היסטוריה של ניסוי מיכלסון-מורלי

ניסוי Michelson-Morley היה ניסיון למדוד את תנועת כדור הארץ דרך אתר הזוהר. אף שלעתים קרובות מכנים אותו ניסוי מישלסון-מורלי, הביטוי מתייחס למעשה לסדרת ניסויים שנערכו על ידי אלברט מישלסון בשנת 1881 ואז שוב (עם ציוד טוב יותר) באוניברסיטת קייס ווסטרן בשנת 1887 יחד עם הכימאי אדוארד מורלי. למרות שהתוצאה הסופית הייתה שלילית, מפתח הניסוי בכך שהוא פתח את הדלת להסבר חלופי להתנהגות האור המוזרה של אור.

בסוף שנות ה- 1800 התיאוריה הדומיננטית כיצד עבד האור הייתה שמדובר בגל של אנרגיה אלקטרומגנטית, בגלל ניסויים כמו הניסוי הכפול בחריץ של יאנג.

הבעיה היא שגל היה צריך לעבור דרך איזשהו מדיום. משהו צריך להיות שם כדי לנפנף. אור היה ידוע כשעבר בחלל החיצון (שלדעתו המדענים היה ואקום) ואפשר אפילו ליצור תא ואקום להאיר דרכו אור, כך שכל הראיות הבהירו כי האור יכול לנוע באזור ללא שום אוויר או חומר אחר.

כדי לעקוף את הבעיה הזו, פיזיקאים שיערו שיש חומר שממלא את היקום כולו. הם קראו לחומר הזה האתר הזוהר (או לפעמים אסתר זוהר, אם כי נראה שזה פשוט סוג של השלכת הברות ותנועות נשמעות יומרניות).

מייקלסון ומורלי (כנראה בעיקר מישלסון) העלו את הרעיון שאתה אמור להיות מסוגל למדוד את תנועת כדור הארץ דרך האתר. בדרך כלל האמינו כי האתר אינו נע וסטטי (למעט כמובן בגלל הרטט), אך כדור הארץ זז במהירות.

חשוב על כשאתה מושיט את היד מחלון המכונית בכונן. גם אם זה לא סוער, התנועה שלך משלמת את זה נראה סוער. אותו הדבר אמור להיות נכון לגבי האתר. גם אם הוא עמד דומם, מכיוון שכדור הארץ זז, אז האור שהולך לכיוון אחד צריך לנוע מהר יותר יחד עם האתר מאשר האור שהולך בכיוון ההפוך. כך או כך, כל עוד הייתה תנועה כלשהי בין האתר לכדור הארץ, הוא היה צריך ליצור "רוח אתר" יעילה שיכולה להיות גם דחף או הפריע לתנועתו של גל האור, בדומה לאופן בו שחיין נע מהר יותר או איטי יותר תלוי אם הוא נע יחד עם או נגד נוכחי.

כדי לבחון את ההשערה הזו, מייקלסון ומורלי (שוב, בעיקר מיכלסון) עיצבו מכשיר שפיצל קרן של אור והקפיץ אותו ממראות כך שזז לכיוונים שונים ולבסוף פגע באותו הדבר יעד. העיקרון בעבודה היה שאם שתי קורות נסעו באותו מרחק בשבילים שונים דרך האתר, הן צריכות לנוע במהירויות שונות ולכן כאשר הם פוגעים במסך היעד הסופי, קרני האור הללו היו מעט מחוץ לשלב זו עם זו, מה שייצור ניתן לזיהוי הפרעה תבנית. מכשיר זה, אפוא, נודע בכינויו האינטרפרומטר של Michelson (מוצג בגרפיקה בראש עמוד זה).

התוצאה הייתה מאכזבת מכיוון שהם לא מצאו שום עדות להטיית התנועה היחסית שחיפשו. לא משנה באיזה מסלול הקורה עשתה, נראה כי האור זז באותה המהירות. תוצאות אלה פורסמו בשנת 1887. דרך אחרת לפרש את התוצאות באותה העת הייתה להניח שהאתר היה איכשהו קשור לתנועת כדור הארץ, אך איש לא הצליח לפתח מודל שמאפשר זאת תחושה.

למעשה, בשנת 1900 הפיזיקאי הבריטי לורד קלווין ציין במפורסם כי תוצאה זו הייתה אחת משני ה"עננים " זה הביא להבנה אחרת לגמרי של היקום, מתוך ציפייה כללית שהוא ייפתר בסדר קצר יחסית.

זה ייקח כמעט 20 שנה (והעבודה של אלברט איינשטיין) כדי באמת להתגבר על המכשולים הרעיוניים הדרושים כדי לנטוש את מודל האתר לחלוטין ולאמץ את המודל הנוכחי, בו מוצגים אור דואליות גל-חלקיקים.

מצא את הטקסט המלא של עבודתם שפורסמה במהדורת 1887 של הספר כתב העת האמריקאי למדע, נשמר בארכיון ברשת ב אתר AIP.