Головна
Аксіологія / Аналітична філософія / Антична філософія / Антологія / Антропологія / Історія філософії / Історія філософії / Логіка / Метафізика / Світова філософія / Першоджерела з філософії / Проблеми філософії / Сучасна філософія / Соціальна філософія / Середньовічна філософія / Телеологія / Теорія еволюції / Філософія (підручник) / Філософія мистецтва / Філософія історії / Філософія кіно / Філософія науки / Філософія політики / Філософія різних країн і часів / Філософія самоорганізації / Філософи / Фундаментальна філософія / Хрестоматії з філософії / Езотерика
ГоловнаФілософіяФілософія науки → 
« Попередня Наступна »
Франк Філіп. Філософія науки. Зв'язок між наукою і філософією: Пер. з англ. / Заг. ред. Г. А. Курсанова. Вид. 2-е. - М.: Издательство ЛКИ. - 512 с. (Зі спадщини світової філософської думки; філософія науки.), 2007 - перейти до змісту підручника

3. Ньютоновская відносність і оптичні явища

Ми дізналися, що за допомогою механічних експериментів, здійснюваних у самій рухомій системі, її прямолінійний рух з постійною швидкістю q не виявляється. Тепер ми можемо поставити питання, яке буде положення, якщо ми будемо спостерігати оптичні явища з деякими певними початковими умовами відносно цієї ж самої рухомої системи (5). Чи буде швидкість q прямолінійного руху рухомої системи мати-небудь вплив на результати оптичного експерименту? Після великих успіхів ньютонівської механіки стала панувати ідея, що оптичні явища повинні пояснюватися механічно. Існували дві теорії цього типу, які обидві допускали універсальну справедливість ньютонівської механіки до всіх явищ руху. Відповідно до першої теорії світло складається з дуже малих корпускул, випускаються джерелом світла і потрапляють в наші очі. Ці корпускули точно рухаються за законами ньютонівської механіки; і тому цю теорію називають «корпускулярної теорією світла». Згідно другої теорії все світове простір наповнений тонкою пружною середовищем, ефіром, який також слідував законам ньютонівської механіки. Відповідно до цієї теорії, світло складається в поширенні хвиль в цьому середовищі.

Згідно нової теорії, світло повинне поширюватися з більшою швидкістю у воді, ніж у повітрі (за більшої взаємного тяжіння до більш щільному середовищі). Згідно хвильової ж теорії у воді світло поширюється з меншою швидкістю, ніж у повітрі (згідно ньютонівської механіці для твердих і рідких тіл, в більш щільних тілах хвилі поширюються з меншою швидкістю). У 1850году французький фізик Фуко допомогою дуже чіткого експерименту довів, що світло поширюється з меншою швидкістю у воді, ніж у повітрі; таким чином, корпускулярна теорія, мабуть, була спростована «вирішальним експериментом». Хвильова теорія отримала загальне визнання. Це мало великий вплив на питання, чи буде швидкість q в системі, що рухається з рівномірною швидкістю q, надавати будь-який вплив на оптичні явища, що відбуваються в цій системі, або, іншими словами, чи дійсна ньютоновская теорема відносно-сти також і для явищ світла. Згідно ж нової теорії, поширення світла не відрізняється від руху кинутих куль. Щодо просувалася системи вони поводяться незалежно від швидкості q, тобто швидкості просувалася системи. Теорема відносності була б справедливою також і для оптичних явищ. Але ситуація виглядає інакше, якщо прийняти хвильову теорію. У цьому випадку світло являє собою коливання ефіру. Щоб передбачити поширення світла в системі, що рухається зі швидкістю q, необхідно зробити деяке припущення щодо того, як рух цієї системи впливає на швидкість частинок ефіру.

Річна аберація світла, що йде від нерухомих зірок, підказує гіпотезу, що наповнює світовий простір ефір знаходиться в спокої. Світло, що йде перпендикулярно до напрямку швидкості Землі на її орбіті, очевидно, відхиляється під кутом qjc (кут аберації), де з є швидкість світла у вакуумі. Той факт, що цей кут визначається даною формулою за всіх обставин, призводить до припущення, що до коливання частинок ефіру не приєднується якого руху зі швидкістю Землі q.

