Опыт Майкельсона Морли, взгляд с другой стороны

               
                Опыт Майкельсона Морли, взгляд с другой стороны

                Аннотация
    Вскрывается неправильное толкование рокового для физики ХХ века эксперимента Майкельсона – Морли. Приводится обоснование нулевого результата опыта.

                Содержание
    1. Введение.
    2. Идея постановки опыта.
    3. Описание устройства интерферометра.
    4. Методика расчета результатов опыта.
    5. Недостатки и ошибки некоторых авторов при оценке результата опыта.
    6. Обоснование нулевого результата опыта
    7. Эфир.
    8. Выводы
    Литература

                1. Введение.
    Почти в каждом учебнике по физике имеется раздел по специальной теории относительности (СТО). Как убедительное доказательство истинности этой теории, приводится опыт Майкельсона Морли. Такой опыт был осуществлён первый раз Майкельсоном в 1881г.с помощью сконструированного им интерферометра. Отрицательный результат этого опыта объяснялся позже на основе теории (СТО).Истинность этой теории подвергалась критике и раньше. Но в последнее время она отвергается все большим числом учёных. Однако убедительных объяснений отрицательного результата этого опыта без привлечения (СТО) до сих пор не существует. За последние 100 лет слишком много вариантов эксперимента Майкельсона – Морли было выполнено многими учеными из разных известных университетов и институтов, с возрастающей изысканностью и с возрастающей точностью. Однако результат не может быть иным.  В настоящей статье приводится обоснование отрицательного результата опыта Майкельсона Морли без привлечения (СТО), а только лишь на основании механики И. Ньютона.  Вскроем «недостаток» рокового для физики ХХ века эксперимента Майкельсона - Морли, ошибочное объяснение результата которого (о том, что скорость света постоянна для всех систем отсчета) продолжает поддерживаться современной физикой. Для Гюйгенса свет представлял собой продольную волну (подобную звуковым волнам в воздухе) которая распространяется через среду, называемую «эфиром».  Эфир должен заполнять все пространство и быть невесомым и невидимым (собственно, как и само пространство). В 1690 году Ньютон предложил корпускулярную теорию света. Для него свет исходит от источника в виде мелких частиц, и эта точка зрения была принята более ста лет. Для Джеймса Клерка Максвелла и других ученых того времени ответ был основан на предположении Христиана Гюйгенса о том, что свет распространяется в гипотетической среде, называемой «светоносным эфиром» - веществом, заполняющим пространство, которое считалось необходимым в качестве среды распространения, для электромагнитного излучения.

                2. Идея постановки опыта.
    По тогдашним представлениям, Земля при своем движении вокруг Солнца должна обдуваться эфирной средой подобно тому, как летящий мяч обдувается воздухом. Ожидания ученых заключались в том, что «эфирный ветер» повлияет на скорость светового луча (увеличит или уменьшит скорость света относительно Земли). Земля несётся, по орбите со скоростью около 30 км/сек. Чтобы измерить абсолютное движение Земли (то есть её движение относительно неподвижного эфира), необходимо лишь измерить скорость, с которой свет проходит некоторое определённое расстояние на земной поверхности туда и обратно. Из-за эфирного ветра свет будет двигаться быстрее в одном направлении, чем в другом. Сравнив скорости света, испущенного по разным направлениям, можно было бы вычислить абсолютное направление и скорость движения Земли в любой заданный момент. Поэтому, согласно ожиданиям, результирующая скорость света будет разной, в зависимости от направления светового луча, и будет разной ночью и днем.  Разница в скорости света для разных сезонов года (в различных точках траектории Земли по ее орбите вокруг Солнца), как ожидалось, должна была служить указанием на скорость движения Солнечной системы в неподвижном светоносном эфире. Чтобы раскрыть ошибку в схеме проведения эксперимента, нужно привести весь ход мыслей Майкельсона. В своей книге «Световые волны и их применение» он говорит о простой механической аналогии, которая натолкнула его на схему экспериментальной установки. Представим себе, пишет Майкельсон, гребца в лодке, и притом сначала на спокойном озере, а затем на реке. Если он продвигается со скоростью, например U км в час на спокойном озере,  и если расстояние между станциями равняется L км, то ему необходимо t1 часа, чтобы проплыть это расстояние, и t2 часа, чтобы вернуться, т.е. в сумме (t1+t2) часов. Это верно также и в том случае, когда в воде есть течение. Но если существует течение, скорость которого равна, например, G км в час, то время, потребное для того, чтобы проплыть  расстояние L по течению и обратно, будет равняться:
                (t1+t2)= L/(U+G) + L/(U-G) = 2LU/(U^2-G^2).
Из этого выражения можно найти скорость течения реки:               
                G= [(t1+t2)U^2 -2UL]^1/2/(t1 + t2)^1/2.
Для преодоления такого же расстояния L в спокойной воде потребуется время t3=L/U.
Таким образом, что бы проплыть одно и то же расстояние в спокойной воде, и при наличии течения,  плывя туда и обратно, затрачивается разное время.       
                (t1+t2) < t3.
               
