Краткая хронография научных достижений XVII-XIX вв.

 

— Г. Галилей при помощи зрительной трубы открыл четыре спутника Юпитера.

— издана «Диоптрика» И. Кеплера, в которой изложена оптическая теория зрительной трубы.

— вышел в свет трактат И. Кеплера «Гармония мира», в котором содержится третий закон движения планет.

— В. Снеллиус экспериментально открыл закон преломления света.

— опубликован «Диалог о двух основных системах мира — птолемеевой и коперниковой» Г. Галилея.

— вышел в свет труд Р. Декарта «Диоптрика», где излагается идея эфира как переносчика света, дается теоретическое доказательство закона преломления, которое было высказано Декартом еще в 1630 г.

— изобретение способа получения вакуума и создание первого барометра (Эванджелиста Торричелли).

— опубликована «Селенография или описание Луны» Яна Гевелия, в которой представлены точные детальные и художественно выполненные карты Луны.

— Роберт Бойль в труде «Химик-скептик» сформулировал понятие химического элемента как простейшей составной части тела.

— Р. Бойль открыл зависимость давления газа от объема, Независимо от Бойля этот же закон установил Эдм Мариотт в 1676 г. (закон Бойля – Мариотта)

— Иоганн Бехер выдвинул гипотезу флогистона.

— Роберт Гук в трактате «О движении Земли» высказал идею тяготения и представил свою систему мироздания.

— И. Ньютон выдвинул корпускулярную гипотезу света.

— Олаф Рёмер на основании наблюдений спутников Юпитера сделал вывод о конечности скорости распространения света и определил ее величину

— опубликован труд И. Ньютона «Математические начала натуральной философии».

— вышел в свет «Трактат о свете» Х. Гюйгенса (завершен в 1678 г.), в котором помещены волновая теория света, принцип построения огибающей волны (принцип Гюйгенса) и описано открытое им явление поляризации света.

— Б. Франклин сформулировал теорию электричества и закон сохранения электрического заряда.

— разработка И. Кантом гипотезы происхождения солнечной системы.

— открытие М.В. Ломоносовым закона сохранения массы вещества в химических реакциях. Этот же закон в 1774 г. установил А. Лавуазье.

— А. Лавуазье разработал основные положения кислородной теории, доказал сложный характер воздуха, объяснил горение, показал, что при дыхании поглощается кислород и образуется углекислый газ.

— открытие Ш. Кулоном основного закона электрического взаимодействия (закон Кулона).

— вышел в свет труд П. Лапласа «Изложение системы мира», в котором содержится его космогоническая гипотеза образования солнечной системы.

— разработка А. Авогадро молекулярной гипотезы строения вещества и установление закона, названного его именем (закон Авогадро).

 

— А. Ампер открыл взаимодействие электрических токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера).

— создание Н. И. Лобачевским новой геометрии, отличной от евклидовой (геометрия Лобачевского).

— открытие Р. Броуном хаотического движения мелких частиц, взвешенных в растворе (броуновское движение).

— К. Гаусс сформулировал основную теорему электростатики.

— открытие М. Фарадеем явления электромагнитной индукции.

1860–1865

— Максвелл создал теорию электромагнитного поля, которую сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла).

 

Лекция 11

Научная революция на рубеже XIX–XX вв.

Опыт Майкельсона

Главным аргументом противников волновой теории света Христиана Гюйгенца, согласно которой световые эффекты объясняются колебаниями некой оптически упругой среды, в XVII–XIX веках являлась невозможность эмпирического обнаружения светоносного эфира^[61] — той самой невидимой среды, в которой распространяется свет. Важную роль в прояснении этого вопроса сыграло опубликованное в 1818 г. в «Анналах химии и физики» письмо Огюстена Френеля, в котором основании волновой теории обсуждался на вопрос о влиянии движения Земли на распространение света в преломляющей среде. Френель полагал, что «скорость, с которой распространяется волна, не зависит от движения тела, которое ее испускает», а «эфир свободно проходит через земной шар и что скорость, сообщенная этой тонкой жидкости, представляет собой только небольшую часть скорости Земли и не превышает, например, одной сотой доли этой скорости».^[62] Эта гипотеза частичного увлечения эфира помогла Френелю объяснить, почему видимая рефракция не изменяется с изменением направления световых лучей по отношению к движению Земли. Предположения Френеля согласовывались с результатами опытов Армана Физо (1851) и Джорджа Эйри (1871), и были подтверждены серией экспериментов, проведенных А. Майкельсоном.

Альберт Майкельсон приобрел известность в научном сообществе благодаря усовершенствованию им метода измерения скорости света при помощи вращающегося зеркала, предложенного Леоном Фуко. В 1881 году Майкельсон построил в Берлине первую модель своего знаменитого интерферометра и произвел его испытание в лаборатории Гельмгольца, однако нормальной работе чувствительного прибора мешали вибрации, вызываемые движением транспорта по улицам города. Разобрав установку, Майкельсон перевез ее в Потсдам, где ее вновь смонтировали на прочном кирпичном фундаменте большого телескопа. Результаты экспериментов были опубликованы в статье «Относительное движение Земли и светоносного эфира». Движения Земли относительно эфира не наблюдалось.

Вернувшись в Америку, Майкольсон повторил свой эксперимент в сотрудничестве с Эдвардом Морли. Интерферометр был смонтирован на каменной плите толщиной 30 см. Плита плавала в ртути на кольцеобразной деревянной подставке. На ней было установлено четыре зеркала, так что общий оптический путь интерферирующих пучков в результате многократного отражения увеличивался до 11 м (почти в 10 раз больше, чем в первом опыте). Опыты были закончены в июле 1887 г. Результат оказался также отрицательным, ожидаемого смещения почти не наблюдалось, что противоречило всем сложившимся к тому времени теориям, распространения света.

Опыт Майкельсона является эмпирическим подтверждением одного из постулатов общей и специальной теории относительности — принципа инвариантности скорости света.^[63]