سرگذشت_کوانتوم

اندازه گیری سرعت باد اتری
آزمایش مایکلسون_مورلی

Michelson – Morley Experiment (1887)

از هنگامی که کریستیان هویگنس در قرن هفدهم میلادی نظریهٔ موجی بودن نور را مطرح کرد، تصور فیزیکدانها این بود که امواج نور هم مانند سایر امواج شناخته شده، مثل امواج صوتی یا امواج سطح آب و غیره، به یک محیط خاصی برای منتشر شدن احتیاج دارند، محیطی که اصطلاحا اتر نامیده شده بود. بر این اساس، تصور عموم فیزیکدانها این بود که اتر تمامی فضا را پر کرده و تمامی اجرام سماوی و از جمله سیارهٔ ما در درون این اتر در حال حرکت اند. به همین دلیلی در سال ۱۸۸۷ دو فیزیکدان به نامهای آلبرت مایکلسون و ادوارد مورلی تصمیم گرفتند با انجام دادن آزمایشی سرعت حرکت کرهٔ زمین را در درون اتر اندازه گیری کنند. بدین منظور، آنها در آزمایشی یک باریکهٔ نور تک رنگ را به دو باریکهٔ عمود بر هم تقسیم کردند. هر دوی این باریکه ها پس از پیمودن مسیر مشخصی توسط یک آینهٔ تخت منعکس میشدند و مجدداً به مبدا خود بازمیگشتند و در آنجا، با تلفیق مجدد با یکدیگر، یک الگوی تداخلی را تشکیل می دادند.
از آنجایی که تمامی اجزاء این آزمایش بر روی صفحهای به اندازهٔ سطح یک میز جا می شدند، مایکلسون و مورلی قادر بودند با چرخاندن صفحهٔ آزمایش امتداد پرتوهای عمود بر هم نور را تغییر دهند. محاسبات نشان دادند که پرتو نوری که در امتداد حرکت کرهٔ زمین در اتر قرار گرفته بود می بایست همواره، در زمانی متفاوت از پرتو عمود بر آن، مسیر رفت و برگشت تا مبدأ را طی کند.

بنابراین، پرتوها پس از بازگشت به مبدأ دیگر هم فاز نبودند و باید پس از تداخل با یکدیگر یک الگوی تداخلی را تشکیل می دادند. بر این اساس، با چرخاندن صفحهٔ آزمایش و جابه جا کردن امتداد پرتوها، باید شکل الگوی تداخلی هم تغییر می کرد، اما مایکلسون و مورلی با چرخاندن صفحهٔ آزمایش خود در کمال تعجب هیچ گونه تغییری در شکل گیری الگوی تداخلی پرتوها مشاهده نکردند و این امر عملاً به معنی آن بود که پرتوهای نور، چه در امتداد حرکت کرهٔ زمین و چه در امتداد عمود بر آن، با یک سرعت حرکت می کنند! (این مسئله همانقدر عجیب است که بگوییم سرعت حرکت قایق در رودخانه، فارغ از اینکه قایق در جهت جریان آب حرکت کند یا در خلاف جهت آن و یا حتی عمود بر آن، همواره ثابت و مستقل از سرعت جریان رودخانه است). مایکلسون و مورلی بارها و بارها آزمایش خود را با دقت هرچه بیشتر و در زمان ها و شرایط مختلف تکرار کردند، اما همواره همان نتیجهٔ شگفت انگیز و غیرقابل باور حاصل می شد؛ حرکت کرهٔ زمین هیچ تأثیری در سرعت پرتوهای نور نداشت و این پرتوها همیشه و در تمامی جهات – چه در امتداد حرکت مداری زمین و چه عمود بر آن و یا هر امتداد دیگری – همواره با یک سرعت حرکت می کردند.

چند سال بعد همین نتیجهٔ عجیب و غریب و شگفتانگیز – یعنی ثابت بودن سرعت نور نسبت به تمامی ناظرها – مبنای یکی از بزرگ ترین نظریات علمی تاریخ جهان یعنی نظریهٔ نسبیت خاص اینشتین را تشکیل داد.:sparkle:

در این عکس , که در سال ۱۹۳۱ م در موسسه فناوری کالیفرنیا در امریکا گرفته شده است , آلبرت مایکلسون (اولین نفر ردیف جلو از سمت چپ ) در کنار آلبرت اینشتین ایستاده است .
شایان ذکر است که اصول نظریه ی نسبیت خاص اینشتین به خوبی توانست نتیجه ی عجیب و غریب و غیر منتظره ی آزمایش مایکلسون – مورلی را توضیح دهد.