Introduktion til den specielle relativitetsteori - Niels Bohr Institutet

√ c 2 − v 2
v
c
1.6 Michelson-Morley-forsøget
Figur 1.6: Lysudbredelsen i retningen vinkelret p˚a ætervinden i Michelson-Morleyforsøget.
Idet instrumentet havde L = 11 m og anvendte lys med bølgelængden λ = 500 nm =
500 × 10 −9 m, finder vi heraf ved at benytte Jordens banehastighed v = 30 km/s
∆n 0.2.
Dette oversteg langt instrumentets følsomhed, som var omkring en størrelsesorden mindre.
Forsøget udførtes nu først s˚aledes, at man iagttog interferensstriberne, mens hele instrumentet
drejedes 90 ◦ , hvorved dets to arme SS1 og SS2 bytter roller. I den nye stilling
skulle vi s˚aledes f˚a den samme forskel med modsat fortegn, hvorfor ændringen skulle
være dobbelt s˚a stor. Imidlertid iagttog man ikke nogen s˚adan ændring. Derefter foretoges
et andet eksperiment, idet man gennem et halvt ˚ar iagttog stribernes beliggenhed i
det fast opstillede eksperiment. I løbet af denne tid forventede man, at Jorden i sin bane
omkring Solen ville skifte bevægelsesretning i forhold til æteren, hvilket igen skulle give
en ændret forskel i bølgetal. Heller ikke i dette tilfælde iagttog man nogen effekt.
Den mest ˚abenbare tolkning af Michelson-Morley-eksperimentet var, at Jorden ikke
bevægede sig i forhold til æteren, eller med andre ord, at denne tog del i Jordens
bevægelse ligesom atmosfæren. Dette ville naturligvis forklare, at der ikke fremkom nogen
effekt ved anvendelsen af lyskilder p˚a Jorden. Derimod opstod der vanskeligheder
med fjerne lyskilder, s˚a som fiksstjernerne, idet man ikke kunne tænke sig at Jorden under
sin bevægelse medførte æteren overalt i verdensrummet. Man ville derfor ikke kunne
forklare lysets aberration (se Afsnit 4.2).
Den elektromagnetiske teori var derfor efterladt med et paradoks: Lysets gennemsnitlige
hastighed for en frem-og-tilbage-rejse var uafhængig af ætervinden. (Moderne
laser-baserede forsøg har bekræftet dette udfald til en præcision af 10 −15 .) Konklusionen
af Michelson-Morley-forsøget overg˚as langt af, hvad vi ved i dag, nemlig at envejs-hastigheden
af lyset til enhver tid er uafhængig af enhver form for ætervind. Dette
demonstreres p˚a fornemste vis ved hjælp af systemet Den Internationale Atomtid, TAI
(Temps Atomique International). TAI bestemmes ved hjælp af et stort antal Cæsium-
133 baserede atom-ure, som er placeret i forskellige nationale laboratorier Jorden rundt.
Urenes visning sammenlignes fortløbende ved hjælp af udvekslede radiosignaler (elektro-
11