Теория относительности

УРОК ТРИНАДЦАТЬ

ТЕКСТ

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1. Займет больше времени плавать к пункту 100 ярдов вверх по течению и назад, или к пункту 100 ярдов через поток и назад? Давайте возьмем числовой пример, давайте выступим против скорости пловца, 50 ярдов в минуту в неподвижной воде, и поток составляет 30 ярдов в минуту. Таким образом скорость против потока равняется 20, и с текущими 80 ярдами в минуту. Поездка тогда занимает минуты и вниз поездка 11/4 минуты. Насчитывайте меня, 61/4 минуты.

2. Движение через поток пловец должен стремиться - пункт E выше пункта B, где он хочет прибыть, так, чтобы OE представлял его расстояние, путешествовавшее в неподвижной воде и EB количество, он дрейфовал вниз.

Рис. 1. Треугольник скоростей. Через одну минуту человек плавает 50 ярдов в направлении OE. В то же самое время он дрейфует 30 ярдов downstream к B. ОБЬ = 40 ярдов через одну минуту

Они должны быть в отношении от 50 до 30, и мы тогда теперь от прямоугольного треугольника ОБЕ, которому ОБЬ будет соответствовать 40. Так как ОБЬ составляет 100 ярдов, OE составляет 125 ярдов, и потраченное время является 21/2 минутами. Другой 21/2 минуты будет необходим для обратной поездки. Полное время, 5 минут. В неподвижной воде время составило бы 4 минуты. Изменчивое плавание таким образом более длительно, чем поперечное плавание в отношении: 6 (¼)/5 минуты. Или мы можем написать отношение, которое показывает, как результат зависит от отношения скорости потока к скорости пловца, то есть 30/50.

3. Очень известный experiment6 на этих линиях попробовали в Америке в 1887 году. Пловец был волной света, который мы знаем, плавает через эфир со скоростью 186, 330 миль в секунду. Эфир тек через лабораторию как река мимо ее банков. Световая волна была разделена на частичное отражение в тонко посеребренной поверхности в две части, одна из которых собиралась выступить вверх-по-течению-и-вниз - поездка и другой поездка через поток.

Рис. 2. Этот треугольник представляет фактические расстояния. OB=width потока = 100 ярдов. Этот треугольник подобен треугольнику в ярдах рис. 1. OE=125 и ярдах EB=75

Когда эти две волны достигли своих надлежащих поворотных моментов, их отослали назад к отправной точке зеркала (см. Рис. 3). Судить результат гонки,

Рис. 3. Эксперимент Михельсона-Морли. Луч света от L встречает частично посеребренное зеркало в M1M2. В Ми луч проходит прямо через к N и отражен назад вдоль NM2. Часть луча LM1 отражен под прямым углом и едет вдоль M1P в другое зеркало в P. Этот луч, размышляют назад вдоль PM2. Для глаза что M1N + NM2=M1P + PM2 очевидно. N весь P равноудалены от M1 и M2

было оптическое устройство для изучения краев вмешательства; потому что разложение этих двух волн после поездки показало бы, был ли каждый отсрочен больше, что другой, так, чтобы, например, гребень одного вместо того, чтобы соответствовать на гребне другого совпал с его корытом (Рис. 4).

Рис. 4. Края вмешательства

4. К удивлению Михельсона и Морли, который провел эксперимент, результатом была ничья. II верно, что руководство потока эфира не было известно — они надеялись узнать его экспериментом. Над этим, однако, преобладали, пробуя много различных ориентаций. Также было возможно, что не могло бы фактически быть никакого потока в особый момент. Но у земли есть скорость 181/2 миль ë второй, непрерывно изменяющее направление, поскольку это вращается вокруг солнца; так, чтобы в некоторое время в течение года я лгал, движение земной лаборатории через нижнее должно быть, по крайней мере, 181/2 милями секунда. Эксперимент должен был обнаружить задержку намного меньшим потоком; в повторении его Морли и Миллером в 1905, поток 2 миль в секунду был бы достаточен.

5. Целый аппарат вращался через прямой угол, так, чтобы то, что было изменчивым курсом, стало поперечным курсом, и наоборот. Наши два конкурента обменялись курсами, но все еще (лгите, результатом была ничья. Удивительный характер этого результата может цениться, противопоставляя его с подобным экспериментом на звуковых волнах. Звук состоит из волн в воздухе или другом материале, как свет состоит из волн в эфире. Было бы возможно сделать точно подобный эксперимент на звуке с потоком воздуха мимо аппарата вместо потока эфира. В этом случае большая задержка волны вдоль руководства потока, конечно, показала бы себя экспериментально. Почему действительно освещает, кажется, ведут себя по-другому?

