, прежде всего, является экспериментальная проверка в оптическом диапазоне волн гипотезы о существовании в природе эфира  материальной среды, ответственной за распространение электромагнитных волн. Вторая цель работы – измерение кинематической вязкости эфира. Таким образом, настоящая работа является логическим продолжением исследований, выполненных в диапазоне радиоволн. Для достижения целей работы нужно решить следующие основные задачи.


  • Учесть недостатки, допущенные в ранее проведенных экспериментах.

  • Разработать и реализовать оптический метод измерения и измерительное устройство, не повторяющие схему Майкельсона, но являющиеся его аналогом в смысле интерпретации результатов измерений. (Интерферометр Майкельсона второго порядка малочувствителен к потокам эфира и слишком чувствителен к внешним воздействиям.)

  • Выполнить систематические измерения в эпохи года, соответствующие эпохам выполнения экспериментов [1 3], [7 9], [10]. (Термин "эпоха" заимствован из астрономии, в которой наблюдения разных лет, выполненные в одноименные месяцы, относят к наблюдениям одной эпохи.)

  • Результаты исследования сопоставить с результатами предшествующих экспериментальных работ. Это позволит установить соответствие результатов исследования критериям наблюдаемости явления, его повторяемости в различных условиях наблюдений, его воспроизводимости при использовании различных методов исследований и даст основания как для оценки достоверности результатов исследования, так и для вывода об экспериментальном подтверждении гипотезы о существовании в природе такой материальной среды как эфир.

Экспериментальные предпосылки. В модели [4 6] эфир представлен материальной средой, состоящей из отдельных частиц, которая заполняет мировое пространство, обладает свойствами вязкого и сжимаемого газа. Физические поля представляют собой различные формы движения эфира, т.е. эфир является материальной средой, ответственной за распространение электромагнитных волн. Экспериментальной базой модели [4 6] явились, прежде всего, положительные результаты поисков эфирного ветра, опубликованные Д.К.Миллером в 1922 1926 гг. [7 9] и А.А.Майкельсоном, Ф.Г.Писом, Ф.Пирсоном в 1929 г. [10].


Эксперименты [7 9] и [10] выполнены с помощью оптических интерферометров, изготовленных по крестообразной схеме Майкельсона [12,13]. Чувствительность интерферометра Майкельсона к искомым эффектам эфирного ветра оказалась низкой, что явилось следствием самого принципа действия такого прибора, основанного на прохождении света в прямом направлении и возвратом его в точку наблюдения по одному и тому же пути. При этом то, что луч света приобретёт от эфирного ветра в прямом направлении, он почти все потеряет при движении в обратном направлении. В таком приборе измеряемая величина D  визуально наблюдаемое смещение полос интерференционной картины, выраженное в единицах видимой ширины полосы, пропорциональна квадрату отношения скорости эфирного ветра W к скорости света c, длине луча света l в измерительной части интерферометра и обратно пропорциональна длине волны электромагнитного излучения (света) [12]

(1)

В опытах по эфирному ветру методы исследования и эксперименты, в которых измеряемая величина пропорциональна (W/с)2, получили наименование "методы и эксперименты второго порядка". Соответственно методы и эксперименты, в которых измеряемая величина пропорциональна первой степени отношения W/с, именуются методами и экспериментами первого порядка. При ожидавшемся в экспериментах Майкельсона, Миллера значении величины W  30 км/сек отношение W/с  1. В этих условиях методы второго порядка неэффективны. Так при W = 30 км/сек метод второго порядка в 10000 (!) раз уступает по чувствительности методу первого порядка. Однако в то время методы первого порядка, пригодные для измерения скорости эфирного ветра, не были известны.

Выражение (1) позволяет оценить трудности, с которыми столкнулись исследователи эфирного ветра в первых попытках наблюдать эффекты второго порядка. Так в широко известном первом эксперименте Майкельсона 1881 г. [12], при предполагаемом значении скорости эфирного ветра W  30 км/сек, с помощью интерферометра с параметрами:   6107 м; l  2,4 м, ожидалось наблюдать значение величины D  0,04 полосы. Эту попытку пришлось предпринять в условиях значительного дрожания полос интерференционной картины. В работе [12] Майкельсон отметил: "В обычных условиях полосы были очень нечеткими и их было трудно измерить, прибор был настолько чувствителен, что даже шаги на тротуаре в ста метрах от обсерватории были причиной полного исчезновения полос!" Позже, в 1887 г., Майкельсон, также во всемирно известной своей работе [14], совместной с Э.В.Морли, еще раз отметил существенные недостатки своего первого эксперимента по эфирному ветру: "В первом эксперименте одна из основных рассматриваемых трудностей заключалась во вращении аппарата без внесения искажений, вторая – в его исключительной чувствительности к вибрациям. Последняя была настолько велика, что было невозможно увидеть интерференционные полосы, за исключением коротких интервалов во время работы в городе, даже в 2 часа ночи. Наконец, как отмечалось ранее, величина, которая должна была измеряться, а именно, смещение из за чего либо интерференционных полос на расстояние, меньшее, чем 1/20 расстояния между ними, слишком мала, чтобы ее определить, да еще при наложении погрешностей эксперимента".


