مطالب مشابه
تا اینجا درباره چندین آزمایش علمی معتبر در فیزیک صحبت کرده ایم، برای هرکدام نیز توضیحاتی ارائه شد. در اینجا درباره آزمایش جرج سایناک (آزمایش سایناک) توضیح خواهیم داد. این یکی ا ز آزمایشات بسیار مهم در مبحث ساکن و مسطح بودن زمین است. این آزمایش برای نسبیت گرایان تقریبا گیج کننده بود. آزمایشی تجربی در سال ۱۹۱۳توسط فیزیک دان فرانسوی جرج سایناک انجام شد که البته مانند بقیه آزمایشات نادیده گرفته شد.
سایناک استاد فیزیک نظری در دانشگاه پاریس بود. از جمله فعالیت های قبلی او، کمک به پیر کوری در تعیین خواص رادیوم، و همچنین کشف اشعه های ثانویه و اثرات مختلف دیگر نوری بود. نتایج تداخل سنجی او چندین بار تکرار شده است و این بسیار عجیب است که چرا علم مدرن درحال نادیده گرفتن نتایج آزمایش سایناک و تبلیغ نظرات انیشتین است. این بسیار جالب است که سایناک همان اصل مایکلسون مورلی را به کار گرفت. همانطور که سایناک خودش این را توصیف میکند، این روش متداول تداخل سنجی است:
“من چرخش یکنواخت را اعمال کردم، در یک یا دو چرخش در هر ثانیه اطراف یک محور عمودی، یک سطح افقی ( ۵۰سانتیمتر قطر) بطور کامل، قطعه های مختلف یک تداخل سنج شبیه به آنچه که در تحقیقات قبلی من استفاده شد و در سال ۱۹۱۰شرح داده شد را حمل میکند. دو پرتو تداخل که توسط چهار آینه در لبه این صفحه چرخان منعکس شده اند، در جهت مخالف بر روی یک مدار افقی که شامل یک منطقه مشخص Sاست، هستند. این مجموعه متحرک شامل منبع نور (یک لامپ الکتریکی کوچک،) گیرنده – یک صفحه فوتوگرافیک کوچک، که حاشیه تداخل را که در مرکز تلسکوپ قرار دارد ثبت می کند. عکس های تعیین شده cwدر یک چرخش ساعت گرد صفحه به دست می آید و همچنین عکس های تعیین شده ccwدر یک چرخش پاد ساعت گرد به دست می آید. در این دو نوع عکس، مرکز حاشیه مرکزی دو موقعیت مختلف را ارائه می دهد. من این جابجایی مرکز تداخل را اندازه گیری می کنم”.
Comptes Rendus de l’ Académie des Sciences (Paris) 157, 1913, pp. 708-710, 1410-1413, as cited in The Einstein Myth and the Ives Papers, pp. 247-248.
تفاوت بین آزمایش مایکلسون-مورلی و آزمایش سایناک این است که اولی پرتو نور را در امتداد قطر یک میز (صفحه) چرخشی به جلو و عقب هدایت می کند. در حالی که دومی پرتو نور را در یک دایره بسته بر روی یک میز دوار هدایت می کند. به این ترتیب، آزمایش مایکلسون-مورلی به دنبال یافتن حرکت زمین است، در حالی که آزمایش سایناک به دنبال کشف چرخش زمین است (یا، در شرایط زمین مرکزی، چرخش عالم به دور زمین).
سایناک توضیح می دهد که چه چیزی را مشاهده خواهد کرد:
“بطور روشن، این باید به عنوان ظاهرسازی اتر شناخته شود. در یک سیستم، حرکت به عنوان یک کل با توجه به اتر، زمان سپری شده انتشار بین دو نقطه سیستم، باید تغییر کند همانطور که اگر سیستم بی حرکت و تحت تاثیر باد اتری باشد، همانطور که باد امواج صوت را تحت تاثیر قرار میدهد، امواج نور نیز باید تحت تاثیر باد اتری قرار بگیرند و پس زده شوند. مشاهده اثر نوري مانند باد نسبی اتر شواهدی برای اتر فراهم میکند درست مانند تاثیر باد جو بر صوت که شواهدی از وجود اتمسفر در اطراف آن را به ما نشان میدهد.”
Comptes Rendus, ibid., emphasis added.
