Опыты Саньяка

В 1912г. Гаррес, а затем Саньяк выполнили так называемый «вихревой» опыт, идея которого заключалась в том, что луч света разделяется на два, один из которых движется в направлении вращения установки, другой – в противоположном направлении. В опыте Гарреса лучи света движутся внутри кольца, составленного из прозрачных кристаллов; в опыте Саньяка – в воздухе. Схема опыта Саньяка приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема опыта Саньяка

Луч света попадает на полупрозрачное зеркало A, где расщепляется на два луча. Один луч движется по контуру ABCD, другой – в противоположном направлении.

Когда прибор неподвижен, время, затрачиваемое на обход замкнутого пути ABCD, обратно пропорционально v. Когда прибор вращается, время, затрачиваемое на обход того же контура, обратно пропорционально величине (c+v) для луча света, движущегося в одном направлении, и величине (c–v) для луча света, движущегося в противоположном направлении. Опыт Саньяка был повторен Погани в 1925...1926гг. Как считает С.И.Вавилов «Маленький интерферометр Саньяка обнаруживает... оптический вихрь», следовательно, он не увлекает эфира. Таково единственно возможное объяснение этого опыта на основе представления об эфире... Если бы явление Саньяка было открыто раньше, чем выяснились результаты опытов второго порядка, оно, конечно, рассматривалось бы как блестящее экспериментальное доказательство наличия эфира. Но в ситуации, создавшейся... после опыта Майкельсона, опыт Саньяка разъяснил немногое» [1], главным образом потому, что эти опыты не были доведены до своего логического завершения. По крайней мере, остался невыясненным главный вопрос: что такое прибор движущийся и прибор неподвижный? Относительно чего измеряется скорость вращения интерферометра в этих опытах?

Можно сказать, что скорость измеряется относительно неподвижного воздуха в лаборатории, где выполнялись эти опыты. Предположим, однако, что опыты выполнятся в вакуумной камере, заполненной воздухом. Предположим, что прибор вращается вместе с вакуумной камерой. Есть основания утверждать, что в этом случае вращение прибора вместе с вакуумной камерой относительно стен лаборатории не будет сопровождаться изменением интерференционной картины, с какой бы скоростью не вращалась вакуумная камера вместе с прибором, поскольку в этом случае отсутствует движение прибора относительно окружающего этот прибор воздуха. Значит, причиной изменения интерференционной картины является движение прибора относительно окружающего прибор воздуха? И действительно, вращение прибора относительно воздуха внутри неподвижной вакуумной камеры приведет к изменению интерференционной картины, соответствующей скорости вращения прибора. Предположим, однако, что в вакуумной камере создан глубокий вакуум. И в этом случае есть основания утверждать, что вращение интерферометра относительно неподвижной вакуумной камеры приведет к изменению интерференционной картины. Очевидно, что вращение прибора относительно стен вакуумной камеры есть одновременно вращение относительно вакуума или эфира, находящегося внутри вакуумной камеры. Следовательно, причиной изменения интерференционной картины является вращение интерферометра относительно вакуума или эфира, неподвижного внутри неподвижной вакуумной камеры. Если бы Саньяк выполнил такой опыт, сегодня ни у кого не было бы сомнений в том, что и в оптике движение относительно эфира всегда сопровождается вполне наблюдаемыми явлениями, соответствующими скорости этого движения.

Предположим, далее, что Саньяк несколько изменил схему своего опыта так, как это изображено на рис.2. Как и прежде, луч света, проходя через полупрозрачное зеркало, расщепляется на два луча, движущихся во взаимно противоположных направлениях к непрозрачным зеркалам S₁ и S₂, отражаются от этих зеркал и, снова проходя через полупрозрачное зеркало, попадают на экран или в зрительную трубу, где наблюдается интерференционная картина. Прибор вращается относительно оси, проходящей через точку A.

Рис. 2. Измененная схема опыта Саньяка

Есть основания утверждать, что вращение прибора будет сопровождаться изменением интерференционной картины, соответствующим скорости его вращения. Нетрудно увидеть, что схема этого опыта соответствует схеме известного опыта Майкельсона – Морли с той лишь разницей, что в опыте Майкельсона – Морли прибор вращается вместе с Землей относительно Солнца. Скорость движения прибора в опытах Саньяка составляет величину порядка нескольких метров в секунду, и при этом изменения интерференционной картины оказываются вполне наблюдаемыми. Скорость движения прибора в опытах Майкельсона – Морли составляет величину порядка 30 километров в секунду, и при этом никакого изменения интерференционной картины не наблюдается.

Есть и еще одно немаловажное обстоятельство: в опытах Саньяка имеет место движение прибора относительно воздуха, тогда как в опытах Майкельсона – Морли такого движения нет. Таким образом, имеются основания утверждать, что отсутствие движения прибора относительно воздуха означает то же самое, что и отсутствие движения прибора относительно вакуума или эфира. Следовательно, «эфирный ветер», обусловленный движением Земли, в атмосфере Земли не возникает, а потому и не может быть обнаружен никакими опытами.