Majkelson-Morlijev eksperiment

Bez obzira na sve neuspehe u pokušaju detekcije etra niko nije dovodio u sumnju njegovo postojanje. Svi su smatrali da potreban mnogo osetljiviji eksperiment. Takav eksperiment zamislili su i izveli Majkelson i Morli 1881. godine.
Eksperiment koji su Majkleson i Morli izveli zasnivao se na vrlo jednostavnom principu. Ako bi smo zamislili takmičenje dva identična aviona. Neka ta dva aviona istovremeno krenu iz tačke A, jedan ka tački B a drugi ka tački C. Prvi avion treba da leti na sever do tačke B a zatim nazad do tačke A, a drugi na istok do tačke C a zatim nazad u do A. Tačke B i C nalaze na istom rastojanju od A i to rastojanje iznosi 800 km. Maksimalna brzina oba aviona iznosi 1600 km/h i ako nema vetra lako je zaključiti da će trka završiti za jedan sat, nerešenim rezultatom.

Ako bi sada pretpostavili duva vetar sa istoka ka zapadu brzinom od 160 km/h, trka se ne bi završila bez pobednika, a pobednik bi bio prvi avion. Prvi avion bi pobedio iz razloga što bi drugom avionu vetar koji duva “u lice” dopustio da se kreće brzinom od 1440 km/h jer se njegova maksimalna brzina od 1600 km/h odnosi na miran vazduh. U povratku bi drugi avion imao vetar “u leđa” i njegova brzina bi sada bila 1760 km/h, ali kako više vremena provodi krećući se manjom brzinom njegova prosečna brzina bi bila manja od prvog aviona. Naravno, i prvi avion tokom celog puta ima bočni vetar koji malo skreće avion da bi kompenzovao uticaj vetra, pa vetar i ovde dovodi do usporenja, pa i prvi avion ima prosečnu brzinu nešto manju od 1600 km/h, ali veću od drugog aviona.

Ako bi se izračunala vremena putovanja oba aviona dobija se da prvi avion završava trku za 1h i 18 sec, a drugi za 1 h i 36 sec.

Lako se zaključuje da u slučaju da su pravac i brzina vetra nepoznati oni mogu da se odrede iz rezultata trke. Upravo na tom principu se zasniva i Majkleson-Morlijev eksperiment. Umesto dva aviona Majkelson i Morli su “organizovali” trku dva svetlosna talasa, koji su međusobno bili normalni.

Aparatura koja je korišćena u ovom eksperimentu prikazana je na slici. Aparatura je postavljena tako da se Zemlja kreće u desno i pri tome bi trebalo da se oseti “duvanje” etarskog vetra.

Svetlosni talas kreće od svetlosnog izvora, udara u koso postavljeno ogledalo koje deli talas na dva talasa podjednakog intenziteta. Talas A ide do ravnog ogledala A, a talas B se reflektuje i putuje do ogledala B. Ova dva pojedinačna talasa odgovaraju avionima iz prethodnog primera. talasi reflektovani od ogledala A i B putuju nazad, dolaze do kosog ogledala, i odatle deo talasa odlazi do posmatračevog mikroskopa (interferometra). Posmatrač tada registruje oba talasa u mikroskopu i sve što sada preostaje je “foto-finiš”.

Ako dva talasa ulaze u interferometar i ako su njihovi trbusi i doline poravnati (tj. talasi su u “fazi”) dolazi do njihovog pojačavanja i posmatrač će videti svetliji talas od bilo kog od pojedinačnih. Ovakav rezultat se naziva konstruktivna interferencija. Ako bi se jedan talas našao neznatno ispred ili za drugog, posmatrač bi video nešto tamniji talas od dolazećih. Ovakav rezultat nazvan je parcijalna interferencija. Treća mogućnost koja moče na nastupi nazvana je destruktivna interferencija. Ovaj tip interferencije nastaje kada se bregovi jednog talasa poklope sa dolinama drugog i tada dolazi do međusobnog poništavanja ova dva talasa.

Majkelson i Morli su očekivali da će pod uticajem etarskog vetra doći do pomeranja talasa A i B tako da oni više ne budu u fazi, a posmatrač bi trebalo da vidi svetlost slabijeg intenziteta. Oni su eksperiment izvršili više puta. Ponavljali su ga u različito doba dana i godine, ali rezultati su uvek bili identični – talasi su uvek stizali istovremeno, etarski vetar nije detektovan.

Situacija u nauci je postala prilično zamršena. Čvrsto se verovalo u postojanje etra, ali ne samo što su svi pokušaji da se etar detektuje završili neuspešno. Postojalo je mnogo pitanja, a malo odgovora. Da li etar postoji ili ne ? Ako postoji, zašto ga ne možemo detektovati ? A ako ne postoji, zašto ne postoji ?

Upravo u takvoj klimi naučnog neraspoloženja i konfuzije dat je odgovor koji je dao veoma jedinstveno, i do tada nezamislivo, objašnjenje da je trebalo biti genije i videti ga. Taj genije bio je Albert Ajnštajn, a sa njim se rodila i Teorija relativnosti.

[Ceo ekran]