В начале 19-го века уже было известно, что свет обладает волновыми свойствами. Большая часть наблюдаемых в природе волн – это возмущения в среде (волны на воде, звуковые волны в атмосфере, жидких и твёрдых телах и т.д.). Если это так (полагали физики того времени), то логично предположить, что свет – это тоже возмущение, распространяющееся в какой-то среде. Было очень интересно выяснить, что же это за такая среда. И учёные физики для этой среды придумали название – «светоносный эфир». Таким образом, одним из основных вопросов в физике того времени был вопрос о выявлении «светоносного эфира», который тогда понимался как нечто, отдельное от мирового пространства.
Многие физики пытались доказать существование светоносного эфира, но не могли придумать как подойти к этому вопросу. И вот в 1887 г. в Кливленде физиком-экспериментатором Майкельсоном для этой цели был придуман прибор интерферометр, и совместно со своим коллегой-физиком Морли, они поставили опыт по выявлению «светоносного эфира».
Суть опыта основана на том, что, двигаясь по орбите вокруг Солнца, Земля (как рассуждали физики) совершает движение относительно гипотетического эфира полгода в одном направлении, а следующие полгода в обратном. Следовательно, в любом случае эфирный ветер должен обдувать Землю, и тогда лучи света в прямом и обратном направлении будут двигаться с разной скоростью. Но, как бы они не размещали свой прибор в разные времена года, горизонтально, под разными углами, вертикально – смещение световых волн не наблюдалось. «Что-то с прибором Майкельсона не так», - думали физики, и в дальнейшем была проведена целая серия подобных опытов на всё более усовершенствованных установках, но, как и следовало ожидать, результат был прежним.
Если мы обозначим расстояние от Земли до Солнца через R, то отрезок времени, в течение которого луч света, пройдёт расстояние R, будет называться временем прямого движения света или местным временем (tпр) = (tм), т.е. временем в месте объекта. Соответственно и путь, пройденный лучом света от наблюдателя до объекта, будет называться «прямой путь» (Rпр).
Отрезок времени, в течение которого луч света, отразившись от Солнца, дойдёт до Земли, т.е. возвратится туда, откуда он вышел, называется временем обратного движения света (tобр). Соответственно и этот путь, пройденный лучом света, будет называться «обратный путь» движения света (Rобр).
Тогда общий путь, пройденный лучом света (туда и обратно) будет называться «наблюдаемый путь» и будет выражаться как (Rн = Rпр + Rобр).
Но при движении луча света к движущемуся объекту, объект будет удаляться или приближаться к наблюдателю на расстояние (а) или (-а). Поэтому даже если «светоносный эфир» и существует, то двигаясь в прямом направлении (по ходу движения Земли) луч света будет проходить расстояние [Rпр = (R - a)], а в обратном направлении [Rобр = (R + a)] и, в результате, за наблюдаемое время (tн) луч света пройдёт наблюдаемое расстояние
(R - a) + (R + a) = 2Rм = (Rн), (1)
где (м) – индекс, обозначающий событие по местному времени;
(н) – индекс, обозначающий событие по наблюдаемому времени.
Двигаясь же в направлении перпендикулярном прямому направлению, луч света пройдёт расстояние
(Rпр + Rобр) = 2Rм = (Rн). (2)
Т.е. путь и время, проходимые лучом света в приборе Майкельсона, регистрировались не как местные, а как наблюдаемые. Следовательно, как бы не был размещён прибор в разные времена года, горизонтально, под разными углами, вертикально – смещение световых волн и не должно было наблюдаться. Прибор Майкельсона просто не предусматривал регистрацию местного времени в прямом и поперечном направлении движения светового луча.
Как бы там ни было, светоносный эфир так и не был обнаружен. Учёные- физики так и не нашли в «мировом пространстве» ту отправную точку, относительно которой можно было бы определить покой или движение Земли и вообще всей материи во вселенной. Поэтому появилась Теория Относительности А. Эйнштейна, который предположил, что само «мировое пространство», в котором находится вся материя вселенной, и есть тот самый «светоносный эфир», который так упорно и напрасно искали физики.
Оставалось довольствоваться тем, что все тела, находящиеся в пространстве, движутся не относительно пространства, а относительно друг друга.
Интерактивный каталог для ориентировании в серии публикаций доступен по ссылке.