اتر درخشان
کلیولند، ژوئیهٔ 1887. مایکلسون و مورلی یک صفحهٔ سنگی را روی بالشتکی از جیوه می‌گذارند، آینه‌ها را رویش می‌نشانند و آرام می‌چرخانندش. زمین با سرعت 30 km/s به دور خورشید می‌گردد و اگر نور موجی در اتر ساکن باشد، باد روبه‌روی اتر باید فریزها را در چشمی 0,4 فریز جابه‌جا کند. منتظر جابه‌جایی بودند. رخ نداد.
اتر را از آن رو ساختند که موج به محیط نیاز دارد. صدا در هوا می‌رود و موج در آب — پس نور هم باید در چیزی برود که خلأ را پر کرده است. اتر می‌بایست سخت‌تر از فولاد باشد تا چنین موج‌های تندی را حمل کند، و با این حال جلوی سیاره‌ها را نگیرد. آزمایش 1887 نشان داد که نور در همهٔ جهت‌ها یکسان حرکت می‌کند، زمین هر طور که پرواز کند. در 1905 اینشتین این را قانون کرد و دیگر به اتر نیازی نماند.
| نشانه | aether · luminiferous aether · بی‌نماد |
| چگونه جست‌وجو کردند | از راه سرعت زمین در میان اتر — جابه‌جایی فریزهای تداخلی |
| چه فرض می‌شد | محیط ساکن · سرعت نور به حرکت ناظر بستگی دارد |
| ورود و کنار گذاشتن | هویگنس، 1690 · فرنل، 1818 · مایکلسون و مورلی، 1887 · اینشتین، 1905 |
| نگارش امروزی | c = 299 792 458 m/s دقیقاً، از 1983 — بنا بر تعریف متر |
| مقدارهای نمونه | 0,37 فریز — انتظار در 1887 · کمتر از 0,01 — آنچه دیدند · 10⁻¹⁷ — دقت امروز |
01 · تعریف
محیطی که نور در آن می‌دود
اگر نور موجی در اتر باشد، سرعتی نسبت به اتر دارد، c. ناظری که در میان اتر پرواز می‌کند باید نورِ روبه‌رو را تندتر و نورِ از پشت‌سر را کندتر ببیند. زمین با سرعت 30 km/s به دور خورشید می‌گردد — یک ده‌هزارمِ c. همین تفاوت را می‌خواستند به دام بیندازند.
چنین تصحیحی را نمی‌شود مستقیم اندازه گرفت، بسیار کوچک است. مایکلسون دو مسیر نور را مقایسه کرد: در امتداد باد و عمود بر آن. مانند شناگری که در رودخانه یک بار در امتداد جریان می‌رود و برمی‌گردد و یک بار عرض آن را: در امتداد جریان بیشتر طول می‌کشد. تفاوت، مربعِ یک نسبت کوچک است، (v/c)² = 10⁻⁸. تداخل آن را دیدنی می‌کند: جابه‌جایی به اندازهٔ کسری از طول موج، فریزهای روشن را جابه‌جا می‌کند.
چه کسی زودتر برمی‌گردد
رودخانه‌ای به پهنای L از چپ به راست جاری است، پیکان‌های یاسی جریان‌اند. دو شناگر با یک سرعت c شنا می‌کنند: طلایی در امتداد رود می‌رود و برمی‌گردد، آبی عرض رود را تا ساحل دیگر و بازمی‌گردد. نوارهای پایین زمان سفر آن‌هاست. شناگر عرضی همیشه زودتر می‌رسد. پرتوی که عمود بر باد اتر می‌رود هم قرار بود از پرتوی در امتداد باد جلو بیفتد.
صفحه را بچرخانید و در چشمی نگاه کنید
کنش اصلی یکی است — دکمهٔ «چرخاندن صفحه». صفحهٔ سنگی روی جیوه شناور است و آرام می‌چرخد. در وسط از بالا دیده می‌شود: چراغ طلایی، باریکه‌های آبی به سوی آینه‌های دو سر بازوها می‌روند، هر کدام 16 بازتاب، روی‌هم 11 m مسیر. خط‌های یاسی بادِ اتر است و سرعتش را لغزنده تعیین می‌کند. سمت راست چشمی است: فریزهای روشن و تاریک. اگر اتر وجود داشته باشد، فریزها هنگام چرخش صفحه باید تاب بخورند. زیر چشمی نمودار است: منحنی یاسی — جابه‌جایی بنا بر نظریهٔ اتر، نقطه‌های طلایی — آنچه دیده می‌شود. کلید «جهان با اتر / جهان 1887» هر دو پاسخ را نشان می‌دهد.
—
02 · تبدیل
اتر یکا نداشت، پس سرعتی را که می‌جستند تبدیل می‌کنیم. جابه‌جایی فریزها در تداخل‌سنج مانند β² رشد می‌کند، مربع کسری از سرعت نور. سرعت مداری زمین — β = 10⁻⁴، β² = 10⁻⁸.
امروز هیچ سرعتی «نسبت به اتر» اندازه گرفته نمی‌شود. تنها حرکت نسبت به تابش زمینهٔ کیهانی هست: خورشید با سرعت 370 km/s از میان آن می‌گذرد، اما این حرکتی ظاهری است، نه باد یک محیط.
| {n} | {v} | {note} |
03 · مرتبه‌های بزرگی
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
05 · قواعد نگارش
06 · یکاهای همسایه
فلوژیستون بی‌نشان رفت، کالریک کالری را به جا گذاشت. اتر بیش از همه به جا گذاشت: معادله‌های ماکسول برای اتری کشسان نوشته شدند و از آن بیشتر زیستند. و سرعت ثابت نور، که اتر را کنار زد، خود پایهٔ سنجش شد: متر با آن تعریف می‌شود.
07 · بخش تاریخی
آزمایش 1887 الگوی اندازه‌گیری در برابر نوفه است. صفحه‌ای از ماسه‌سنگ روی جیوه شناور بود تا بی‌تکان چرخانده شود. رصد در زیرزمین انجام می‌شد، ظهر و عصر، شانزده خوانش در هر دور. 0,4 فریز انتظار داشتند و پراکندگی خوانش‌ها حدود 0,01 بود.
نتیجهٔ صفر یک کران بالا داد: سرعت زمین در میان اتر کمتر از حدود 5—8 km/s است. صد سال بعد، ثابت بودن سرعت نور بخشی از تعریف متر شد. از 1983 متر مسافتی است که نور در 1/299 792 458 ثانیه می‌پیماید.
فهرست کمیت‌ها
همهٔ فهرست ←هفت یکای پایهٔ SI
یک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.
باز کردن فهرست ←