Физика пространства - времени

Историческая справка. Во времена, когда в 1887 г. был проделан опыт Майкельсона — Морли, никто ещё не был готов к восприятию той идеи, что законы физики (не исключая и самой величины скорости света) одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта. С точки зрения стандартного в наши дни эйнштейновского подхода просто очевидно, что и опыт Майкельсона — Морли, и эксперимент Кеннеди — Торндайка должны были привести к негативному результату. Но когда Кеннеди и Торндайк предприняли в 1932 г. свои измерения, кроме теории Эйнштейна продолжали ещё обсуждаться две её альтернативы — назовём их теориями A и B. В этих обеих неэйнштейновских теориях принимались старые представления о некотором абсолютном пространстве, или «эфире», в котором свет распространяется со скоростью c. И теория A, и теория B объясняли отсутствие сдвига интерференционных полос в опыте Майкельсона — Морли, утверждая, что всё, что движется со скоростью v относительно «абсолютного пространства», сокращает свою пространственную длину в направлении движения до величины, равной этой старой длине, помноженной на 1-(v^2/c^2) («гипотеза сокращения Лоренца — Фитцджеральда»). Разница между этими двумя теориями состояла в подходе к влиянию «движения сквозь абсолютное пространство» на скорость хода часов. Теория A отвергала возможность такого эффекта, а согласно теории B, величина 1 секунды на стандартных часах, движущихся через абсолютное пространство со скоростью v, должна была становиться равной 1-(v^2/c^2) секунды. В теории B величина отношения l/T не должна была зависеть от скорости движения часов, и она предсказывала негативный результат эксперимента Кеннеди — Торндайка, что он и дал в действительности («сложное объяснение простого эффекта»). Согласно теории A, отношение l/T в выражении (54) должно было умножиться на величину 1-(v^2/c^2) в то время года, когда «скорость Земли относительно абсолютного пространства» равна v и на величину 1-(v^2/c^2) в то время года, когда эта скорость равна v. Поэтому интерференционные полосы должны были бы сдвигаться между двумя моментами года (соответствующими скоростям v=v_орбит+v_Солнце и v=v_орбит-v_Солнце если бы только по чистой случайности Солнце не было «в покое относительно абсолютного пространства»— случайности настолько маловероятной, что её невозможно было бы рассматривать как причину наблюдаемого негативного результата эксперимента. Итак, эксперимент Кеннеди — Торндайка заставил отвергнуть теорию A (признававшую лишь сокращение длин), но оставил допустимой теорию B (сокращение длин плюс замедление времени), равно как и намного более простую теорию Эйнштейна, утверждающую равноправность всех инерциальных систем отсчёта.

«Степень чувствительности» эксперимента Кеннеди — Торндайка зависит от того, о какой теории идёт речь. С точки зрения теории A наблюдения могут обнаружить «скорость Солнца относительно абсолютного пространства», если она не менее 15 км/сек (именно так оценивали чувствительность своего опыта сами Кеннеди и Торндайк в своей статье). С точки зрения же теории Эйнштейна эти наблюдения показали, что скорость распространения света по замкнутому пути имеет одинаковую численную величину (с ошибкой около 2 м/сек) в двух инерциальных системах отсчёта, скорость относительного движения которых составляет 60 км/сек.

35*. Эксперимент Дикке ¹)

¹) См. R. Н. Diсkе, The Eotvos Experiment, Scientific American, 205, 84 (December 1961), а также P. G. Rоll, R. Кrоtkоv, R. H. Diсke, Annals of Physics, 26, 442 (1964). Первая из этих статей представляет собой популярный обзор, написанный ещё в начале проведения эксперимента. Вторая статья сообщает окончательные результаты эксперимента и тем более интересна, что в ней описаны те тонкие предосторожности, которые потребовалось предпринять для обеспечения исчерпывающего учёта всех привходящих влияний, могущих подействовать на течение опыта.