प्रकाशवाही ईथर
क्लीवलैंड, जुलाई 1887। माइकलसन और मॉर्ली पत्थर की सिल को पारे पर तैराते हैं, उस पर दर्पण लगाते हैं और धीरे-धीरे घुमाते हैं। पृथ्वी 30 km/s की चाल से सूर्य के चारों ओर दौड़ रही है, और अगर प्रकाश स्थिर ईथर में एक तरंग है, तो सामने से आती ईथर पवन को नेत्रिका में फ्रिंजों को 0.4 फ्रिंज खिसका देना चाहिए था। वे विस्थापन की राह देखते रहे। वह नहीं आया।
ईथर इसलिए गढ़ा गया क्योंकि तरंग को माध्यम चाहिए। ध्वनि हवा में चलती है, लहर पानी में — तो प्रकाश भी किसी ऐसी चीज़ में चलता होगा जो ख़ालीपन को भरती है। इतनी तेज़ तरंगें ढोने के लिए ईथर को इस्पात से भी कड़ा होना था, और फिर भी ग्रहों के रास्ते में नहीं आना था। 1887 के प्रयोग ने दिखाया: प्रकाश हर दिशा में एक जैसा चलता है, पृथ्वी चाहे जैसे भी चले। 1905 में आइंस्टाइन ने इसे नियम बना दिया, और ईथर की ज़रूरत नहीं रही।
| संकेत | aether · luminiferous aether · कोई चिह्न नहीं |
| कैसे खोजा गया | ईथर में पृथ्वी की चाल से — व्यतिकरण फ्रिंजों के विस्थापन द्वारा |
| क्या माना जाता था | स्थिर माध्यम · प्रकाश की चाल प्रेक्षक की गति पर निर्भर |
| प्रचलन और परित्याग | हाइगेन्स, 1690 · फ़्रेनेल, 1818 · माइकलसन और मॉर्ली, 1887 · आइंस्टाइन, 1905 |
| आज का लेखन | c = 299 792 458 m/s ठीक-ठीक, 1983 से — मीटर की परिभाषा के अनुसार |
| सामान्य मान | 0.37 फ्रिंज — 1887 में उम्मीद · 0.01 से कम — जो दिखा · 10⁻¹⁷ — आज की परिशुद्धता |
01 · परिभाषा
वह माध्यम जिसमें प्रकाश दौड़ता है
अगर प्रकाश ईथर में तरंग है, तो ईथर के सापेक्ष उसकी एक चाल है, c। ईथर में से उड़ते प्रेक्षक को प्रकाश सामने से आते समय तेज़ और पीछे से पकड़ते समय धीमा दिखना चाहिए। पृथ्वी 30 km/s की चाल से सूर्य के चारों ओर घूमती है — c का दस-हज़ारवाँ भाग। इसी अंतर को पकड़ने की कोशिश थी।
इतना छोटा सुधार सीधे नापा नहीं जा सकता, वह बहुत छोटा है। माइकलसन ने प्रकाश के दो रास्तों की तुलना की: हवा के साथ और हवा के आर-पार। जैसे एक तैराक नदी में धारा के साथ आता-जाता है और दूसरा नदी के आर-पार: धारा के साथ वाले को ज़्यादा समय लगता है। अंतर एक छोटे अनुपात का वर्ग है, (v/c)² = 10⁻⁸। व्यतिकरण इसे दिखने लायक बना देता है: तरंगदैर्घ्य के एक अंश का खिसकना चमकीली फ्रिंजों को खिसका देता है।
पहले कौन लौटेगा
L चौड़ी नदी बाएँ से दाएँ बहती है, हल्के बैंगनी तीर धारा हैं। दो तैराक एक ही चाल c से तैरते हैं: सुनहरा नदी के साथ जाकर लौटता है, आसमानी नदी के आर-पार दूसरे किनारे तक जाकर लौटता है। नीचे की पट्टियाँ उनका रास्ते में लगा समय हैं। आर-पार वाला तैराक हमेशा पहले पहुँचता है। ठीक वैसे ही, ईथर पवन के आर-पार जाती किरण को हवा के साथ जाती किरण से आगे निकलना चाहिए था।
सिल घुमाएँ और नेत्रिका में देखें
मुख्य क्रिया एक ही है — बटन «सिल घुमाएँ»। पत्थर की सिल पारे पर तैरती है और धीरे-धीरे घूमती है। बीच में वह ऊपर से दिखती है: सुनहरा लैंप, भुजाओं के सिरों पर लगे दर्पणों तक जाती आसमानी किरणें, हर भुजा में 16 परावर्तन, कुल 11 m रास्ता। हल्की बैंगनी लकीरें ईथर पवन हैं, उसकी चाल स्लाइडर तय करता है। दाईं ओर नेत्रिका: चमकीली और काली फ्रिंजें। अगर ईथर है, तो सिल घूमते समय फ्रिंजों को डोलना चाहिए। नेत्रिका के नीचे ग्राफ़: हल्का बैंगनी वक्र — ईथर सिद्धांत के अनुसार विस्थापन, सुनहरे बिंदु — जो दिखता है। स्विच «ईथर वाली दुनिया / 1887 की दुनिया» दोनों उत्तर दिखाता है।
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02 · रूपांतरण
ईथर की कोई इकाई नहीं थी, इसलिए हम उस चाल को बदलते हैं जिसे खोजा जा रहा था। व्यतिकरणमापी में फ्रिंज विस्थापन β² के साथ बढ़ता है, यानी प्रकाश की चाल के अंश के वर्ग के साथ। कक्षा में पृथ्वी की चाल — β = 10⁻⁴, β² = 10⁻⁸।
आज कोई भी चाल «ईथर के सापेक्ष» नहीं नापी जाती। बस ब्रह्मांडीय सूक्ष्मतरंग पृष्ठभूमि विकिरण के सापेक्ष गति है: सूर्य उसमें से 370 km/s की चाल से गुज़रता है, पर यह दिखने वाली गति है, किसी माध्यम की हवा नहीं।
| {n} | {v} | {note} |
03 · परिमाण की कोटियाँ
04 · मापक यंत्र
05 · लेखन नियम
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
फ़्लॉजिस्टन बिना कुछ छोड़े चला गया, कैलोरिक कैलोरी छोड़ गया। ईथर ने सबसे ज़्यादा छोड़ा: मैक्सवेल के समीकरण प्रत्यास्थ ईथर के लिए लिखे गए थे, और वे उससे अधिक जिए। और प्रकाश की स्थिर चाल, जिसने ईथर को ख़ारिज किया, ख़ुद माप की नींव बन गई: मीटर उसी से परिभाषित है।
07 · ऐतिहासिक भाग
1887 का प्रयोग शोर के ख़िलाफ़ माप खड़ा करने का आदर्श उदाहरण है। बलुआ पत्थर की सिल पारे पर तैरती थी, ताकि उसे बिना झटके घुमाया जा सके। प्रेक्षण तहख़ाने में हुए, दोपहर और शाम को, हर चक्कर में सोलह पाठ। उम्मीद 0.4 फ्रिंज की थी, पाठों का बिखराव लगभग 0.01 था।
शून्य परिणाम ने ऊपरी सीमा दी: ईथर में पृथ्वी की चाल लगभग 5—8 km/s से कम है। सौ साल बाद प्रकाश की चाल की स्थिरता मीटर की परिभाषा का हिस्सा बन गई। 1983 से मीटर वह दूरी है जो प्रकाश 1/299 792 458 सेकंड में तय करता है।
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