تجربة ميكلسون ومورلي
تجربة ميكلسون ومورلي هي واحدة من أبرز التجارب في حقل الفيزياء قام بها ألبرت مايكلسون وإدوارد مورلي، وتعبر من أول الأدلة القوية المعارضة لنظرية الأثير.
في عام 1886 بدأ ميكلسون ومورلي بتجاربه عن انتشار الضوء وسرعته في الخلاء. وكان يعتقد أنه يستطيع تعين هذه السرعة عن طريق تعين سرعة الأرض في مدارها حول الشمس بالنسبة للأثير الذي كان يعتقد بأنه الوسط الذي يملأ الفراغ، أي موجود في جميع مكان مثل الهواء الذي يحيط بنا بخلاف حتى الأثير يجب حتى يوجد في جميع الكون ليبرر حركة الضوء في الفضاء.
وكانت نظرية ميكسويل الكهريطيسيه قد أثبت حتى الضوء ينتشر في الخلاء على صورة أمواج، فهي إذن بحاجة إلى وسط افترض أنه الأثير الحامل للضوء، وفكر ميكلسون بأن يثبت وجود الأثير بمقارنة سرعة الضوء المتحرك في تجاه حركة الأرض بسرعة ضوء يتحرك في اتجاه متعامد مع حركة الأرض، وعندئذ لن يبرهن الفرق بين السرعتين فحسب بل انه سيحدد عمليا سرعة الأرض في مدارها حول الشمس.
وقد بنيت هذه التجربة على أساس نظري هوأنه إذا عثر الأثير فإن حركة الأرض فيه تولد تيارا أثيريا معاكسا لسرعة الأرض مثلما تولد المركبة تيارا هوائيا يجري معاكسا لحركتها، فحين تقاس سرعة الضوء على الأرض فإن تأثرها بتيار الأثير يتوقف على حركة الضوء هل هي موازية لحركة الأرض أومعاكسة أم هي متعامدة مع التيار .
تشبه هذه التجربة بسباحين اثنين يسبحان في نهر واحد، وفي حين يسبح أحدهما مع النهر ذهابا وإيابا فإن الأخر يبدأ من نفس النقطة الأولى ويسبح في عرض النهر ذهابا وإيابا ويبتر نفس المسافة التي يبترها الأول يبترها هووفي نفس الوقت ويتضح من قانون جمع السرعات انه لا يمكن حتى يعود السابحان في نفس الوقت لان السابح العرضي يصل أولا وهذا هوالأمر بالنسبة للضوء أيضا.
تم إعداد جهاز يقوم على فصل شعاع ضوئي آت من مصدر واحد، وتوجيهه في اتجاهين متعاميدن على حتىقد يكون أحدهما موازياً لمحور دوران الأرض حول الشمس والآخر متعامداً معه. وبهذا الشكل فإن أحد الشعاعين سيستفيد بقدر ما من حركة الأرض فيصير أسرع، أما الثاني فهومتعامد مع حركة الأرض وبالتالي يفترض حتى سرعته لن تتغير. بعد ذلك سيعاد دمج الشعاعين مع بعض ويتم إسقاطهما على سطح لقاء، فإذا ما حصل أي تغيير في سرعة أي من الشعاعين فسيؤثر ذلك على شكل الارتسام الخاص بهما على السطح اللقاء، ورغم حساسية هذا الجهاز العالية جدا إلا أنه لم يسجل أي فرق بين سرعتي الشعاعين.
كانت هذه خيبة أمل لهما إذا بدا وكأن التجربة فشلت أوضمت خللاً ما، وأهمل ميكلسون هذه التجربة. لكن ويبدوأنه بعد التحقق من سلامة بناء الجهاز ومعاودة التجربة عدة مرات على يد مختلف الفهماء، خرجوا بنتيجة مفادها، بأن سرعة الضوء ثابتة بغض النظر عن سرعة المنبع أوأي سرعة مضافة،ولا علاقة لها بسرعة المراقب، فهي ثابتة في جميع الأحوال.
قام الفيزيائي لورنتز قام بإجراء محاولة لتفسير هذه النتيجة أواللا نتيجة ضمن إطار الفيزياء التقليدية. وقدم تحليلا رائعا جدا ولكنه معقد (وليس سليماً)، واهم ما في تحاليله هوحتى الإليكترون الكروي يتفلطح عندما يتحرك نوعا ما في تجاه حركته بسبب خواص حركته الكهربائية وانه حدثا أسرع حدثا زاد تفلطحه. فكر لورتنز بأن المادة لكونها مؤلفه من إليكترونات تتفلطح إلى حد ما على طول حط حركتها. استخدم هذا التفسير في تفسير تجربة ميكلسون ومورلي وأعرب حتى الضوء الموازي لحركة الأرض نحوالمرآة ذهابا وغيابا يتقلص في خط حركته بقدر يساوي بالتحديد الكمية السليمة اللازمة لإبطال التأخير الناتج عن تيار الأثير، ويعهد هذا الأثر باسم فتزجيرالد- لورنتز في التقلص ولم ُتأخذ هذه الفرضية مأخذ الجد وبقيت كذلك إلى حتى فسرها ألبرت أينشتاين عندما أعرب عن ظهور النسبية الخاصة .
