.Французский физик И.Физо в 1851 году опубликовал работу <О гипотезах относительно светового эфира и об одном опыте, который, по-видимому, доказывает, что движение тел меняет скорость распространения света внутри этих тел> [10]. Используя выдержки из этой работы найдем истолкование результатов этого опыта на основе предлагаемой теории.
В то время существовало три гипотезы о взаимоотношениях светового эфира с весомой материей.
Физо пишет, что последней гипотезе мы обязаны Френелю, который предложил ее, чтобы удовлетворить одновременно явлению аберрации и знаменитому опыту Араго, которым было доказано, что движение Земли не влияет на преломление света звезд при его прохождении через призму.
Физо собрал прибор, состоящий из двух стеклянных трубок, длиной L = 1,487 м и диаметром 5,3 мм. В трубках находилась вода. Через торцы в трубки направлялись параллельные пучки света. Один пучок шел через обе трубки навстречу потоку воды, второй, также через обе трубки, - в направлении потока. После прохождения трубок оба пучка посредством зеркал направлялись на одну и ту же стеклянную пластину, на которой наблюдалось смещение интерференционных полос от пучков света, прошедших через воду в параллельных трубках. Затем вода в параллельных трубках приводилась в противоположное движение со скоростью V = 7,069 м/с. Коэффициент преломления воды n составлял 1,333, длина волны в пучке света была равна λ = 526·10−9 м.
Физо называл простым смещение полос, когда воду, находящуюся первоначально в покое, приводили в движение. Двойным смещением он назвал такое, которое вызывается изменением направления движения воды на противоположное. В результате 19 хорошо согласующихся наблюдений он получил смещение, равное 0,23 интерференционной полосы для однонаправленного движения потока воды и 0,46 для двойного, когда потоки переключаются на противоположное направление движения.
Затем Физо выполнил опыт с движущимся воздухом. Через трубки прокачивался воздух со скоростью 25 м/с. При прокачивании воздуха никакого практичесого смещения интерференционных полос зафиксировано не было.
Составим расчетное уравнение, которое бы отвечало гипотезе полностью увлекаемого эфира, использованное Физо при анализе результатов его опыта. Определим коэффициент преломления тела, n = С/СT, где С - скорость света в свободном пространстве, CT - скорость света в физическом теле. Согласно этому, для условий опыта Физо, время t1 прохождения пучком лучей сначала одной трубки длиной L, а затем другой, такой же длины в направлении течения воды со скоростью V составит
| . |
(42) |
Для пучка света, движущегося в обеих трубках, но в противоположном направлении по отношению к течению
 . |
(43) |
Разница Δt = t2 − t1 составит:
 . |
(44) |
Последняя формула полностью совпадает с формулой, приведенной У.И. Фракфуртом [70].
В относительных длинах волны регистрируемого света из формулы (44) разница ΔG составит
 . |
(45) |
Подставив все числовые значения L = 1,487 м, C = 2,9979·108 м/с, V = 7,069 м/с, λ = 526·10−9 м, n = 1,333 в формулу (45), мы получили значение ΔF = 0,473.
Для опыта с прокачиванием воздуха (n = 1,000292) через те же трубки (L = 1,487 м, C = 2,9979·108 м/с, λ = 526·10−9 м) со скоростью V = 25 м/с, формула (45) позволяет получить ΔA = 0,942. Как было отмечено выше, при прокачивании воздуха никакого смещения интерференционных полос отмечено не было. Таким образом, формула (45) дает величину, не отвечающую результату опыта И. Физо.
Согласно теории Френеля (см. п.2), абсолютная скорость света в движущемся теле составляет величину
| U = с1 + [(μ2 − 1)/(μ2)]ω, |
или, в вышепринятых обозначениях:
| U = C/n + [(1 − 1/n2)V. | (46) |
Относительный сдвиг длины волны, рассчитанный по формуле Френеля составит
 . |
(47) |
В численном выражении, после подстановки данных для движущейся в опыте Физо жидкости (L = 1,487 м, C = 2,9979·108 м/с, V = 7,069 м/с, λ = 526·10−9 м, n = 1,333) ΔR = 0,207. Для воздуха расчеты по формуле (47) позволяют получить ΔR = 5,51·10−4.
В 1851 г. И. Физо выполнил подобные расчеты и заключил, что результаты опытов, соответствуют теории Френеля. Частичное увлечение эфира осуществляется той физической материей, которая обусловливает добавочную к единице часть коэффициета преломления.
Теория Френеля предполагает <сгущение>, увеличение плотности эфирной среды в физических телах. Однако, как показано в работе Л.Б. Болдыревой и Н.Б. Сотиной [71] вывод формулы Френеля может быть осуществлен в предположении о динамическом взаимодействии фотонов с атомами физического тела. В этом случае происходит замедление движения света в веществе без <сгущения> в нем эфира. Приведем краткое изложение вывода формулы Френеля, представленного в этой работе.
