ניסוי מייקלסון – מורלי

שו"תקטגוריה: כלליניסוי מייקלסון – מורלי
שואל שאל לפני 5 חודשים

רציתי לברר נקודה שלא ברורה לי לגמרי בנוגע לניסוי מייקלסון מורלי.

ראיתי ביוטיוב קורס שנקרא \'פיזיקה בגובה העיניים\', של פרופסור רון ליפשיץ מאוניברסיטת תל אביב, והיה להבנתי אי דיוק בדבריו שם, ניסיתי לפנות אליו ולא קיבלתי תשובה, הדבר גרם לי לאי הבנה בנוגע לניסוי הנ\"ל, ואשמח אם תבאר לי את הענין.

1 באחד ההרצאות שעסקה במהירות האור, מתואר ניסוי מייקלסון מורלי, שבו החוקרים הללו ניסו לבדוק את מהירות כדור הארץ ביחס ל\'אתר\', שההנחה הפשוטה היתה שהוא נמצא במנוחה ואיננו מושפע מתנועת כדור הארץ. במכשיר ה\'אינטרפרומטר\' הם פיצלו קרן אור לשניים כך שקרן אחת נעה בכיוון תנועת כדור הארץ והשניה בניצב לכדור הארץ, ושתי הקרניים הוחזרו באמצעות מראה. כאן עצר המרצה להסביר שההנחה הפשוטה היתה שקרן האור שנעה בכיוון כדור הארץ צריכה להיות מהירה יותר מקרן האור שנעה בניצב לכדור הארץ, מהכלל של חיבור וחיסור מהירויות, לו הקדיש את כל תחילת ההרצאה (לקרן שנעה עם כיוון כדור הארץ יש להוסיף את מהירות כדור הארץ ולקרן השניה לא). בפועל לא נצפתה ב\'אינטרפרומטר\' שום תופעת התאבכות בין שתי הקרניים, בכיוונים שונים ובעונות השנה השונות, מה שהעיד שמהירותן זהה, ולא נמצא שום פתרון לתופעה זו עד תורת היחסות הפרטית של אינשטיין.

2 כאן רציתי להעיר, ככל שהבנתי, הכלל של חיבור/חיסור מהירויות נכון רק לתנועה של גופים, ולא לתנועה של גלים, מהירות התפשטות של גל תלויה בכל מיני גורמים כמו התווך שבו נע הגל ועוד, אבל היא לא מושפעת מהשאלה האם מקור הגל היה במנוחה בזמן שהוא יצר את הגל, או שהוא היה בתנועה (לדוגמא אין הבדל במהירות שבה יגיע אלי גל קול בין מכונית שנמצאת במנוחה במרחק מאה מטר ממני וצופרת, לבין מכונית שנמצאת בנסיעה וצופרת מאותה נקודה, בשני המקרים, גל הקול יגיע אלי באותה מהירות).

3 ראיתי באינטרנט במקום אחר, שהניסוי הנ\"ל תואר בצורה מעט שונה, שם נאמר שההנחה היתה שה\'אתר\' \'זורם\' בכיוון מסוים, והאנלוגיה שלהם לניסוי היתה סירה שמפליגה בכיוון זרימת הנהר ויוצרת גלים בכיוון הפלגתה ובניצב לכיוון הפלגתה, בציור כזה ברור שהגלים שמתקדמים עם זרימת הנהר ינועו יותר מהר, משום שבכיוון הזה בנוסף לקצב התקדמות הגל, ישנה גם התקדמות של התווך עצמו (שהרי המים זורמים), זאת לעומת גלים שנעים בניצב לסירה (מגדה לגדה), שביחס אליהם קצב ההתקדמות הוא רק מהירות הגל, שהרי התווך עצמו לא מתקדם באותו כיוון.

4 התיאור הזה עונה על תמיהתי מדוע אמור להיות הבדל בין המהירות של שתי קרני האור בניסוי מייקלסון מורלי, אבל הוא מעלה תמיהה חדשה, מדוע ההנחה הפשוטה שלהם היתה שהאתר \'זורם\' בכיוון מסוים כמו נחל, מדוע אין אפשרות להניח שהאתר נמצא במנוחה מוחלטת, ולא מושפע כלל מתנועת כדור הארץ בתוכו (הנחה זו לא מופרכת במיוחד משאר התכונות המיוחדות שייחסו באותם זמנים לחומר האתר). אם נקבל שהאתר נמצא במנוחה מוחלטת וכדור הארץ נע בתוכו וביחס אליו במהירות קבועה, הרי שלא אמור להיות כל הבדל בין מהירות קרני האור ששוגרו בכיוונים שונים גם בלי להזדקק לתורת היחסות הפרטית, משום שהמרחק שהקרניים עברו היה זהה, ובנוסף מהירות ההתקדמות של הקרניים גם כן היה זהה, שכן אין לצרף או לחסר את מהירות כדור הארץ ממהירות הקרניים שהרי האור נע בגלים, וחיבור וחיסור מהירויות לא נוגע לגלים אלא רק לגופים.

