книги из ГПНТБ / Джефф Б. Майкельсон и скорость света

известной под прозвищем «Старая плешь», на высоте 5800 м над уровнем моря и на расстоянии 35 км от горы Маунт-Вильсон. Береговой и геодезической служ­ бе Соединенных Штатов было поручено точно измерить расстояние между двумя отражающими плоскостями — вращающимся призматическим зеркалом на МаунтВильсон и неподвижным зеркалом на Сан-Антонио. Возможная ошибка при измерении расстояния состав­ ляла одну семимиллионную, или долю сантиметра на

35 км.

Вращающаяся призма из никелированной стали с восемью зеркальными поверхностями, отполированны­ ми с точностью до одной миллионной, была изготовле­ на для опыта бруклинской компанией «Сперри джироскоп компани», президент которой, инженер-изобрета­ тель Эльмер А. Сперри, был другом Майкельсона. Кроме того, было изготовлено еще несколько стеклян­ ных и стальных призм. Восьмиугольный высокоскоро­ стной ротор делал до 528 оборотов в секунду. Он приводился в движение воздушной струей, и его ско­ рость, как и в прошлых опытах, регулировалась при помощи электрического камертона. (Камертон исполь­ зуется не только музыкантами для определения высоты звука. С его помощью можно очень точно определять короткие равные отрезки времени. Можно создать ин­ струмент с нужной частотой, который под действием электрического тока будет вибрировать, подобно элек­ трическому звонку.)

Сперри также предложил своему другу усовершен­ ствованный прожектор, работающий от сильной дуги, построенный им незадолго до этого для военных целей. Престон Р. Бассет, инженер, возглавлявший работу над прожектором и позднее ставший президентом ком­ пании, разработал для этого эксперимента специаль­

139

ный механизм с дуговой лампой и сам отвез его летом 1924 года в Калифорнию. Для участия в проведении опыта из Чикаго приехал Фред Пирсон.

Новое измерение скорости света

в каждую мелочь. Были приняты все возможные меры предосторожности, чтобы исключить или свести к ми­ нимуму погрешности. Ученый мир с интересом наблю­ дал за приготовлениями. Наконец все было гото­ во, и свет от дуговой лампы был направлен к зеркалу на Сан-Антонио и отразился на вращающуюся призму на горе Маунт-Вильсон (фиг. 12). Измерения проводи­ лись каждую ясную ночь с десяти часов вечера до полу­ ночи, и каждая серия наблюдений продолжалась не­ сколько недель. Результаты измерений ежедневно по­ ступали в штаб Майкельсона в Пасадене.

Начиная с 1924 года и до начала 1927 года было проведено пять независимых серий наблюдений. Сред­ ний результат равнялся 299 798 км в секунду.

Но Майкельсон все еще не был вполне удовлетво­ рен. Он надеялся, что, если увеличить длину пути све­ тового луча и перенести опыт в другую местность, ему удастся получить еще более точное определение. В сво­ ем сообщении об опыте на горе Сан-Антонио [33] он писал: «Успех измерений на расстоянии 22 миль, боль­ шинство из которых проводились не в самых благо­ приятных условиях (туман и дым от лесных пожаров), указывает на целесообразность проведения одыта на значительно большем расстоянии».

(40

Для такого опыта он выбрал гору Сан-Хасинто, рас­ положенную в 130 км от горы Маунт-Вильсон. Он даже провел предварительное испытание. Но свет от дуго­ вой лампы на обратном пути так сильно ослаблялся дымом и туманом, что от этой идеи пришлось отка­ заться.

Майкельсон вернулся в Чикаго и в ноябре 1928 года поехал в Вашингтон на юбилейную научную конферен­ цию в Национальном бюро стандартов. Она была со­ звана Оптическим обществом Америки в честь пятиде­ сятилетия со времени опубликования первой работы Майкельсона (1878 год) о скорости света и в знак при­ знания его огромных заслуг в области оптики. Эта кон­ ференция неофициально так и называлась — «майкельсоновская конференция», а сам Майкельсон, разумеется, был на ней почетным гостем.

