czwartek, 13 września 2012

Zabójca eteru - Abraham Michelson ze Strzelna


Strzelno to miasto położone na pograniczu Wielkopolski i Kujaw, romański klejnot Kujaw, powszechnie kojarzy się z dwiema kolumnami w Kościele św. Trójcy oraz z rotundą św. Prokopa na wzgórzu św. Wojciecha. Zdjęcia romańskich skarbów ze Strzelna zamieszczę tutaj za kilka dni. Inspiracją do dzisiejszego artykułu była tablica pamiątkowa, wbudowana w narożną ścianę jednego z domów strzeleńskiego rynku, poświęcona pierwszemu amerykańskiemu zdobywcy nagrody Nobla w dziedzinie nauk ścisłych.



Jakieś 100 lat temu, warunkiem poprawności praw i wzorów fizycznych było istnienie tzw. eteru kosmicznego (nie wykrywalnego i wszechobecnego). Istnienie eteru zanegowały dopiero wyniki prac Alberta Abrahama Michelsona (1852-1931) - amerykańskiego fizyka, który urodził się w Strzelnie, w rodzinie żydowskiego kupca. Doświadczenie Michelsona jest uważane za jedno z najważniejszych w historii tej nauki.

Około 1854 roku, Michelsonowie wyemigrowali do Ameryki. Przyszły noblista wychowywał się w miasteczkach wyrosłych na fali gorączki złota - Murphy's Camp obecnie Murphys w Kalifornii i srebra - Virginia City w Newadzie, gdzie jego ojciec zajmował się tym, na czym Żydzi znają się najlepiej, czyli handlem. W  tym miejscu muszę porzucić tropę zwodzącą mnie na XIX-wieczny dziki zachód, do osad poszukiwaczy złota, wspomnień dziecięcych fascynacji historiami Jacka Londona i Karola Maya...
Młody Albert Abraham studiował w Akademii Morskiej w Annapolis (Wirginia), w której to uczelni został później wykładowcą. W latach 1889–1929 był profesorem kilku prestiżowych uczelni wyższych. Został również członkiem Narodowej Akademii Nauk w Waszyngtonie, odpowiednikiem naszego PAN. W 1907 r. otrzymał Nagrodę Nobla za konstrukcję precyzyjnych instrumentów optycznych i pomiary w dziedzinie spektroskopii i metrologii przy ich użyciu. Był drugim Amerykaninem noblistą (po Teodorze Rooseveltcie). Jego dorobek jest bardzo ceniony w Stanach, a jeden z kraterów na Księżycu, nazwano Kraterem Michelsona.


Pierwsze pomiary  prędkości światła Michelson wykonał już gdy był oficerem marynarki USA. Aby wyniki badań były jak najbardziej precyzyjne, stworzył interferometr - przyrząd pomiarowy, którego działanie oparte jest na interferencji (nakładaniu się) dwóch spójnych fal. W przyrządzie powstawały obrazy wzmacniania i wygaszania się fal. Obserwacja powstających obrazów, po dokonaniu niezbędnych obliczeń, umożliwiała dokładne pomiary odległości lub rozmiarów przestrzennych obiektu. 



Doświadczenia Michelsona zanegowały istnienie eteru. XIX wieczni fizycy badający znane im rodzaje fal wykorzystywali starożytną koncepcją eteru kosmicznego. O eterze wspominali już starożytni Grecy, miał to być piąty, najsubtelniejszy z żywiołów, budulec gwiazd. Eter był rozważany przez Arystotelesa jako dodatkowy piąty element (żywioł), obok wody, ognia, ziemi i powietrza, z których składa się Wszechświat. Przez to słowo eter wiąże się z kwintesencją; po łacinie quinta essentia, piąta esencja, eteryczny piąty element, jednoczący cztery podstawowe. W czasach nowożytnych, Kartezjusz wokółsłonecznym wirem eteru tłumaczył ruchy planet. Według  Jamesa Clerka Maxwella* (1831-1879) odkrywcy praw elektromagnetyzmu, eter kosmiczny był sprężystą substancją, wypełniającą cały Wszechświata. Pozostając w spoczynku wobec Wszechświata, wyznaczał w ten sposób absolutny układ odniesienia.
 W artykule pt. Eter,  J.C. Maxwell pisał: Jakiekolwiek możemy mieć trudności z uformowaniem spójnej idei budowy eteru, nie możemy mieć wątpliwości, że międzyplanetarne i międzygwiezdne przestrzenie nie są puste, ale zajęte przez materialną substancję czy ciało, które jest z pewnością największym i prawdopodobnie najbardziej jednorodnym ciałem o jakim wiemy.
Gdyby eter kosmiczny istniał, to z teoretycznego punktu widzenia byłoby możliwe zmierzenie prędkości ruchu Ziemii względem eteru. Maxwell zaplanował taki eksperyment ale ze względu na zbyt małą, jeszcze wtedy, dokładność urządzeń pomiarowych, przeprowadzenie doświadczenia było niewykonalne.