אשמח מאוד למענה.

השאר תגובה

1 Answers
mikyab צוות ענה לפני 5 חודשים

שאלה כזאת היא עניין לקורס בפיזיקה, ובפרט שאני כבר חלוד קצת בעניינים הללו. אנסה לענות בקצרה.
 

  1. מהירותו של גל כלשהו אינה תלויה במהירות התווך אלא לכל היותר במהירות המקור, אמנם אור יכול להתקדם בוואקום אבל קול לא. לכן ההנחה הייתה שמהירות האור תהיה תלויה במהירות המקור כי היא אינה פונקציה של התווך, שלא כמו מהירות הקול. לכן ציפו שסכום המהירויות היה אמור להיות כפי שתיארת. הניסוי הראה שמהירות האור לא תלויה במהירות המקור כי היא אבסולוטית.

 

  1. האתר היה הצעה לתווך כלשהו שנחוץ לגלי אור (כמו שמתפקד האוויר ביחס לגלי קול). זה נשלל על ידי הניסוי. ככל שאני מבין, אם האתר היה במנוחה ביחס לכדור הארץ לא היית מרוויח כלום מהנחת האתר. אין לו משמעות מעבר לוואקום
שואל הגיב לפני 5 חודשים

לכאורה יש בדבריך מספר אי דיוקים לעניות דעתי

1 כתבת 'מהירותו של גל כלשהו אינה תלויה במהירות התווך אלא לכל היותר במהירות המקור'.

א. לא כתבתי שמהירות גל תלויה רק במהירות התווך, שכן מהירות גל תלויה בכל מיני גורמים ותכונות של התווך. מה שכן, ברור שאם יש שני גלים שנעים בתווך מסוים באותה מהירות, ותווך אחד זז בכיוון הגל, אז גם הגל שבאותו התווך, יגיע מהר יותר לנקודה מסוימת שנגדיר. אז ודאי שקצב התקדמות הגל תלויה גם במהירות התווך.

ב. איך מהירות הגל מושפעת ממהירות המקור? אם מכונית שנמצאת במרחק שלוש מאות מטרים ממני משמיעה צפצוף, הצפצוף יגיע אלי כעבור שניה בערך. באופן דומה גם מכונית שתיסע במהירות של 50 קמ"ש, ותצפצף באותה נקודה במרחק של שלוש מאות מטרים ממני, יקח לצפצוף זמן דומה, שכן האויר שהוא התווך שבו הקול עובר, לא מושפע מאם המקור שפלט את הקול היה במנוחה או בתנועה. לא ככה?

2 כתבת 'אמנם אור יכול להתקדם בוואקום אבל קול לא. לכן ההנחה הייתה שמהירות האור תהיה תלויה במהירות המקור כי היא אינה פונקציה של התווך, שלא כמו מהירות הקול. לכן ציפו שסכום המהירויות היה אמור להיות כפי שתיארת'.

אני לא חושב שבאותו זמן היתה הבנה שאור נע בואקום כגל. היו שתי אפשרויות. או שהאור הוא זרם של חלקיקים שנעים במרחב (ואז הוא נע גם בואקום), אבל אז למרות שחל עליו הכלל של חיבור וחיסור מהירויות כמו כל גוף, מכל מקום אין בו תופעות של התאבכות וכדומה, ששייכות רק לגלים (וממילא הניסוי מייקלסון – מורלי לא אמור להראות כלום, שכן הוא מבוסס על התאבכות).

או כמו שחשבו מייקלסון ומורלי שהאור נע בגלים בתוך תווך מסוים שהוא האתר, ועל כן קיימות בו תופעה של התאבכות וכו', אבל לצד זה, היות וגל לא מושפע מהמהירות של המקור שפלט אותו, לא אמור להיות הבדל בין קרני האור בניסוי שלהם, אלא אם נניח שהאתר נע בכיוון מסוים. וזה בדיוק היתה שאלתי, למה היה דחוף להם להניח את ההנחה הזו ?

3.כתבת 'ככל שאני מבין, אם האתר היה במנוחה ביחס לכדור הארץ לא היית מרוויח כלום מהנחת האתר. אין לו משמעות מעבר לוואקום'.