سپس او نتایج خود را توضیح میدهد:
” برای من بسیار ساده است که ابتدا شواهدی از اتر را با ایجاد یک مدار نوری کوچک برای چرخش پیدا کنم. فرکانس N 2سرعت در ثانیه (به صورت متوالی در هر جهت) من را به یک درجه از چرخش نسبی اتر πN ۴یا ۲۵رادیان در ثانیه رسانده است(مجهز کرده است.) یک چرخش یک نواخت و ساعت گرد اینترفروگراف، یک باد اتری پاد ساعت گرد ایجاد میکند…فاصله بین حاشیه ها از ۰٫۵تا ۱میلیمتر است. اثر تداخل مشاهده شده به وضوح اثر حرکت نوری به دلیل حرکت سیستم در ارتباط با اتر و به طور مستقیم وجود اتر را نشان می دهد که لامپ های نوری فرنل و هویگنس را پشتیبانی می کند.”
Comptes Rendus, ibid. In a more detailed explanation in the Comptes Rendus of December 22, 1913, pp. 1410-1413
چیزی که احتمالا به همان اندازه مهم است،توضیحات سایناک از چیزی است که ظاهرا “نتیجه پوچ” در آزمایشش به نظر میرسد و به علاوه، نتایج ناخوشایند و به ظاهر پوچ از آزمایش های مشابه دیگر، مانند آزمایش مایکلسون-مورلی.
“مجموع جابجایی تداخل zیک قطعه ثابت از فاصله بین حاشیه برای همان فرکانس Nچرخش است. جابجایی در عکس هایی که حاشیه ها نسبتا باریک تنظیم شده اند غیر قابل مشاهده میشود. چنین نتیجه غیر موثری نشان میدهد که جابه جایی ای که بطور معمول مشاهده شده،به وضوح به علت تفاوت فاز مربوط به حرکت چرخشی سیستم است.”
Comptes Rendus, ibid. Interestingly enough, Sagnac’s 1913 discovery of the ether was predicted by none other than Albert Michelson, as noted in Philosophical Magazine, London, sixth series, 8, 1904, pp. 716-719
بطور خلاصه و مختصر، آنچه که آزمایش سایناک نشان داد این بود که یکی از پرتوهای نور، زمان طولانی تری را برای رسیدن به آینه ای که درحال دور شدن از آن بود نسبت به پرتو نور دیگر که آینه به سمت آن حرکت میکرد، سپری کرد. بنابراین ادعای نسبیت خاص (که در نظر دارد سرعت نور باید برای همه ناظران یکسان باشد) نقض شد.
واضح است که دو سرعت متفاوت برای پرتوهای نور که فاصله یکسانی را می پیمایند وجود دارد. خب پس چه چیز باعث میشود یکی از پرتو های نور کندتر حرکت کند؟ سایناک گفت که این امر به این دلیل است اتر مانع سرعت آن شده است-یک مقاومت که به راحتی توسط چرخاندن میز تولید می شود. بنابراین نتایج قابل پیش بینی و دقیق این است که “اثر سایناک”، همانطور که به همان نام شناخته میشود، به طور معمول در تکنولوژی امروز به منظور سنجش چرخش و همچنین در ژیروسکوپ مکانیکی استفاده می شود.
همانطور که در بالا ذکر شد، در سال ،۱۹۰۴ آلبرت مایکلسون قبلا پیش بینی کرده بود که ناظران روی زمین، اگر درحال حرکت و چرخش با منبع نور و صفحه باشند یک الگوی تداخل را مشاهده خواهند کرد که وابسته به چرخش مطلق سیستم است. این دقیقا همان چیزی است که سایناک نشان داد، اما با استفاده از یک میز آزمایشگاهی با دو گیرنده مکانیکی به جای دو ناظر انسانی. تداخل سنج سایناک به عنوان ناظر در نظر گرفته شد و منبع نور و آینه های آن، همگی درحال حرکت و چرخش در یک سیستم ثابت و یکسان بودند. تنها چیزی که سایناک در خارج از سیستم اضافه کرده بود میز متحرک بود. سایناک تجهیزات را در حال چرخش می دید، اما تداخل سنج یک ناظر دقیق و واقعی بود و در آن مشاهدات، تغییرات حاشیه ای را ثبت کرد و نشان داد که سرعت نور ثابت نیست.