Заключительная попытка

В следующем году у Майкельсона,. которому было в то время семьдесят семь лет, произошло серьезное кро­ воизлияние в мозг. Он ушел в отставку из университе­ та, много рисовал и ходил пешком, стараясь восстано­ вить пошатнувшееся здоровье. Это было нелегко. Однако он не переставал мечтать о возвращении к исследованию скорости света; он надеялся, что, на­ бравшись сил, проведет еще одно определение. Он вер­ нулся к тому, с чего начинал более пятидесяти лет на­ зад. Он лелеял мысль избавиться от помех в виде ту­ мана, дыма и даже самой прозрачной • атмосферы. Он хотел поставить опыт так, чтобы луч проходил через пустоту, если это будет возможно, через почти абсолют­ ный вакуум.

142

предоставлены все необходимые средства и аппаратура. Фонд Рокфеллера выделил на проведение опыта 30 000

Местом для грандиозного опыта выбрали ранчо Ир­ вина неподалеку от города Санта Ана в Южной Кали­ форнии. Береговой и геодезической службе Соединенных

трубы. Состояли они из 18-метровых секций диаметром около метра, склепанных воедино. Получилась труба длиной более 1,5 км. Она о.бошлась в 50 тысяч долла­ ров. В нее можно было проникнуть через четыре люка— два на концах и два в основной секции трубы. «Сперри джироскоп компани» опять изготовила вра­ щающиеся стальные зеркала — с 8, 16 и 32 гранями. Кроме того, было изготовлено 32-гранное зеркало из первоклассного оптического стекла.

Трубу запаяли и специальными насосами несколько дней и ночей подряд откачивали из нее воздух, пока давление в трубе не опустилось до 0,5 мм рт. ст. (нор­ мальное давление равно 760 мм рт. ст.). Источником света служила дуговая лампа. Многократно отражаясь, свет должен был пройти путь примерно 16 км. Впервые

вистории измерение скорости света производилось почти

вабсолютном вакууме.

Между тем здоровье Майкельсона оставляло желать лучшего. Он так и не смог оправиться настолько, что­ бы собственноручно проводить измерения. Ими занима­ лись Фрэнсис Г. Пиз и Фред Пирсон; они же и своди­

143

ли воедино результаты. В течение 1930 года и начала 1931 года были проведены сотни наблюдений. Майкельсон руководил работами, лежа в постели. Один он ни­ когда не справился бы с то и дело возникавшими проблемами, требующими немедленного разрешения.

Каждый раз, когда что-то портилось в аппаратуре, приходилось пускать в трубу воздух, чтобы можно было туда проникнуть и исправить повреждение. А потом нужно было ждать сорок восемь часов, пока насосы снова откачают воздух. Тепловые волны искажали све­ товое изображение, поэтому большую часть работы приходилось делать ночью, когда становилось про­ хладно.

В начале 1931 года, когда работа была еще далека от завершения, а Майкельсон как будто оправлялся от последствий болезни, в Пасадене проходила научная конференция, на которой присутствовал Эйнштейн и многие крупные ученые из разных стран. 15 января должен был состояться банкет в честь доктора Эйн­ штейна и его супруги. Майкельсон, конечно, .тоже был приглашен. Чувствовал он себя тогда достаточно хо­ рошо и был очень рад возможности присутствовать на этом торжественном собрании, которое состоялось в только что построенном великолепном здании Афиниума.

Эйнштейн произнес небольшую речь. Поблизости от него сидели крупнейшие ученые — Майкельсон, Милли­ кен, Хэл и другие. «Я рад оказаться в обществе тех,— начал Эйнштейн,— которые в течение многих лет были мне верными товарищами в работе». Затем, повернув­ шись к Майкельсону, он продолжал: «Вы, уважаемый доктор Майкельсон, начали свои исследования, когда я был еще мальчишкой. Вы открыли физикам новые пути и своими замечательными экспериментами проложили

144

дорогу для теории относительности. Вы вскрыли оши­ бочность эфирной теории света и стимулировали идеи Лоренца и Фитцджеральда, из которых развилась спе­ циальная теория относительности. Без вашей рабо1ы

эта теория была бы и поныне лишь интересным пред­ положением; она получила первое реальное подтвер­ ждение в ваших опытах».