                3. Описание устройства интерферометра.
    При движении прибора со скоростью v сквозь эфир должен возникать такой же
эффект, что и при движении лодки, плывущий по течению реки, вперед и назад. Время, требуемое для преодоления дистанции вперед и назад, будет различным для обоих случаев. Световые волны   относительно эфира распространяются с неизменной скоростью c, по аналогии со звуковыми волнами в воздухе. Так считали учёные того времени. Но вдоль обоих плеч интерферометра, длина которых одинаковая и равна L, т. е. относительно движущихся зеркал M1 и M2, волны будут двигаться с различной скоростью. Время прохождения луча света в плече 2  до зеркала    M2 определится формулой:  t1 = L/(c- v). Время прохождения луча света в плече 2  обратно от зеркала M2 равно: t2=L/(c+v). Время прохождения света в луче 1,  до зеркала M1  в перпендикулярном к плечу 2 направлении, равно:   t3=2L/(c^2-v^2)^1/2, по расчётам Майкельсона. В повторных опытах он учёл, что относительная скорость света в плече 1 составляет (c^2+v^2)^1/2  с учетом аберрации. Поскольку им было учтено замечание Лоренца. Общее время распространения светового фронта в плече 2 равно:                (t1+t2) = L/(c-v)+L/(c+v) =2L c/(c^2-v^2). Разность времен будет равна:       
 "T =t3–(t1+t2)=2L/(c^2-v^2)^1/2-2Lc/(c^2-v^2). Или приблизительно "T~Lv^2/c^2c. 
 Приблизительное значения найдено путем разложения функции в ряд Тейлора и отбрасывания членов высшего порядка.

         
           Рис.1. Схема устройства интерферометра Майкельсона
 Здесь:
    S -  источник света с высокой монохроматичностью;
    P1 - полупосеребренная пластинка;
    P2 - стеклянная пластинка;
    T -  зрительная труба;
    1 и 2 - плечи интерферометра;
    M1 и M2 - металлические зеркала, которые перемещаются с помощью
    микрометрических винтов.
    V - вектор скорости движения интерферометра.

                4. Методика расчета результатов опыта.
   