Якщо ми тепер порівняємо поширення світла, що випускається покоїться в системі S щодо ефіру джерелом, і рухається відносно Землі система 5 ', то початкові умови в механічному сенсі виявляються не одними і тими ж в обох випадках. У першому випадку початкові швидкості частинок ефіру є швидкостями малих коливань. Але щодо системи S всі частинки в додаток до цих швидкостям коливання мають загальну швидкість q, оскільки система S 'рухається щодо ефіру зі швидкістю q <Тому ми не можемо розраховувати на застосування ньютонівської теореми відносності до поширення світла. Легко бачити, якого роду відхилення від теореми відносності ми повинні були б очікувати на основі ефірної теорії світла. Від джерела світла,, що спочиває в ефірі, система S, світло буде поширювати зі швидкістю з відносно S. Якщо джерело знаходиться в спокої щодо системи S ', то світло буде поширюватися також зі швидкістю з відносно системи 5, оскільки ця швидкість залежить тільки від пружних властивостей середовища, а не від способу збудження. Тому щодо системи S 'від покоїться джерела в 5 світло буде поширюватися зі швидкістю з 4 - q або с - q - залежно від того, чи збігається напрям швидкості q з напрямком світлового променя або воно протилежно йому. Це виглядає так, як якщо б швидкість q просувалася системи при рівномірному прямолінійному русі S 'щодо ефіру 5 впливала на поширення світла щодо рухомої системи, і,-з іншого боку, що на підставі спостереження оптичних явищ, що відбуваються в рухомій системі, ми могли б обчислити q. Спроби перевірити цю можливість за допомогою експерименту становлять більшу главу в історії теоретичної та експериментальної фізики. Було виявлено, що явищавідбиття і рефракції не могли дати результатів, які можна було б практично спостерігати, не кажучи вже про їх вимірі, Кульмінаційним була пропозиція великого англійського вченого Джемса Кларка Максвелла. Він висунув ідею експерименту, який повинен був показати вимірюваний вплив швидкості q Землі на оптичні явища на Землі. Раніше було виявлено, що ні в якому експерименті не можуть бути виявлені ефекти першого порядку, тобто залежні від qjc. В експерименті, запропонованому Максвеллом, могли бути виявлені тільки ефекти другого порядку, тобто ефекти, що залежать від q2/сК проте вони були доступні вимірюванню, бо можна було використовувати інтерференції ціальні методи.

Максвелл запропонував досліджувати відображення світла, що випускається джерелом, що покоїться щодо рухомої системи, дзеркалами, що знаходяться на відстані Z від джерела. У цьому досвіді порівнювалися проміжки часу, витрачені све-товимі променями, що поширювалися паралельно руху даної системи (Землі) і перпендикулярно цьому напряму, відповідно. Якби ця система перебувала в спокої (д = 0), то кожен з цих проміжків був би То = 2Ljc незалежно від напрямку світлового променя. Якщо ж дана система рухається зі швидкістю q, то час подорожі променя, паралельного напрямку

Це слід тільки з припущення, що швидкість світла щодо 5 (ефіру) завжди є з і що на ефір не впливає рух системи S ', що проходить крізь цей ефір. Очевидно, що Тя менше, ніж Тр. Різниця (Тр - Тп) приблизно

дорівнює у T0q2/c2 = Lq2/c3. Максвелл показав: оскільки два світлових променя, розкритих від двох різних дзеркал, можуть інтерферувати, остільки різниця часу (Тр - Тп) може бути виміряна шляхом порівняння її з періодом коливань світлової хвилі. Єдиним остававшимся нез'ясованим було питання, чи буде різниця в часі (Тр-Тп) в дійсному експерименті перевершувати межа допустимої помилки. Якщо так, то вона може послужити для обчислення швидкості q. Здійснення запропонованого Максвеллом експерименту дало б остаточне підтвердження отримала поширення теорії, що ефір не приводиться в рух матеріальними тілами, що мають швидкість q, але передає коливання світла зі швидкістю с.