Майкельсон был глубоко взволнован. Это была са­ мая высокая похвала. Он встал, чтобы поблагодарить за столь щедрую оценку его заслуг. Майкельсон редко произносил речи, а когда ему случалось выступать, всегда говорил кратко и по существу. И на этот раз он не изменил себе. Он поблагодарил Эйнштейна от своего имени и от имени своего покойного сотрудника Эдуарда Морли, умершего восемь лет тому назад. Май­ кельсон никогда не забывал отдать должное своим со­ трудникам и помощникам.

Это было последним публичным выступлением Майкельсона. Он попытался вернуться к работе, но 1 марта не смог встать с постели. Начался постепенный пара­ лич, и он стал быстро слабеть. Между тем из Санта Ана поступали все новые данные. Собрав последние силы, Майкельсон медленно, но четко продиктовал Пизу вступление к статье, которая должна была под­ вести окончательный итог опытам. Эту статью следова­ ло послать для опубликования в «Астрофизикал джорнал».

Состояние Майкельсона продолжало ухудшаться, но он отказывался признать, что серьезно болен. «Мое здо­ ровье налаживается» — оптимистически писал он за сорок восемь часов до того, как впал в бессознатель­ ное состояние. Возле него находились жена, одна из дочерей и две сиделки. К ним присоединились Пиз и Пирсон. В двенадцать часов пятьдесят пять минут

9 мая 1931 года Майкельсон тихо скончался, не при­

ходя в себя.

Пастор местной юнионистско-либеральной церкви отслужил у него в доме очень скромную и короткую службу. По просьбе вдовы Майкельсона сообщение о его смерти появилось в печати лишь после похорон. На похоронах присутствовали жена Майкельсона, Эдна, их три дочери — Мадлен, Дороти и Беатрис — и еще несколько родственников и ближайших друзей. Милли­ кен, Хэл и Хэббл вынесли гроб к катафалку. Тело, согласно желанию Майкельсона, было кремировано, и прах развеян по'ветру.

Ученые всего мира отмечали его заслуги перед нау­ кой. Эйнштейн узнал о смерти Майкельсона в Англии, где он читал курс лекций в Оксфорде. «Доктор Май­ кельсон был одним из величайших художников в мире

Казалось, даже силы любви, ненависти, ревности, за­ висти, тщеславия почти не задевали его. Поглощенный научными исследованиями, он в общем довольно без­ различно относился к людям в целом, но тем не менее у него были преданные друзья, дружбу которых он бе­ режно хранил... Основным содержанием и целью его жизни были научные занятия, эстетическое наслажде­ ние, получаемое от работы... Ему была чужда спешка, суета. Его не бросало в жар при мысли, что для науки или всего человечества наступил решительный момент. Он не трепетал, стоя на пороге великого открытия...

146

Продолжение поисков

В научных исследованиях не бывает последнего слова или окончательного решения. Если бы Майкельсон при­ шел сегодня в крупнейшие научные лаборатории мира, он обнаружил бы, что исследователи все еше бьются над теми же проблемами, которые пытались разрешить он и другие ученые его времени. Казавшиеся твердо уста­ новившимися научные идеи непрестанно ниспровергают­ ся, заменяются, расширяются или дополняются. Так произошло с законами Ньютона, видоизмененными Эйнштейном. А как обстоит дело со скоростью света — этой постоянной, которую Майкельсон, казалось бы, из­ ловил раз и навсегда? Относительно нее тоже сущест­ вуют сомнения. Ученые снова и снова подступались к ней с новыми приборами и новыми методами. В 1939

И. Аслаксон при испытании радарной системы получил величину, равную 299 805 км/сек. Три года спустя груп­ па английских ученых повторила его результат.

Было высказано предположение, что скорость света все же не является постоянной величиной. Некоторые ученые утверждают, что она изменилась, указывая на разницу в результатах измерений, проделанных до вто­ рой мировой войны и после нее с промежутком в десять лет. Она составляет приблизительно 16 км в се­ кунду. Профессор Техасского технологического коллед­

148