Для повышения чувствительности интерферометров исследователи увеличивали длину лучей света. Так в интерферометре Миллера длина лучей была доведена до 64 метров, что стало возможным благодаря применению многократного отражения света в плечах интерферометра. Действительная длина плеч была сведена до 4 метров [7-9]. В эксперименте [10] применен интерферометр с длиной лучей света 52 метра. Для устранения механических помех интерферометры покоились на плотах, помещенных в баки с ртутью.

Эксперимент [7 9] отличался тщательной подготовкой, выверенной методикой проведения исследований и статистически значимыми результатами измерений. Измеренные параметры эфирного ветра не соответствовали бытовавшим в то время представлениям об эфире, как о стационарной среде с идеальными свойствами. Орбитальная составляющая скорости эфирного ветра, обусловленная движением Земли вокруг Солнца со скоростью 30 км/сек, не была обнаружена. Миллер получил, что скорость эфирного ветра на высоте 265 м над уровнем моря (Кливленд, США) имеет значение около 3 км/сек, а на высоте 1830 м (обсерватория Маунт Вилсон, США) - около 10 км/сек. Были определены координаты апекса движения Солнечной системы: прямое восхождение   17,5h, склонение   +65o. Такое движение почти перпендикулярно к плоскости эклиптики (координаты северного полюса эклиптики:  = 18h,  = +66o). Миллер показал, что наблюдаемые эффекты можно объяснить, если принять, что поток эфира имеет космическое (галактическое) происхождение и скорость более 200 км/сек. На этом фоне орбитальная составляющая скорости теряется. Снижение скорости эфирного ветра с 200 км/сек до 10 км/сек Миллер отнес к неизвестным причинам.

Положительные результаты эксперимента Миллера, в силу их общефизического значения, привлекли огромное внимание физиков того времени. В монографии [15] сообщается о 150 работах, посвященных проблеме эфирного ветра и относящихся к 1921 – 1930 гг., которые почти все были сосредоточены на обсуждении результатов Миллера. Наиболее широко в этих работах обсуждалось возможное влияние трудно учитываемых внешних причин (температура, давление, солнечная радиация, воздушные потоки и т.п.) на чувствительный к ним оптический крестообразный интерферометр, который в опытах Миллера имел значительные габариты [16]. Кроме того, в силу методических ограничений, имевших место в работах [7 9] и [10], их авторам не удалось экспериментально корректно показать, что обнаруженное в их опытах движение может быть объяснено относительным движением Земли и среды именно материального происхождения, ответственной за распространение электромагнитных волн [1 3]. Однако наиболее существенной причиной, которая заставила современников Миллера считать его эксперименты ошибочными, явилось то, что в многочисленных последующих работах, например, таких как [17 20], результаты Миллера не нашли подтверждения. В экспериментах [17 20] были получены так называемые "нулевые результаты" – эфирный ветер не был обнаружен.


В 1933 г. Д.К.Миллер, в своей итоговой работе [21], выполнил сравнительный анализ многочисленных неудачных попыток обнаружить эфирный ветер. Он обратил внимание на то, что во всех таких попытках, кроме эксперимента [10], оптические интерферометры были помещены в герметичные металлические камеры. С помощью таких камер авторы этих экспериментов пытались оградить приборы от внешних воздействий. В эксперименте [10] интерферометр, для стабилизации его температурного режима, поместили в фундаментальном здании оптической мастерской обсерватории Маунт Вилсон. Герметичная металлическая камера не применялась, и эфирный ветер был обнаружен. Его скорость имела значение W  6000 м/сек. Это дало Миллеру основание сделать вывод: "При исследовании вопроса увлечения эфира наличие массивных непрозрачных экранов нежелательно. Эксперимент … должен быть построен так, чтобы не существовало экранов между свободным эфиром и световым путем в интерферометре".

Позже, после появления приборов, основанных на совершенно иных идеях (резонаторы, мазеры, эффект Мессбауэра и др.) появились и новые возможности для проведения опытов по обнаружению эфирного ветра. Такие опыты были проведены [22 25]. И опять общей инструментальной ошибкой этих опытов явилось использование массивных металлических камер. В работах [22,23,25] это металлические резонаторы, в работе [24] – свинцовая камера, т.к. приходилось использовать гамма излучение. Авторы этих работ, по всей видимости, не придали должного значения выводам Миллера 1933 г. о неприменимости массивных экранов в опытах по эфирному ветру. Физическую интерпретацию явления существенного уменьшения скорости эфирного ветра при наличии металлических экранов впервые попытался дать Ацюковский, объяснив большое эфиродинамическое сопротивление металлов наличием у них поверхности Ферми [6].

Таким образом, принимая во внимание недостатки работ [7 9], [10] и наличие большого числа экспериментов с нулевым результатом, можно понять недоверие физиков того времени к работам [7 9], [10], результаты которых указывали на необходимость изменения фундаментальных физических концепций, что в конечном итоге привело физиков к отказу от концепции эфира.

Аналитический обзор наиболее значимых экспериментов, выполненных с целью поиска эфирного ветра, изложен в работах [1 3, 26].


следующая страница >>