Das Michelson-Morley-Experiment war ein Versuch, das zu messen Bewegung der Erde durch den leuchtenden Äther. Obwohl oft als Michelson-Morley-Experiment bezeichnet, bezieht sich der Ausdruck tatsächlich auf eine Reihe von Experimenten, die von durchgeführt wurden Albert Michelson im Jahr 1881 und dann wieder (mit besserer Ausrüstung) an der Case Western University im Jahr 1887 zusammen mit dem Chemiker Edward Morley. Obwohl das Endergebnis negativ war, öffnete der Experimentschlüssel die Tür für eine alternative Erklärung für das seltsame wellenartige Verhalten von Licht.
Wie es funktionieren sollte
Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts war die vorherrschende Theorie, wie Licht funktioniert, dass es sich um eine Welle elektromagnetischer Energie handelt, aufgrund von Experimenten wie Youngs Doppelspaltexperiment.
Das Problem ist, dass sich eine Welle durch ein Medium bewegen musste. Es muss etwas da sein, um zu winken. Es war bekannt, dass Licht durch den Weltraum wandert (was Wissenschaftler für ein Vakuum hielten), und man konnte sogar eine Vakuumkammer schaffen und strahle ein Licht durch, so dass alle Beweise klar machten, dass sich Licht ohne Luft oder andere Materie durch eine Region bewegen kann.
Um dieses Problem zu umgehen, stellten die Physiker die Hypothese auf, dass es eine Substanz gab, die das gesamte Universum füllte. Sie nannten diese Substanz den leuchtenden Äther (oder manchmal den leuchtenden Äther, obwohl es so aussieht, als würde man nur prätentiös klingende Silben und Vokale einwerfen).
Michelson und Morley (wahrscheinlich hauptsächlich Michelson) kamen auf die Idee, dass Sie in der Lage sein sollten, die Bewegung der Erde durch den Äther zu messen. Es wurde normalerweise angenommen, dass der Äther unbeweglich und statisch ist (außer natürlich für die Schwingung), aber die Erde bewegte sich schnell.
Denken Sie daran, wenn Sie Ihre Hand auf einer Fahrt aus dem Autofenster hängen. Auch wenn es nicht windig ist, macht es Ihre eigene Bewegung scheinen windig. Gleiches sollte für den Äther gelten. Selbst wenn es stillsteht, da sich die Erde bewegt, sollte sich Licht, das in eine Richtung geht, zusammen mit dem Äther schneller bewegen als Licht, das in die entgegengesetzte Richtung geht. So oder so, solange es eine Art Bewegung zwischen dem Äther und der Erde gab, hätte es einen effektiven "Ätherwind" erzeugen müssen, der beides hätte drückte oder behinderte die Bewegung der Lichtwelle, ähnlich wie sich ein Schwimmer schneller oder langsamer bewegt, je nachdem, ob er sich mit oder gegen die bewegt Strom.
Um diese Hypothese zu testen, haben Michelson und Morley (wieder meistens Michelson) ein Gerät entworfen, das einen Strahl teilt von Licht und prallte es von Spiegeln ab, so dass es sich in verschiedene Richtungen bewegte und schließlich das gleiche traf Ziel. Das Prinzip bei der Arbeit war, dass zwei Strahlen, die dieselbe Strecke auf unterschiedlichen Wegen durch den Äther zurücklegten, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen sollten und daher würden diese Lichtstrahlen, wenn sie auf den endgültigen Zielbildschirm treffen, leicht phasenverschoben zueinander sein, was eine erzeugen würde erkennbar Interferenz Muster. Dieses Gerät wurde daher als Michelson-Interferometer bekannt (siehe Grafik oben auf dieser Seite).
Die Ergebnisse
Das Ergebnis war enttäuschend, da sie absolut keine Hinweise auf die von ihnen gesuchte relative Bewegungsverzerrung fanden. Egal welchen Weg der Strahl nahm, das Licht schien sich mit genau der gleichen Geschwindigkeit zu bewegen. Diese Ergebnisse wurden 1887 veröffentlicht. Eine andere Möglichkeit, die damaligen Ergebnisse zu interpretieren, bestand darin, anzunehmen, dass der Äther irgendwie verbunden war zur Bewegung der Erde, aber niemand konnte wirklich ein Modell finden, das dies ermöglichte Sinn.
In der Tat im Jahr 1900 der britische Physiker Lord Kelvin gab bekanntlich an, dass dieses Ergebnis eine der beiden "Wolken" war. Dies beeinträchtigte ein ansonsten vollständiges Verständnis des Universums mit der allgemeinen Erwartung, dass es in relativ kurzer Zeit gelöst werden würde.
Es würde fast 20 Jahre dauern (und die Arbeit von Albert Einstein) um die konzeptionellen Hürden wirklich zu überwinden, die erforderlich sind, um das Äthermodell vollständig aufzugeben und das aktuelle Modell zu übernehmen, in dem Licht ausstellt Welle-Teilchen-Dualität.
Quelle
Den vollständigen Text ihrer Arbeit finden Sie in der Ausgabe von 1887 der American Journal of Science, online archiviert bei der AIP-Website.