    Разность "T определила исходную интерференционную картинку. После разворота интерферометра на угол 90° Майкельсон ожидал увидеть сдвиг интерференционных полос.   Но сдвига полос не было. Отрицательный результат опыта Майкельсона и всех последующих явился экспериментальной основой для признания того факта, что скорость света во всех   инерциальных системах одна и та же. Это положение вместе с принципом относительности было положено Эйнштейном в основу  «специальной теории относительности»  (СТО).Майкельсон не учел волновые свойства света и в своих рассуждениях пользовался точечным    объектом, который не мог служить моделью волнового процесса, происходящего в его интерферометре. Прямой перенос примера с гребцами на лучи света, распространяющиеся вдоль плеч интерферометра, недопустим. Майкельсон наблюдал интерференцию, а она требовала анализа именно волнового процесса, происходящего в эфирной среде. Воспользовавшись в своем мысленном эксперименте водной поверхностью, ему нужно было проанализировать динамику волн, а не движение физического тела в виде лодки. Перемещение гребца в пространстве еще может повторить движение приемника, но оно не в состоянии учесть одновременное движение источника волн. Рассмотрим волновой процесс, происходящий в эфирной среде с учётом эффекта Доплера.  Будем считать, что интерферометр движется вправо относительно неподвижного эфира со скоростью V, как это показано на рисунке. В этом случае источник волн приближается к приёмнику М2, так как эфир движется влево относительно интерферометра. Частота волн движущихся к приёмнику М2 найдем как   [9, с.113]. Она будет  равна: fP = fo C/(C-V). Приёмник волн, в нашем случае зеркало М2 удаляется от источника волн, так как эфир по отношению к нему движется влево. Частоту волн fM отражающихся от зеркала М2 найдём по формуле fM = fP (C-V)/C  [9, с.113]. Подставив значение частоты fP, находим частоту волн от зеркала М2 отражённых.               
fM =fP(C-V)C= foC(C-V)/(C-V)C=fo. Она равна частоте волн генерируемых источником S. Однако отражённая волна от зеркала М2 будет в противофазе к падающей на зеркало волне. В нашем случае источник S и приёмник волн М2 движутся в одном направлении, с одинаковой скоростью V вдоль одной прямой.Поэтому частота волн от приёмником М2, будет равна исходной частоте волн, генерируемой источником [5, с.374]. Зеркало М2  как источник отраженных волн удаляется от приемника волн пластины P2, так как эфир по отношению к зеркалу М2  движется влево. Частоту волн движущихся к пластинеP2,   как приёмнику, определим на основании [9, с.113] как  fP1 = fo C/(C+V).  Частота волн fT движущихся от пластины P2 к трубе T будет равна  fT= fM= fo  [5, с.374]. Так как источник М2 и приёмник волн P2 движутся в одном направлении, с одинаковой скоростью V вдоль одной прямой. Проследим теперь ход луча вдоль плеча 1. Длина хода LА луча к зеркалу М1 будет немного длиннее L за счёт того что пока свет движется вдоль плеча 1, Земля сдвинется относительно эфира на  V t3. Поэтому  LA^2= L^2+ (Vt3)^2. Луч света пройдя от источника S вдоль плеча 1  туда и обратно попадает в зрительную трубу T испытав дважды отражение, вначале от пластины P1 затем от зеркала М1. Второй луч пройдя от источника S вдоль плеча 2  туда и обратно попадает в зрительную трубу испытав дважды отражение, вначале от зеркала М2 затем от  пластины P1. Поэтому двойное отражение лучей не изменит их фаз. Оба луча будут иметь одинаковую частоту равную частоте источника S. Казалась бы, что такие два луча не будут интерферировать. Однако давайте проверим время движения каждого луча. Длина волны света идущего от пластины P1 до зеркала М2 будет равна  h1= (C-V). Время хода этой волны         t1 = L/(C-V). Длина волны света идущего от зеркала М2 до пластины P1 равна h2= (C+V). Время движения этой волны      t2=L/(C+V). Время движения луча идущего в плече 1 к зеркалу М1 и обратно будет   t3= 2LA /C, так как свет в эфире движется со скоростью C. (Так считал Майкельсон). Подставив значение LA, найденное ранее с учётом аберрации, получим:           t3=2[L^2+(Vt3)^2]^1/2/C. 
 Откуда находим   t3=2L/(C2 -V2)^1/2. Время прохождения света в плече 2  туда и обратно равно:(t1+t2)=2LC/(C^2-V^2). Существует разность между этими временами   "T=t3–(t1+t2). Или                "T=2L/(C^2-V^2)^1/2-2LC/(C^2-V^2). Приближённо "T ~ LV^2 /C^3. Для нахождения приблизительного значения использовался математический прием, путем разложения функции в ряд Тейлора, и отбрасывания членов имеющих порядок больше 2.
Таким образом, приходя в зрительную трубу T за разное время, эти два луча будут иметь разные фазы и интерферировать. Однако интерференция при проведении опытов отсутствовала. Расчёт, с учетом волновых свойств света, приводит к тем же результатам,как и расчёт у  Майкельсона. Отрицательный результат опыта, некоторые учёные[10, с.27] объясняли увлечение эфира планетами, отсутствием так называемого «эфирного ветра». В этом случае вектор скорости движения интерферометра V= 0. Это объяснило бы, почему не появляется интерференция. Однако «эфирный ветер» тормозил бы движение планет, что в реальности не наблюдается. Многочисленные опыты по измерению скорости «эфирного ветра» не дали положительных результатов.