6. Прямая интерпретация этого замечательного результата - то, что каждый курс подвергается автоматическому сокращению, когда это качают от поперечного до продольного положения, так, чтобы, какой бы ни рука аппарата помещена вверх по течению, это немедленно стало короче. Найдено, что вид материала — металла, камня или древесины — не имеет никакого значения к эксперименту. Сокращение должно быть тем же самым для всех видов вопроса. Ожидаемая задержка зависит только от отношения скорости потока эфира к скорости света и сокращения, которое дает компенсацию, это должно быть одинаково определенно.

7. Это объяснение было предложено Фицджеральдом, и на первый взгляд это кажется странной и произвольной гипотезой. Но это было предоставлено очень вероятное последующими теоретическими исследованиями Larmor и Lorentz. При обычных обстоятельствах форма и размер твердого тела поддержаны силами единства между его частицами. Какова природа единства? Мы предполагаем, что это составлено из электрических сил между молекулами. Но эфир - среда, в которой у электрической силы есть свое место, следовательно это не будет незначительное дело этим силам, как электрическая среда течет относительно молекул. Когда изменения потока там будут реорганизацией связных сил, и мы должны ожидать, что тело возьмет новую форму и размер.

8. Сокращение в большинстве случаев - чрезвычайно минута. Мы видели, что, когда отношение скорости потока тому из пловца - 3/5, сокращение в отношении (1 — (3/5) 2) необходимо, чтобы дать компенсацию за задержку. Орбитальная скорость земли - одна десятитысячная скорости света, так, чтобы это дало сокращение (1 — (1/10,000) 2), или 1 часть в 200,000,000. Это означало бы, что диаметр земли в направлении его движения сокращен дюймами 21/2.

9. Эксперимент Михельсона-Морли таким образом потерпел неудачу 15, чтобы обнаружить наше движение через эфир, потому что разыскиваемый эффект — задержка одной из световых волн — точно дан компенсацию автоматическим сокращением вопроса, формирующего аппарат. Другие изобретательные эксперименты попробовали, электрические и оптические эксперименты, большего количества технического характера. Они аналогично потерпели неудачу, потому что всегда есть автоматическая компенсация где-нибудь. Мы теперь полагаем, что есть что-то в природе вещей, которая неизбежно делает эти компенсации, так, чтобы никогда не было возможно определить наше движение через эфир. Обобщение, здесь установленное, называют ограниченным Принципом Относительности: невозможно любым экспериментом обнаружить однородное движение относительно эфира.

Текст

Следующий счет переговоров с профессором Эйнштейном - примечания, сделанные автором в Принстоне немедленно после каждого из пяти посещений приблизительно десять лет назад. Они были первоначально написаны без любой мысли о публикации, а скорее как частный отчет очень замечательного опыта. Однако, так как они могут содержать вопросы, представляющие интерес других, было решено издать их.

Это была моя привилегия обратиться к профессору Эйнштейну в Принстоне в пяти случаях в период 1950 — 1954. Беседы при этих посещениях имели дело преимущественно с работой Альберта М. Михельсона В Случае, Михельсона — эксперимент Морли и исследования, которые привели к разъяснению результатов, полученных Дэйтоном К. Миллер в Горе Уилсон. Эти беседы с Эйнштейном были редким и вдохновенным опытом, и было предложено, чтобы о них можно было бы сообщить так, чтобы младшие физики, которые не встретили профессора Эйнштейна лично, могли бы получить лучшее впечатление от вида человека, которым он был. Примечания точно как записаны в это время за исключением незначительных изменений. Следовательно, читатель найдет определенные повторения, и возможно несколько несоответствий. Они, однако, только подчеркивают факт, что комментарии всего профессора Эйнштейна были сделаны по памяти, часто на событиях, которые произошли за 50 лет до нашей встречи. Некоторая ссылка и сноски были добавлены для разъяснения.

Первый визит Принстона, который встретит профессора Эйнштейна, был нанесен прежде всего, чтобы изучить от него, что он действительно чувствовал о Михельсоне — эксперимент Морли и до какой степени это влияло на него в его развитии Специальной теории Относительности.