نسبیت گرایان(باورمندان به خورشید مرکزی) امروز این شواهد را رد می کنند و ادعا می کنند که نسبیت خاص برای سیستم های چرخشی کار نمی کند؛ یا حتی بر این موضوع اصرار دارند که این در سیستم های چرخشی کار می کند اما در صورتی که به عناصر خارجی متعلق به نسبیت عام، تانسور متریک و چیز هایی مثل آن را اضافه کنیم.
پس نتایج سایناک اثباتی برای چرخش مطلق جهان به دور زمین، و همچنین برای وجود اتر است. نتایج سایناک (که علم را به ماکسول / فرنل / آراگو/ اِیری و.…میرساند)، بسیار محکم و غیرقابل انکارتر از آن چیزی هستند که فیزیک کنونی خود را در جایگاهی قرار دهد که از آن ها به نفع نسبیت استفاده کند. برای مثال، سیستم موقعیت یابی جهانی ) (GPSنمی تواند بدون تنظیمات بر اساس نتایج تجربی سایناک به درستی کار کند. اثر سایناک یک اصل جهانی برای تمام پرتوهای الکترومغناطیسی و همچنین پرتوهای نوترونی، موجهای de Broglieو حتی امواج صوتی است (درواقع هر چیزی که در مسیر و جهات مخالف حرکت کند).
تمام پرتوها و امواج مختلف برای ماده و نور، تفاوت زمان مشابهی را مستقل از ماهیت فیزیکی تداخل نشان می دهند. این تست عناصر مختلف نشان می دهد که اثر سایناک به طبیعت نور وابسته نیست، بلکه تنها بر اساس اصل حرکت مطلق است. آزمایش حلقه لیزر اثر سایناک را تایید میکند. یک تأیید واقعا قابل توجه!
با این حال نسبیت گرایان برای فرار از حقیقت ادعا کردند که با دلایلی میتوانند نتایج سایناک را توضیح دهند. یک نظریه توسط فیزیکدان فرانسوی پل لانگوین 1در سال ۱۹۲۱ارائه شد. او اظهار کرد به علت اصل کوواریانس نسبیت، جهان را می توان درحال چرخش به دور صفحه ثابت سایناک تصور کرد و در نتیجه “انرژی تابشی” جهان نور را در تداخل سنج در هر سو با آن کشانده است.
این حرکت دایره ای از جهان، شتاب صفری را به سمت مرکز چرخش ایجاد می کند. اما بعدا تصدیق شد که این راه حل شامل تغییر سرعت نور از یک مقدار ثابت است نه پذیرفتن زمین در مرکز یک جهان دوار.
لانگوین در سال ۱۹۳۷راه دیگری را پیشنهاد داد. این بار او ایده “زمان محلی غیر یکنواخت” را معرفی کرد، بنابراین این برای یک مقدار ثابت برای سرعت نور قابل پذیرش است. در سال ،۱۹۳۸هربرت ایوس نشان داد که پیشنهاد لانگوین در سال ۱۹۳۷در نهایت باعث می شود که دو ساعت که در “زمان محلی غیر یکنواخت” عمل می کنند زمان های مختلف را در یک مکان یکسان نشان دهند. همانطور که ایوس می گوید: “سازنده آزمایش باید از تنها یکبار به دو ساعت نگاه کردن اجتناب کند.” ایوس همچنین نشان داد که راه حل لانگوین در ۱۹۲۱ بی ثبات و غیر قابل اعتماد است، زیرا آزمایش سایناک شامل در نظر گرفتن هیچ گونه چرخشی نمیشود.
به عبارت دیگر، ایوس مفهوم مشترک را بی اعتبار کرد. حتی امروزه این توسط مهندسان ماهواره موقعیت یابی جهانی) (GPSمورد باور واقع شده که اثر سایناک بوسیله چرخش ایجاد می شود. همانطور که وانگ از تست تجربی گسترده خود یاد می کند:
“یک چارچوب مرجع چرخشی معمولا در توضیحات استفاده می شود اما تفاوت زمان سفر از دو پرتو نور متقابل در فیبر درحال حرکت با طول کل و سرعت فیبر،صرف نظر از اینکه آیا حرکت دایره ای است یا یکنواخت متناسب است.”
