Veličina slova

Latinsko aether malim slovima, grčki αἰθήρ — «gornji vazduh». Znaka i jedinice nije bilo: etar je bio sredina, a ne mera.

Ne mešati

Svetlonosni etar fizike nije etar hemičara, dietil-etar (C₂H₅)₂O. A nije ni radijski «etar» — to je samo reč za emitovanje.

Na ploči je interferometar odozgo, na kamenoj ploči. Lampa obasjava polupropusno ogledalo, snop se deli na dva, zraci odlaze ka ogledalima uzduž i popreko i ponovo se sastaju u durbinu. Lila linije su etarski vetar koji je trebalo da duva u susret Zemlji. Ploča se okreće za četvrtinu kruga. U okularu desno svetle pruge se gotovo ne pomeraju. Dole oznaka najpre odlazi do 0,37 — toliko se očekivalo — i vraća se na nulu, gde je i izmereno.

Pasoš veličine · zastarela · sredina za svetlost

Svetlonosni etar

Zastarela veličina bez jedinice · zamenjena stalnom brzinom svetlosti

Klivlend, jul 1887. Majkelson i Morli postavljaju kamenu ploču na živino kupatilo, stavljaju na nju ogledala i polako je okreću. Zemlja se kreće oko Sunca brzinom od 30 km/s, i ako je svetlost talas u nepokretnom etru, etarski vetar iz suprotnog smera trebalo bi da pomeri pruge u okularu za 0,4 pruge. Čekali su pomak. Nije ga bilo.

Etar je izmišljen zato što talasu treba sredina. Zvuk se prostire kroz vazduh, talas kroz vodu — znači da i svetlost ide kroz nešto što ispunjava prazninu. Etar je morao biti tvrđi od čelika da bi nosio tako brze talase, a da pritom ne ometa planete. Ogled iz 1887. pokazao je da se svetlost kreće jednako u svim pravcima, ma kako se Zemlja kretala. Ajnštajn je 1905. to proglasio zakonom, i etar više nije bio potreban.

Oznaka	aether · luminiferous aether · bez znaka
Kako su ga tražili	po brzini Zemlje kroz etar — po pomaku interferencionih pruga
Šta se pretpostavljalo	nepokretna sredina · brzina svetlosti zavisi od kretanja posmatrača
Uvođenje i napuštanje	Hajgens, 1690 · Frenel, 1818 · Majkelson i Morli, 1887 · Ajnštajn, 1905
Današnji zapis	c = 299 792 458 m/s tačno, od 1983. — po definiciji metra
Tipične vrednosti	0,37 pruge — očekivano 1887. · manje od 0,01 — viđeno · 10⁻¹⁷ — tačnost danas

Ka pretvaranju Na interferometar

01 · Definicija

Sredina kroz koju trči svetlost

Ako je svetlost talas u etru, ona ima brzinu u odnosu na etar, c. Posmatrač koji leti kroz etar trebalo bi da vidi svetlost bržom kad mu ide u susret, a sporijom kad ga sustiže. Zemlja leti oko Sunca brzinom od 30 km/s — jedan desetohiljaditi deo c. Tu razliku su pokušavali da uhvate.

Tako malu popravku nemoguće je izmeriti neposredno. Majkelson je uporedio dva puta svetlosti: duž vetra i popreko. Kao plivač koji pliva tamo-amo duž reke i preko nje: duž toka traje duže. Razlika je kvadrat malog odnosa, (v/c)² = 10⁻⁸. Interferencija je čini vidljivom: pomak za deo talasne dužine pomera svetle pruge.

c — brzina svetlosti, m/s · v — brzina u odnosu na etar · L — dužina kraka, m · λ — talasna dužina, m · ΔN — pomak pruga · β = v/c · γ = 1/√(1−β²)

Interaktivno · dva plivača na reci

Ko će se prvi vratiti

Reka širine L teče sleva nadesno, lila strelice pokazuju tok. Dva plivača plivaju istom brzinom c: zlatni duž reke tamo i nazad, plavi popreko, do druge obale i nazad. Trake dole su njihovo vreme na putu. Plivač koji ide popreko uvek stigne ranije. Tako je i zrak koji ide popreko etarskog vetra trebalo da prestigne zrak duž vetra.

zlatni — uzduž, plavi — poprekotrake — vreme na putu, u jedinicama 2L/c

Tok v / c

Uzduž

γ² = 1/(1−β²)

Popreko

γ = 1/√(1−β²)

Razlika

≈ β²/2 za malo β

Interaktivno · interferometar Majkelsona i Morlija, 1887

Okrenite ploču i gledajte u okular

Glavna radnja je samo jedna — dugme «Okreni ploču». Kamena ploča pluta na živi i polako se okreće. U sredini se vidi odozgo: zlatna lampa, plavi zraci idu ka ogledalima na krajevima krakova, 16 odbijanja, ukupno 11 m puta. Lila crtice su etarski vetar, njegovu brzinu zadaje klizač. Desno je okular: svetle i tamne pruge. Ako etar postoji, pruge treba da se njišu dok se ploča okreće. Ispod okulara je grafikon: lila kriva je pomak po teoriji etra, zlatne tačke — ono što se vidi. Prekidač «Svet sa etrom / Svet 1887.» pokazuje oba odgovora.

levo: dnevnik posmatranja, pomak pruga i ugao pločedesno: okular i pomak pruga po uglu okretanja

Glavna radnja

Etarski vetar v30 km/s

30 km/s — brzina Zemlje na orbiti. Pomak raste s kvadratom brzine: dvaput brže — četiri puta veći.