Он начал, прося, чтобы я напомнил ему о цели моего посещения, и улыбнулся с неподдельным интересом, когда я сказал ему, что хотел обсудить Михельсона — эксперимент Морли, выполненный в Кливленде в 1887. Когда я напомнил ему, что Михельсон был профессором Физики в Случае в течение восьми лет, он кивнул. Я показал ему рисунок аппарата как воспроизведено в моей статье. Он казался очень заинтересованным, спрашивая меня к эскизу на его доске детали их метода плавания камня на ртути. Я был немного колеблющимся, потому что, доска была покрыта опрятными уравнениями, имеющими дело с его новой Объединенной Полевой Теорией. Но он махнул своей трубой и сказал, «О, сотрите это!» Я сделал некоторые эскизы, и он прокомментировал их с пристальным интересом. Он был особенно доволен дизайном плавания, который потребовал использования такой небольшой ртути. Его глаза прояснились, и он хихикал в этом. Он спросил меня, где части аппарата теперь расположены, особенно камень, и когда я сказал ему, что это исчезло, он сказал, «Будет хорошо, если все части могли бы быть объединены снова». Когда я спросил его, как он узнал о Михельсоне — эксперимент Морли, он сказал мне, что узнал его посредством письма Х. А. Лоренца, но только после 1905 имел его, привлекает его внимание! "Иначе", он сказал, «Упомяну я его в своей статье». Он продолжал говорить результаты эксперимента, которые влияли на него, больше всего были наблюдения относительно звездного отклонения и измерения Физо на скорости света в движущейся воде.«Они были достаточно», сказал он, я напомнил ему, что Михельсон и Морли сделали очень точное определение в Случае в 1886 Френеля, тянущего коэффициент с очень улучшенными методами, и показали ему их ценности как дано в моей статье. К этому он кивнул соглашение, но когда я добавил, что мне казалось, что оригинальный результат Физо был только качественен, он встряхнул свою трубу и улыбнулся, «О, это было лучше, чем это». Он думал, что более позднее точное повторение Зименом этого эксперимента было очень красиво. Он казался действительно восхитительным, когда я упомянул ему, как изящный я нашел (как студент) его метод получения Френеля, тянущего коэффициент от его состава скоростного закона специальной относительности.

Я спросил профессора Эйнштейна, сколько времени у него был worked на Специальной Теории Относительности до 1905. лгите сказал мне, что он начал в возрасте 16 лет и работал в течение десяти лет; сначала как студент, когда, конечно, он мог только потратить неполный рабочий день на него, но проблема всегда была с ним. Он оставил много бесплодных попыток, «пока наконец это не прибыло ко мне, что известь была подозреваемым!» Только тогда, после того, как все его более ранние усилия получить теорию, совместимую с экспериментальными фактами, потерпели неудачу, было развитие Специальной Теории возможной Относительности.

Я показал ему, о чем я написал в газете, я лежу Михельсон — эксперимент Морли и Специальная Теория Относительности. Это он читал нетерпеливо, запыхавшийся в его трубе, и кивнул одобрение. Когда я предложил, чтобы я лгал, уведомление, данное вкладу Фицджеральда, было perhaps, немного слишком подчеркнутым, он сказал, «О нет, он имел 1, лежат идея попытаться убрать массу».

Эйнштейн встретился в первый раз с Михельсоном в Пасадене и считал его «великим гением — о нем будут всегда думать так в этой области». Эйнштейн добавил, что было очень замечательно, что Михельсон с небольшой математикой или теоретическим обучением и без совета теоретических коллег мог разработать Михельсона — эксперимент Морли. Инстинктивное чувство Михельсона для основ решающего эксперимента, сложно не понимая связанные теории, Эйнштейн рассмотрел самый верный признак своего гения. Это, он чувствует, было в значительной мере из-за артистического смысла Михельсона и подхода к науке, особенно его чувство для симметрии и формы. Эйнштейн улыбнулся с удовольствием, поскольку он вспомнил артистический характер Михельсона — здесь была связь родства. Художник очень был заметен в Михельсоне — эксперимент Морли. Эйнштейн заметил, «Большинство людей будет думать глупый эксперимент. Я заметил относительно превосходного зрения Михельсона и меня большое преимущество, которое это дало ему в оптических экспериментах. Глаза Эйнштейна осветили, и он сказал, «О, но позади глаз был его большой мозг!»

Дата добавления: 2015-09-29