Albert Michelson znając koncepcje Maxwella spróbował  przeprowadzić własne doświadczenie. Wynik okazał się zaskakujący dla eksperymentatora. Wbrew poglądom panującym wtedy w fizyce - prędkość światła okazała sie stała i nie była uzależniona od kierunku. Pomiar powtórzonego - wspólnie z Edwardem Morleyem - doświadczenia nie wykazał zmian prędkości światła w różnych kierunkach. Te same wyniki pojawiały się także w innych doświadczeniach przeprowadzonych na początku XX wieku.

Eksperyment Michelsona-Morleya okazał się jednym z najważniejszych w historii fizyki. Konieczność wyjaśnienia zaskakujących wyników eksperymentu doprowadziła do dramatycznych zmian w fizyce.  Doświadczenie, które miało potwierdzić istnienie hipotetycznego eteru kosmicznego, będącego nośnikiem światła, wykazało brak wpływu ruchu obrotowego i orbitalnego Ziemi na prędkość światła. Negatywny wynik eksperymentu stworzył podstawy dla szczególnej teorii względności Alberta Einsteina.



Później powstałe teorie, takie, jak np. ogólna teoria względności, odkrycie korpuskularno-falowej natury światła, odkrycie fal de Broglia i teoria Kaluzy-Kleina doprowadziły do tego, że pojęcie eteru kosmicznego, jako niepotrzebne, zostało wyeliminowane z fizyki.
Prostszy i skuteczniejszy w wyjaśnianiu świata okazał się pogląd, że eteru nie ma, fale elektromagnetyczne mogą poruszać się w próżni, natomiast struktura czasu i przestrzeni jest inna, niż ta, którą lansowała fizyka newtonowska. Nowy obraz świata, który narodził się wraz z teorią względności, zaoferował nauce znacznie więcej niż teoria eteru i choć nie pozbawiony paradoksów okazał się bardziej elegancki i prostszy.” **



Istnienie eteru zanegowali fizycy ale nadal istnieje on w języku potocznym. Mówimy, że coś się dzieje w eterze, nadawać na falach eteru, mając na myśli przestrzeń radiową. Pojęcie to przetrwało również w nazwie technologii sieci komputerowej – eternetu.


Zanim zakończę, wrócę na porzuconą wcześniej tropę, otóż Albert Abraham Michelson (grany przez Douglasa Lamberta (1936-1986), pojawił się w jednym z odcinków, wyświetlanego przed wielu laty, również w naszej Telewizji, popularnego serialu BonanzaW filmie Ben Carwright - Lorne Greene (1915-1987) - pomagał Michelsonowi dostać się do Academii Morskiej USA. Zdarzenie takie hipotetycznie mogło mieć miejsce, bo serialowe Ranczo Ponderosa, znajdowało się w pobliżu Virginia City, rzeczywistego miejsca zamieszkania Michelsona.



--------------------------------------------
Pierwsza fotografia barwna,
wykonana przez Maxwella w 1861 roku.
 Źródła:
*James Clerk Maxwell był genialnym fizykiem intresującym nas również z tego względu, że należy do pionierów fotografii. Odkrył, że kolorową fotografię można wykonać za pomocą czerwonych, niebieskich i zielonych (RGB) filtrów optycznych. Pierwszą fotografię barwną zaprezentował w 1861 roku. Fotografia przedstawiała wstążkę tartanu. 
oraz Wikipedia


Brak komentarzy :

Prześlij komentarz

..: RAPID :..

Notatki z prowincji. Jeszcze mniejszy obrazek

SC, 13.04. 2016 (skan) Jakub Dziewit w drugiej części swojej książki Aparaty i obrazy. W stron kulturowej historii fotografii ...

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...

Obserwatorzy