         Результаты расчетов опыта сводим в таблицу.
 
  обозначение             наименование                формула
 
  C --Скорость волн в неподвижном эфире (скорость света)---C
  V --Скорости движения интерферометра-------------------------V
  fo--Частота волн от источника S------------------------------------fo
  fP--Частота волн движущихся к зеркалу М2 --------------------fP = fo C/(C-V)
  fM--Частота волн отражающихся от зеркала М2 --------------fM = fo
  fP--Частота волн движущихся к пластине P1-------------------fP1 = fo C/(C+V)
  fT--Частота волн движущихся от пластины P1 к трубе T-----fT = fo
  fP--Частота волн движущихся от пластины P2 к трубе T-----fP2= fo
  ho--Длина волн от источника S-------------------------------------C
  h1--Длина волн света при движении к зеркалу М2-------------h1 = C - V
  h2--Длина волн света при движении от зеркала М2------------h2 = C + V
  t1--Время хода  волн движущейся к зеркалу М2-----------------t1 = L /(C- V)
  t2--Время движения волн отраженной от зеркала М2----------t2 = L /(C+ V)
  t3--Время движения луча к зеркалу М1 и обратно--------------t3 = 2L/(C2-V2)1/2
  "T--Разность времён хода лучей "T= t3–(t1 +t2)----------------"T ~LV2 /C3


         5. Недостатки и ошибки некоторых авторов при оценке результата опыта.

    Рассмотрим, какие объяснения приводят противники (СТО) результатам опыта Майкельсона Морли.
    Автор  Петров Виктор М. в своей книге[7, с.159] пишет:  «Однако на самом деле смещение полос определяется разностью не времен хода, а фаз двух лучей, так как использовался не импульсный, а синусоидальный световой сигнал. Фаза же j, как известно, зависит не только от времени t, но и от частоты     f: j= ft. При этом изменения f и t за счет движения противоположны». Автор прав, что фаза зависит от времени t. Но время хода луча к зеркалу и от него разное  t1 < t2. А частота светового сигнала не изменится, так как источник света и зеркало движутся с одинаковой скоростью и в одном направлении. Поэтому частота у этих лучей одинакова, а фазы разные. Интерференция должна наблюдаться. А её нет.
    Автор Петров Валерий В.[12, 15] считает, что луч света, движущийся в перпендикулярном направлении движению прибора, отклоняется. Расчет  ошибочный.   Поэтому               t3 =2L/ C, а не          t3=2L/(C^2+V^2)^1/2.  Однако это не влияет на результат опыта. Петров Валерий убеждён[15], что согласовать опыты Майкельсона Морли и явление аберрации можно только при условии полного увлечении эфира внутри атмосферы Земли. «Эфирный ветер», обусловленный движением Земли, в верхних слоях атмосферы Земли отсутствует, следовательно, не может возникнуть и у поверхности Земли. В этом и заключается, главная ошибка, допущенная наукой при объяснении результатов опыта.
    Автор Бураго С. Г. [11,13] убеждён, что газообразная темная материя при движении Земли пронизывает её насквозь, обтекая только очень плотные ядра атомов земных материалов. Темная материя (эфир) не увлекается Землёй. При этом согласно парадоксу Даламбера – Эйлера планеты не испытывают сопротивления своему движению. Светпроявляет наряду с волновыми свойствами ещё и корпускулярные. Это и позволяет нам, возможно, вернутся к принципам относительности Галилея (механики Ньтона) для световых явлений. Скорость света зависит от скорости источника согласно так называемой баллистической гипотезой Ритца [14]. Это объясняет нулевой результат опыта Майкельсона Морли.
    Автор Акимов О. Е. [20] пишет: «Слово «компенсация» у меня является ключевым.
Движение источника «компенсируется» движением приемника. Интерференционная картина будет одной и той же – что при покоящемся приборе, что при движущемся». На это есть возражение. Когда источник волн и приемник движутся в одном направлении и с одинаковой скоростью, то действительно, частота и длина волн, воспринимаемая приемником аналогична, как и у источника  [5, с.374].  Однако и в этом случае возникает разность фаз, в случаи их движении относительно среды. А это вызовет интерференцию.
Если движения относительно среды не будет, разность фаз не возникнет.
    Автор Жунусов Ж. И. [13] пришел к выводу, что «трактовка результата опыта Майкельсона и Морли до сего времени была неверна из-за досадной ошибки при постановке задачи теоретической части, что на самом деле скорость света зависит от скорости объекта, испускающей свет. Эфир никоим образом не влияет на скорость света, что указывает на его отсутствие. А так же гипотенуза прямоугольного треугольника принята не как результирующая скорость слагаемых скоростей (V+C) = C1, а как сама скорость света C».
    Автор [22] утверждает, что «если скорость двух противоположных лучей, движущихся в противоположных направлениях, изменены «эфирным ветром», то изменение будет противоположным, и разница будет полностью компенсирована, потому что путь двух лучей (прямого и отраженного) абсолютно одинаковы! Это означает, что интерференционные полосы никогда не будут совмещены, потому что средняя скорость каждого светового луча для обоих направлений любого плеча всегда будет в точности равна С, независимо от длины плеча, независимо от направления плеча!». Это ошибочное мнение. Формула для определения средней скорости светового луча не правильна. Верная формула будет иметь такой вид:          u=L/(t1+t2) =(C^2-V^2)/2C < C.
    Автор Кочетков В. Н. [21] предполагает: «Возможно, что отрицательные результаты эксперимента А. А. Майкельсона связаны с отличием свойств светового пучка от свойств светового излучения, движущегося в виде полосы, в том числе, когда направление движения этой полосы будет находиться под некоторым углом к оси ее симметрии. Автор рассматривает свет в виде пучка или полосы. Нет пояснений, почему так происходит, и как это влияет на отсутствие интерференции. Нет пояснений, как получены формулы.
            