Вначале рассматривается случай, когда прозрачная среда находится в покое относительно наблюдателя, связанного с землей. Время t0 = L/C обозначено как время прохождения света пути длиной L в вакууме (в той же системе отсчета, но вне среды). Время прохождения света такого же пути внутри прозрачной среды определено как:
| t0 + ΔT = L/C1, | (48) |
где C1 - средняя скорость света в покоящейся прозрачной среде, C1 = C/n, a ΔT - суммарное время задержки фотона на длине L за счет взаимодействия фотона с атомами (молекулами) вещества.
Затем рассмотрен случай, когда прозрачная среда двигается со скоростью V относительно Земли (положительному значению V соответствует движение среды от источника). В системе, связанной с движущейся средой, скорость фотона равна C − V, а время прохождения фотоном длины L в вакууме
| T 'o = L/(C − V). | (49) |
Время прохождения света того же пути в веществе будет равно:
| T 'o + ΔT = L/C*. | (50) |
где C* - средняя скорость света в системе, связанной с движущейся средой.
Из экспериментов известно, что показатель преломления слабо зависит от частоты. С точки зрения предлагаемой модели это означает, что среднее время задержки света на единице длины ΔT/L в первом приближении по β = V/C можно считать не зависящим от относительной скорости источника. При таком предположении из формул (48)-(50) получим:
| L/C* = L/(C − V) + L/C1 − L/C. | (51) |
Откуда в [71] для скорости света U относительно неподвижного наблюдателя, после всех необходимых подстановок и разложения результата в ряд, получено:
| U ≈ C/n + (1 − 1/n2)V. | (52) |
Как пишут авторы данного вывода, формула Френеля, описывающая эксперимент Физо, может быть получена в рамках модели трёхмерного евклидова пространства и независимого времени как следствие взаимодействия фотонов с атомами среды.
Это объяснение наиболее логично из ряда других, в том числе, предлагаемого самим Френелем. Концепция <сгущения> эфира внутри материальных тел при том, что существование эфира отрицается СТО, не может быть принята. Согласно нашим представлениям, эфирная среда, являющаяся основой для распространения света, в физических телах вытесняется ядерными силами вблизи атомных ядер (рис.12). Замедление скорости распространения света в физических телах происходит благодаря эффекту огибания областей вблизи атомных ядер. Согласно нашим представлениям, свет в физическом теле распространяется по эфирной среде со скоростью, равной скорости в свободном пространстве С. Однако путь передачи электромагнитных колебаний в теле, за счет процессов огибания областей, где эфирная среда вытесняется атомными силами, больше, чем длина этого тела. Удлинение этого пути пропорционально коэффициенту преломления тела.
Таким образом, реальная скорость распространения света, как отношение времени прохождения колебаний к длине тела равна некоторой величине СТ = L/t = C/n, которая меньше С. Напомним, что как следует из формул преломления света, на границе прозрачного тела (см. раздел 3) не происходит какого либо скачка плотности эфира, а изменяется лишь, можно сказать, <кажущаяся> скорость распространения света. Эта <кажущаяся> скорость является следствием удлинения пути фотонов в физическом теле. Каждый фотон видимого света дифрагирует на препятствии, которое представляет собой, например, электрон или ядро атома, поскольку длина волны видимого света много больше размера такого препятствия. Если длина волны приближается к размерам ядер вещества, наблюдаются явления рассеяния и отражения лучей. Эти явления используются при рентгеноструктурном анализе веществ.
Явление замедления скорости передачи акустичеких сигналов, в среде, насыщенной включениями, размер которых много меньше длины распространяющихся волн, хорошо известен в акустике [72]. Носителем же электромагнитных колебаний света в физических телах является всепроникающий эфир. В физических телах коэффициент преломления может быть, в той или иной мере изменяться за счет проявления эффектов переизлучения фотонов, рекомбинации, люминисценции.
Таким образом, опыт Физо не является свидетельством частичного увлечения эфира движущемя физическим телом. Этот опыт следует объяснять тем, что в движущемся теле происходит меньшее замедление скорости (или ее увеличение) распространения света, чем в покоящемся. Сама эфирная среда при этом остается неподвижной.
Массивные физические тела, существенно деформирующие эфирную среду, по-видимому <закрепляют> в своей окрестности оболочку из эфирной среды. Недавнее открытие скрытой массы, заполняющей вселенную [73] дает основание сделать заключение, что Земля, как массивное тело, имеет собственную <атмосферу> из эфирной среды, которая увлекается в движении вместе с нашей планетой. Можно полагать, что влияние этой <атмосферы> простирается, вероятно, до точки Лагранжа, где разделяется влияние полей тяготения Земли и Луны.
|
|
 |