לא מבין את דבריך, הרווח באתר היה, כי לכאורה האפשרות היחידה לקבל שאור נע בגלים, הוא להניח שקיים חומר שמשמש כתווך שבו נעים הגלים, בלי תווך אין גלים, לכן אם היינו מניחים שהאתר נמצא במנוחה ביחס לכדור הארץ, אז מובן איך האור יכול לנוע בגלים, מצד שני אין כל בעיה בניסוי של מייקלסון ומורלי, כמו שכתבתי למעלה.

mikyab צוות הגיב לפני 5 חודשים

1. כוונתי אכן הייתה שבגל קול המהירות תלויה בתווך ולא במהירות המקור. אם התווך זז אכן המהירות תגדל. בגל אור אין תווך ולכן הההנחה הייתה שמה שקובע הוא מהירות המקור. אבל ההסבר נותר בעינו.
2. איני היסטוריון. לא יודע.
3. אם האתר נמצא במנוחה ביחס לכדור הארץ אז הניסוי בסדר גמור. לכיוון שהכדור מסתובב גם האתר נע, ולכן המהירות בכיוון ההוא תהיה שונה מזו שבכיוון המאונך.

שואל הגיב לפני 5 חודשים

1 לא צריך להיות היסטוריון בשביל לדון בזה. ההבנה הפשוטה כל השנים היתה שישנן רק שתי אפשרויות לאור, חלקיקים שנעים, או גל (שמחייב הנחה של תווך שבו הגל נע). הרעיונות שהאור הוא ישות אחרת, או שילוב גל – חלקיק הם הרבה יותר מאוחרים.

בכל מקום שראיתי את תיאור ניסוי מייקלסון – מורלי, ההנחות שלהם היו מאוד פשוטות. 1. האור נע בגלים דרך האתר. 2. כדור הארץ נע ומסתובב כל העת, ומשכך אם שולחים שתי קרני האור, האחת עם כיוון התקדמות כדור הארץ והשניה כנגדה, צריך לראות תופעה של התאבכות, מחמת ההבדל בין מהירויותיהם.

לכן מה שכתבת 'בגל אור אין תווך ולכן ההנחה הייתה שמה שקובע הוא מהירות המקור', זו לא הנחה שמופיעה בניסוי שלהם. להם היה ברור שהאור נע בתווך שהוא האתר.

2. דבר נוסף, גם אם אין תווך לאור, כמקובל היום, לא ברור איך מהירות האור אמורה להיות מושפעת ממהירות המקור כמו שכתבת. האפשרות היחידה לומר כך היא אם נניח שהאור הוא חלקיק, אבל אם כן לא אמורה להיות שום תופעה של התאבכות (שאופיינית רק לגלים), ואין כל דבר תמוה בתוצאות של הניסוי שלהם. אם כוונתך שהאור הוא ישות מסוג שלישי, מי אמר שאמורה להיות בו תופעה של התאבכות ?

3 אגב זה גם מה שהטריד אותי בהרצאה של פרופסור רון ליפשיץ (זה הקישור לסרטון ביוטיוב
https://youtu.be/DeZ3f4O28KM?si=0oK9YyVQRtKSbj75

כל תחילת השיעור הוא מסביר את הנושא של חיבור וחיסור מהירויות שנוגע לגופים, ואז (מהדקה השלושים), באמצעות ההקדמה הזו, הוא מסביר את ניסוי מייקלסון – מורלי, בלי לתת את הדעת על כך, שבכך הוא מנסה לאחוז את החבל בשתי קצותיו, מצד אחד הוא מניח שהאור אמור לציית לכלל של חיבור וחיסור מהירויות, הוי אומר שהאור הוא חלקיק (שהרי בגלים, הכלל הזה לא תקף), ומצד שני הוא מנסה לראות תופעה של התאבכות בניסוי מייקלסון – מורלי, שהיא אופיינית רק לגלים ולא לחלקיקים (הוא לא מציע שם אפשרות שלישית לישות של האור).

לדעתי זו דוגמא לכשל לוגי מעניין, דעתך?

4. כתבת 'לכיוון שהכדור מסתובב גם האתר נע, ולכן המהירות בכיוון ההוא תהיה שונה מזו שבכיוון המאונך', זו בדיוק התמיהה שלי, החוקרים באותו זמן היו כל כך נבוכים מהתוצאות של הניסוי שלהם והעלו כל מיני השערות משונות, מדוע אין כל הבדל בין המהירות של קרני האור (עד שבא אינשטיין), ולטענתי כדי לצפות להבדל, צריך להניח שגם האתר נע, וזו הנחה שאינה מוכרחת משום כיוון, התכונות המיוחדות שייחסו לאתר באותו זמן, היו הרבה יותר מוזרות מאשר גם להניח שהאתר נמצא במנוחה מוחלטת. ולכן לא ברור לי על מה היתה כל המבוכה (אלא אם אני מפספס משהו).
לכאורה הפתרון לתוצאות הניסוי שלהם הוא פשוט. האתר נמצא במנוחה מוחלטת, האור שנע בגלים לא מושפע מתנועת המקור שלו כדרכם של גלים, ולכן אין כל הפרש בין המהירויות של שתי הקרניים, למרות שאחת מהם נעה עם כיוון התקדמות כדור הארץ.

אני חושב שזו כן טענה, דעתך?

שואל הגיב לפני 5 חודשים

אשמח למענה

השאר תגובה

Back to top button