Пропозиція Максвелла незабаром після його опублікування (1881) було здійснено американським фізиком Альбертом Майкельсоном; результат виявився негативним. Ожидавшаяся різниця в часі (Тр-Т ") була більше, ніж межа допустимої помилки; дійсна ж доступна спостереженню різниця в часі була рівна нулю, якщо не враховувати можливі помилки. Це могло означати, що швидкість q просувалася системи не могла мати впливу на оптичні явища, що відбуваються в рухомій системі. Іншими словами, це могло означати, що теорема відносності Ньютона повинна бути застосовна також і до оптичних явищ, хоча (як показав Максвелл) з існувала на той час теорії ефіру і механіки випливало, що вона не повинна бути застосовна. Більшість фізиків, що жили в той час, і серед них сам Майкельсон, шукали інтерпретації в рамку. панівної Тоді теорії, згідно якої Світло є механічне явище і ефір являє собою середовище, яка підпорядковується ньютоновским законам руху. У межах цієї теорії можна було, звичайно, змінити положення, що коливання частинок ефіру не змінюються під впливом швидкості q системи, що рухається крізь ефір. Майкельсон і більшість його сучасників тому вхопилися за гіпотезу Стокса, яка полягає в тому, що швидкості коливання частинок ефіру, що знаходяться на поверхні Землі, складаються зі швидкістю q. У цьому випадку, звичайно, немає підстави для того, щоб розрізняти Т р і ТПУ і теорема відносності виявлялася справедливою, але ми вже відзначили, що теорію «ефіру, що рухається разом з рухомою матерією», важко узгодити з аберацією світла зірок. Ми могли б, звичайно, винайти спеціальні закони руху ефіру, які дозволили б пояснити як аберацію, так і експеримент Майкельсона, але така теорія була б дуже складною. Ми можемо сказати, що до кінця XIX століття механічна теорія світла переживала стан зайвої ускладненості і великий заплутаності.

« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " 3. Ньютоновская відносність і оптичні явища "
  1. « Механізм »вибору можливостей навколишнього світу і екологічний компонент соціальної установки
    Проаналізувавши докладно особливості екологічного підходу Дж. Гібсона і припустивши існування механізму екологічного компоненту в соціальній установці, ми повинні обгрунтувати способи аналізу та вилучення можливостей навколишнього світу механізмом екологічного компоненту. Цей компонент повинен мати здатність аналізу можливостей і вибору можливостей для формування соціальної
  2. АЛФАВІТНИЙ ПОКАЖЧИК
    Абрагам Макс - 246. Августин св. - 212-124. Аквінський Фома-74. 82, 84. 92, 172, 180, 517; критерії прийняття принципу - 75, 76; для. нижчого типу істини-227, 268; і теорія епіциклів - 82; нерухомий двигун - 176. Амальді Умберто - 162. Анакреон - 90. Аналогія - 62-65; аналогією повсякденного здорового глузду і сучасна фізика -366-369; інтелігібельний характер 'закону інерції -
  3. 4. Факти, слова і атоми
    Як і в кожній галузі фізичної науки і, ймовірно, будь-який інший науки, ми стикаємося з двома рівнями знання: рівень чуттєвого спостереження і рівень опису за допомогою понятійної або, скоріше, словесної схеми. З еволюцією науки розбіжність між © Тімі двома рівнями безперервно збільшувалася і стало дуже помітним в області атомних об'єктів, таких, як електрони, ядра і т. п.
  4. РОЗУМІННЯ ДУХОВНОГО ДОСВІДУ ЯК СВІДОМОГО ДОСВІДУ Розумова діяльність
    В умовах панування когітальной парадигми сформувався той стійкий стереотип щодо сутності духовного досвіду, який визначив характер і європейської філософії, і європейської культури. Суть цього стереотипу становить розуміння, за яким не тільки пізнавальні акти, а й чуттєвість і воля зводяться до свідомості, до досвіду усвідомленої миследеятельності. Розвиток цієї тенденції
  5. § 3 метафізика-етичний діалог совісті та відповідальності як феномен сенсу життя людини
    Аналіз совісті може базуватися на різних підставах, складаючи зміст натуралістичного, соціального, духовно - світського або духовно-сакрального підходів до дослідження її природи і механізмів. Роль совісті в неметафізіческой трактуванні виявляється суперечливою: з одного боку, совестной акт самоцінна і самодостатній, а з іншого - повинен завершуватися відповіддю людини на почуту
  6. IV. Історія російська - через призму постмодерну.
    Товаришу! товариш! не треба хворіти! У такі хвилини стискається життя Майже в половину, а після на третину А після - горошиною в тілі лежить. Д.А. Прігов72. Завдання подальшого нашої розмови - обгрунтувати ту думку, що вивчення ситуації постмодерну і його теоретичного "изма" (постмодерністської філософії) - річ, небезкорисна для розуміння
  7. Проблема формування соціальної установки в екологічній концепції соціальної установки
    Окреслені проблеми соціальної установки орієнтують нас на пошук рішення в межах екологічного напрямку в психології сприйняття. Нам видається це найбільш доцільним з причини особливого розуміння Дж. Гібсоном навколишнього світу і способів взаємодії з ним індивіда. Оскільки Д. Н. Узнадзе не розробляє поняття «середовище», «можливість», то ми обгрунтовуємо коректність їх
  8. 2.1. «НОВА ФІЛОСОФІЯ» В КОНТЕКСТІ постмодернізму
      Вступ людства в нове тисячоліття своєї історії супроводжувалося не тільки грандіозними урочистостями і очікуваннями змін, а й попередженнями про численні проблеми, які очікують цивілізацію і загрожують культурі. Сформована ситуація в деяких аспектах повторює те передчуття кризи, яке охопило частину інтелігенції на порозі XX в. Це передчуття незабаром підтвердилося:
  9.  Об'єкт і суб'єкт пізнання.
      Вихідним в аналізі сутності пізнання як відображення (суб'єктивного образу об'єктивної дійсності) є розуміння обумовленості суб'єкта, його свідомості, об'єктивними відносинами, а також творчою активністю людини. У процесі активної взаємодії суб'єкта з об'єктом формуються пізнавальні проблеми, структура наукового дослідження, знання реалізується в сфері практики,
  10.  Емпіричні методи.
      До методів емпіричного дослідження в науці і техніці відносяться, поряд з деякими іншими, спостереження, порівняння, вимірювання та експеримент. Під спостереженням розуміється систематичне і цілеспрямоване сприйняття даного нас чомусь об'єкта: речі, явища, властивості, стану, аспектів цілого - як матеріальної, так і ідеальної природи. Це найбільш простий метод, який виступає, як
  11.  5. Індукція за допомогою інтуїції та індукція через перерахування
      У популярних викладах сучасної філософії науки ми часто зустрічаємо твердження, що існують два різних і навіть несумісних способу встановлення загальних законів природи: за допомогою індукції і за допомогою інтуїції '. Перший спосіб полягає в збиранні серій спостережуваних подій, в яких ми дізнаємося, що Деякі слідства подій знову і знову повторюються, як, наприклад, періодична
  12.  2. «Незнищувана ^ матерії» як метафізична інтерпретація
      Переконання, що матерія не може бути створена або знищена, в тому сенсі що маса (або вага) тіла не може бути змінена без збільшення або зменшення тіла, не завжди вважалося висновком з досвіду повсякденного здорового глузду. Герберт Спенсер наводить кілька прикладів людей, що не вірили в незнищенність матерії: «Я знав одну леді, яка доводила, що щільно складене плаття важить більше, ніж
  13.  4. Електромагнітна картина світу
      Експеримент Майкельсона є прикладом того, як спроби отримати всі фізичні явища, виходячи із законів руху Ньютона, завели в глухий кут. Звичайно, не було «доведено», що неможливо розглядати поширення світла як явище механічне, але стало безумовно ясно, що висновки із законів Ньютона повинні все ж робитися «простим» способом. Крім того, існувала широка область
  14.  2.Крестьяне середньовіччя. Особливості положення і менталітету
      Однією з центральних проблем вітчизняної історіографії залишається історія селянства і в цілому аграрна історія Росії, в розгляді яких намітився ряд нетрадиційних підходів. У 70-ті роки Дж. Скотт, вивчаючи організацію та функціонування селянської економіки, природу селянства як соціального явища, ввів поняття «моральна економіка». В. П. Данилов, високо оцінюючи внесок
  15.  Петро Великий
      Суперечки про особистості та діяльності Петра I так само, як і суперечки про особистості та діяльності Івана IV, почали вже сучасники. Автором цілого ряду історичних та історико-філософських трактатів стали сподвижники імператора Ф. Прокопович, П. Шафіров, А. Манкієв та ін Феофан Прокопович був помітним політичним діячем, одним із засновників Синоду, яскравим публіцистом. Такі його роботи, як «Слово про
  16.  4. Жовтень 1917 (питання методології)
      Жовтневі події 1917 року стали подіями світового значення, але історики ще довго будуть сперечатися і розходитися в їх оцінках. Жовтень 1917 опинився в центрі гострої ідейної та політичної боротьби, що розгорнулася зараз в нашій країні. Більшість дослідників представляє жовтня 1917 революцію * не тільки як найважливіша подія XX століття, відбивало вікові устремління людства до свободи,