                6. Обоснование нулевого результата опыта
   
    Прошло почти 150 лет с момента проведения рассматриваемого опыта.
Убедительного объяснения его нулевого результата нет. Нет обоснования и анализа, с учетом характера и свойства света. Авторы Бураго С. Г. [13] и Жунусов Ж. И. [21] правильно указали, что нулевой результат опыта обусловлен зависимостью скорости света от величины скорости движения источника. А какова природа света (волна или корпускула) не анализируется этими авторами. Вальтер Ритц предложил свою теорию света[14]. Она называется баллистической. В ней скорость света зависит от скорости движения источника. Она дает объяснение нулевого результата опыта Майкельсона Морли. Однако в учёной среде получила распространение (СТО) с её парадоксами.
Академик А.Ф. Иоффе [18] пишет: «Законы распространения и рассеяния, явления интерференции совершенно одинаковы как для потока частиц, так и для распространяющихся волн при соответственной длине волны». «Поток частиц также огибает мелкие   препятствия, как волны, а направление и энергия фотонов так же изменяется при встрече с электронами, как в случае шарика, столкнувшегося с другим». «Законы движения частиц совпадают с законами распространения волн». Однако существует резкое различие между потоком частиц и волной в отношении распределения в них энергии. В настоящее время эти явления недостаточно изучены.   Поэтому возникает вопрос свет волна или частица.  Признав, что носителем света являются фотоны, то есть материальные тела, а не волны наподобие звуковых волн в газах и жидкостях. Уже одно это требует пересмотра системы взглядов о законах испускания и отражения света и заставляет вернуться к законам сложения скоростей тел, сформулированных Галилеем и Ньютоном и принятым в классической механике для материальных тел
               
                7. Эфир
   
    После получения нулевого результата опыта Майкельсона Морли начались различные опыты по определению скорости «эфирного ветра». Однако они не дали положительного результата. Вера в (СТО) привела к тому, что термин эфир стали заменять терминами: «физический вакуум», «темная материя» и другими. Когда вера в (СТО) стала слабеть термин эфир начал возвращаться. Были предложены различные теории эфира. Создана целая наука эфиродинамика [10,16]. Однако проверить в земных условиях свойства эфира невозможно. Барионная материя не взаимодействует с эфиром в земных условиях. Астрономические наблюдения и эксперименты в космосе, возможно, дадут ответы на некоторые вопросы, связанные с эфиром.

