Gaismas ēteris
Gaismas ēteris ir viela, par kuru kādreiz uzskatīja, ka tā piepilda Visumu un izskaidro, kā var notikt gaismas viļņu pārnese. Cilvēki uzskatīja, ka gaisma ir sava veida vilnis. Viļņi pārvietojas pa ūdens virsmu dīķī, pa gaisu telpā utt. Visi viļņi, ko cilvēki bija pētījuši iepriekš, bija ceļojuši caur kādu vidi Skaņas viļņi caur tēraudu ceļoja ātrāk nekā caur gaisu. Tāpēc cilvēki iedomājās, ka arī gaismai jāceļo caur līdzīgu vidi. Tā kā gaisma ceļo ātrāk nekā jebkas cits, gaismai caur kaut ko cietāku (piemēram, tēraudu) būtu jāceļo ātrāk nekā caur jebko citu. Taču vienlaikus šai vielai būtu jābūt pilnīgi padevīgai, lai tā neaizkavētu planētu kustību un nenovestu tās galu galā iekrist savās saulēs. Cilvēki, kas nāca pirms Alberta Einšteina, uzskatīja, ka šī viela eksistē, un sauca to par "gaismīgo ēteri".
Ja novērotājs brauktu ar laivu, kas virzās cauri okeāna straumei, tad viņš varētu novērot izmaiņas viļņu kustības ātrumā atkarībā no novērotāja attiecības ar straumi.
Fiziķi veica eksperimentus, lai noskaidrotu šo jautājumu. Mišelsona un Morlija eksperiments parādīja, ka nav neviena nesēja, caur kuru gaisma pārvietojas. Tas parādīja, ka nav gaismas ētera.
Visvienkāršākais veids, kā uztvert vispārējo ideju, ir iedomāties ļoti ātru kosmosa kuģi, kas pārvietojas ar pusi no gaismas ātruma no vienas zvaigznes uz otru. Šim kosmosa kuģim ir divi gaismas ātruma mērītāji, no kuriem viens ir vērsts atpakaļ, bet otrs - uz priekšu. Tā kā kosmosa kuģis virzās prom no dzeltenās zvaigznes izstarotajiem fotoniem un skrien pretī zilās zvaigznes izstarotajiem fotoniem, mūsu parastā pieredze liek domāt, ka dzelteno fotonu ātrums būs 150 000 kilometru sekundē, bet zilo fotonu ātrums būs 450 000 kilometru sekundē. Tomēr abu fotonu ātrums tiek mērīts 300 000 km/sek. Tādējādi šis rezultāts norāda, ka ātrums nemainās atkarībā no kosmosa kuģa kustības.
Jaunākie pētījumi
Nesen veiktais pētījums ir daudz precīzāks par Mišelsona un Morlija pētījumu, taču tas joprojām liecina, ka gaismas ātrums ir nemainīgs neatkarīgi no virziena, kurā cilvēks pārvietojas.
Sarkanais kosmosa kuģis virzās no dzeltenās zvaigznes uz zilo zvaigzni. Ieliktnē apakšā parādīti abu zvaigžņu gaismas ātruma mērītāji.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir fotoporainais ēters?
A: Gaismas ēters ir viela, par kuru kādreiz uzskatīja, ka tā piepilda Visumu un izskaidro, kā gaismas viļņi var pārvietoties. Cilvēki uzskatīja, ka gaisma ir sava veida vilnis un ka, lai tai būtu vienmērīgs ātrums, tai ir jāplūst caur kādu vidi.
J: Ko cilvēki domāja par šo vielu?
A: Cilvēki uzskatīja, ka šai vielai bija jābūt ar ļoti zemu viskozitāti, lai tā neaizkavētu planētu kustību un neizraisītu to galu galā krišanu saulēs. Viņi arī uzskatīja, ka tas varētu palīdzēt izskaidrot, kāpēc gaisma pārvietojas ar tik lielu ātrumu.
J: Kā fiziķi mēģināja izskaidrot šo jautājumu?
A: Fiziķi veica eksperimentus, piemēram, Mišelsona un Morleja eksperimentu, lai noteiktu, vai gaismai patiešām ir neredzama vide, pa kuru tā pārvietojas.
J: Ko parādīja Mišelsona un Morlija eksperiments?
Atbilde: Mišelsona un Morlija eksperiments parādīja, ka gaisma nevar šķērsot nevienu vidi, kas norāda, ka nepastāv gaismu radošs ēters.
J: Kā mēs varam iedomāties, kas notiek, kad novērotājs ceļo laivā, kas pārvietojas okeāna straumē?
A: Ja novērotājs ceļotu ar laivu pa okeāna straumi, viņš vai viņa varētu novērot viļņu ātruma izmaiņas atkarībā no to attiecības ar straumi.
J: Ko tas mums stāsta par relatīvo ātrumu, ja iedomājamies kosmosa kuģi, kas ceļo no vienas zvaigznes uz otru?
Atbilde: Ja iedomājamies ļoti ātru kosmosa kuģi, kas no vienas zvaigznes uz otru ceļo ar pusi no gaismas ātruma, redzam, ka abu fotonu ātrums neatkarīgi no kustības vai virziena ir 300 000 km/s - tas norāda, ka ātrumi nemainās atkarībā no kosmosa kuģa kustības.