Dužina kraka L11 m

Godine 1881. Majkelson je imao 1,2 m, i pomak se gubio u šumu. Godine 1887. ogledala su gonila svetlost tamo-amo 16 puta, i dobilo se 11 m.

Očekivani pomak

—

—

Viđeni pomak

—

—

Ugao ploče

—

—

Brzina u etru, najviše

—

—

Grafikon · pomak po uglu, po brzini i tačnost kroz vek

02 · Pretvaranje

Udeo brzine svetlosti β = v/c

Etar nije imao jedinicu, zato preračunavamo brzinu koju su tražili. Pomak pruga u interferometru raste kao β², kvadrat udela brzine svetlosti. Za orbitalnu brzinu Zemlje β = 10⁻⁴, β² = 10⁻⁸.

Danas se nijedna brzina ne meri «u odnosu na etar». Postoji samo kretanje u odnosu na reliktno zračenje: Sunce se kroz njega kreće brzinom od 370 km/s, ali to je prividno kretanje, a ne vetar neke sredine.

03 · Redovi veličina

Odstupanje brzine svetlosti Δc/c — šta su ogledi lovili, od 10⁻¹⁸ do 10⁻⁴

04 · Merni instrumenti

interferometar

Delitelj snopa, dva kraka, dva ogledala. Zraci se sastaju i daju pruge, a pomak za desetinu pruge vidi se golim okom. Isti princip radi u detektorima gravitacionih talasa, samo što su tamo krakovi dugi po 4 km.

aberacija zvezda

Bredli je 1727. uočio da zvezde tokom godine opisuju male elipse, od 20,5 lučnih sekundi. Durbin treba naginjati u smeru kretanja Zemlje, kao kišobran na kiši. To je prvo merenje β = 10⁻⁴.

Fizoov ogled sa vodom

Fizo je 1851. puštao svetlost niz tok i uz tok vode. Tok nije u potpunosti povlačio svetlost, već s množiteljem 1 − 1/n². Frenel je to objašnjavao delimičnim povlačenjem etra. Teorija relativnosti isti broj izvodi iz slaganja brzina.

optički rezonator

Današnji Majkelsonov ogled: dva kristalna rezonatora pod pravim uglom na obrtnom stolu, laseri vezani za njihove frekvencije. Frekvencije se ne razilaze do 10⁻¹⁷ — sto miliona puta tačnije nego 1887.

05 · Pravila pisanja

Tačno

c = 299 792 458 m/s — tačno, bez merne nesigurnosti

«svetlonosni etar» — istorijski termin, u kontekstu XIX veka

ΔN = 0,37 — očekivani pomak pruga kod Majkelsona i Morlija

β = v/c, γ = 1/√(1−β²)

Netačno

«brzina u odnosu na etar» — u savremenom tekstu

c ≈ 3·10⁸ m/s ± … — c nema mernu nesigurnost od 1983.

«ogled je propao» — dao je jasan nulti rezultat

brkati svetlonosni etar s hemijskim etrom

06 · Susedne jedinice

Flogiston je nestao bez traga, kalorik je ostavio kaloriju. Etar je ostavio najviše: Maksvelove jednačine pisane su za elastični etar, i one su ga nadživele. A stalna brzina svetlosti, koja je ukinula etar, i sama je postala osnova merenja: preko nje je definisan metar.

07 · Istorijski deo

kamena ploča

Metrološka beleška

Ogled iz 1887. uzor je kako se merenje postavlja nasuprot šumu. Ploča od peščara plutala je na živi, da bi se mogla okretati bez trzaja. Posmatrali su u podrumu, u podne i uveče, šesnaest očitavanja po krugu. Očekivali su 0,4 pruge, a rasipanje očitavanja bilo je oko 0,01.

Nulti rezultat dao je gornju granicu: brzina Zemlje kroz etar manja je od približno 5—8 km/s. Sto godina kasnije stalnost brzine svetlosti postala je deo definicije metra. Od 1983. metar je put koji svetlost pređe za 1/299 792 458 sekunde.

pruge u okularu

Katalog veličina

ceo indeks →

temelj · 7 jedinica

Sedam osnovnih jedinica SI

Mol

Indeks · sve veličine na jednoj stranici

Laboratorija na ulazu u indeks

Kap kiseline menja boju soka, so boji plamen, voda se ledi od jednog kucanja. Ispod njih svi listovi Simetriuma, po oblastima i abecedno.

Otvori indeks →

08 · Vaš jezik

svaka veza je prava stranica lokala

Čitajte na svom jeziku

prevedeno i pregledanogrubi prevodna čekanju