               
                8. Выводы
 
    1. Невозможно обосновать нулевой результат опыта Майкельсона Морли из представления о свете как волне распространяющейся с постоянной скоростью относительно среды.
    2. Этот опыт может служить подтверждением, что скорость света зависит от скорости движения источника.
    3. Эфир не влияет на скорость распространения света. По результату этого опыта нельзя выявить есть эфир или нет его. Невозможно определить скорость «эфирного ветра».
    4. Выявить движение Земли в мировом пространстве не позволяет этот опыт.

                Литература

1.  Плахута В. В. Модель атома. Международный журнал ДНА, вып. 57, стр.129
    -151,2023.
2.  Яворский Б. М., Детлаф А.А.,Лебедев А.К.Справочник по физике для инженеров и
    студентов. 8-е изд., – М.: ООО «Издательство Оникс».- 2008.-1056 с.
3.  Плахута В. В.   Строение атомов таблицы Менделеева.
    Международный журнал ДНА, вып. 58, стр.144 -172, 2023.
4.  Колтовой Н.А.Подборка материалов:сайт https://koltovoi.nethouse.ru,книга 12.
5.  Кузьмичев В. Е. Законы и формулы физики. – Киев: «Наукова думка», 1989.-864с. 6.  Черкашин Ю. С. Электродинамика 2020  постмаксвеловская: монография.–5-е из.–
    Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2022.– 82 с.
7.  Петров Виктор М. Мифы современной физики.- М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ»,
    2012.-224 с. (Re1ata Refero.)
8.  Плахута В. В. Электрон в классической электродинамике. Международный журнал
    ДНА, вып. 62, стр.162 -179,2024.
9.  Лободюк В. А., Рябошапка К. П., Шулишова О. И. Справочник по элементарной
    физике. – Киев: «Наукова думка», 1975.-448 с.
10. Эфирный ветер. Сб. статей под ред. В.А. Ацюковского. - М.:
    Энергоатомиздат,1993.
11. Бурого С.Г. Тайны межзвездного эфира. - М.: МАИ, 1997.
12. Петров Валерий В. Опыт Майкельсона Морли и гипотеза Франеля. Электронная:
    библиотека «Наука и техника», www.n-t.org  2001.
13. Бураго С. Г. О противоречии в истолковании опыта Майкельсона и явления
    Звездной аберрации  © Sergey G. Burago Sc., Prof.State University of
    Aerospace Technology, Moscow, RussiaD.Sc., Prof.2017 http://buragosg.narod.ru
14. Семиков С. А. Методы экспериментальной проверки
    баллистической теории Ритца. – Н. Новгород. 2017.
15. Петров Валерий В. Опыты Араго и теория Френеля. Электронная библиотека.
    «Наука и техника», Измерения в технике. 2001.
16. Ацюковский В.А. Эфиродинамические основы космологии и космогонии. М.:
    «Петит». 2006.
17. Кочетков В.Н. Возможный вариант объяснения результатов эксперимента
    Майкельсона без использования специальной теории относительности.
    Международный журнал ДНА, вып. 65, стр.140 -146,2025.
18. Иоффе А.Ф. Основные представления современной физики. Государственное
    издательство технико – теоретической литературы. Ленинград, 1949, 368 с.
19. Бураго С.Г. Природа темной материи и темной энергии космоса.
    Монография ООО «Русайнс». г. Москва, ул. Кедрова, д. 14, корп. 2.
20. Акимов О.Е. Критика теории относительности. 10. Эксперимент Майкельсона –
    Морли http://sceptic-ratio.com  Sceptic-Ratio Сайт Олега Акимова.
21. Жунусов Жакаш Ильясович Математическое решение проблем относительности _Хабр.
    Шокан Илияс @shokannn 22. ©  2026 Physics.bg. Built using WordPress and the.
    Highlight Theme
22. ©  2026 Physics.bg. Built using WordPress and the Highlight Theme

    Примечание: Символ  ^ означает возведение в степень ( ^2-возведение в квадрат; ^1/2 - извлечение квадратного корня)


    Автор:  Плахута Владимир E Mail  vladimirplahuta39@gmail.com