Modified Sagnac experiment for measuring travel-time difference between counter-propagating light beams in a uniformly moving fiber,” Ruyong Wang, et al., Physics Letters A 312 (2003), pp. 1, 4
متاسفانه توضیحات ایوس بطور کلی در فیزیک نادیده گرفته شد. این عجیب نیست که لانگوین تلاش کرد تا نسبیت با نتایج سایناک کنار بیایید و نجات پیدا کند. لانگوین همچنین سعی کرد استدلال کند که گرچه نسبیت خاص نمی تواند به اثر گریز از مرکز پاسخ دهد، نسبیت عام می تواند پاسخ دهد. پاسخ این است که اگر تمام نیروهای گرانشی دیگر از جهان حذف شوند نیروی گریز از مرکز وجود نخواهد داشت.
اما این پیشنهاد منطقی و علمی نیست زیرا چنین چیزی غیر ممکن است! بنابراین این پیشنهاد باعث نقض خودش شد. در اینجا چیز هایی فراتر از آن وجود دارد که بتوان با چشم مشاهده کرد. در اولین مورد، اگر چه لانگوین پیشنهاد داد که چرخش جهان سبب ایجاد اثر سایناک میشود، تلاشی مناسب برای حل مسئله بود، در واقع، این کمک می کند که بطور دقیق استدلال زمین مرکزی گرایان را درباره سکون زمین نشان دهیم که به این معناست که اگر نسبیت گرایان به منظور توضیح آزمایش سایناک به یک جهان در حال چرخش در برابر یک زمین ثابت اصرار داشته باشند، پس هیچ جهش بزرگی در پیشنهاد اینکه این دقیقا همان چیزی است که در واقع رخ می دهد وجود ندارد و در برابر آن، نسبیت گرایان نمیتوانند اعتراضهای رضایتبخش را مطرح کنند، از آنجایی که اصل همگرایی بیانگر آن است که تفاوتی بین چرخش جهان به دور یک زمین ثابت یا زمین در یک جهان ثابت وجود ندارد. درواقع، تنها چیزی که اصل همبستگی نسبی کامل میکند، بازگشایی اختلاف بین گالیله و کلیسای کاتولیک است.
انیشتین میگوید:
” از این رو نتیجه می گیریم که اندیشه های ما از واقعیت های فیزیکی هرگز نمی تواند نهایی باشد. ما همیشه باید برای تغییر این مفاهیم آماده باشیم.”
Albert Einstein, Ideas and Opinions, 1984, p. 266
یا همانطور که مارتین گاردنر آن را برای علاقمندان به نسبیت بیان کرد:
“در واقع از نظر نسبیت، انتخاب چارچوب مرجع دلخواه است. به طور طبیعی و ساده تر فرض می شود که جهان ثابت و زمین در حال حرکت است، اما دو راه برای صحبت در مورد حرکت نسبی زمین درواقع دو راه برای گفتن همان چیز است.”
Martin Gardner, The Relativity Explosion, 1976, p. 185
همچنین وابستگی لانگوین بر روی “انرژی تابشی” جهان به عنوان محیطی که در برابر دستگاه ثابت سایناک حرکت می کند یکبار دیگر این را نشان می دهد که گرچه نسبیت گرایان اصرار دارند که هیچ محیط اتری بین زمین و ستارگان وجود ندارد،با این وجود، آنها مجبور می شوند برای توضیح اثرات آزمایشات به آن متوسل شوند. به گفته شکسپیر: “یک گل رز با هر نام دیگری هنوز گل رز است” و باتوجه به این دیدگاه، ” انرژی تابشی” توسط هر نام دیگری هنوز نوعی از محیط اتر است.
درک بهتر آزمایش سایناک
در زیر تصویر شماتیک از تداخل سنج سایناک را میبینید.
هنگامی که دو پرتو نور به نقطه شروع باز می گردند ، الگوی تداخلی بر روی صفحه ایجاد می کنند. فرض کنید سکو خلاف عقربه های ساعت می چرخد، مانند عکس قبل.
پرتو آبی (در تصویر صفحه قبل) در همان جهتی منتشر می شود که سکو درحال چرخش است. پرتو قرمز (بیرونی) در جهت مخالف حرکت می کند. ωسرعت زاویه ای سکو چرخان است. Rشعاع سکو است که همزمان با محیط پوشانده شده توسط دو اشعه نور است. با حرکت دو پره ، سکو می چرخد. در نتیجه ، دو اشعه با هم مطابقت دارند و در نقطه ای متفاوت از نقطه اولیه تداخل می کنند. آنها در نقطه ای خلاف جهت عقربه های ساعت جابجا می شوند ، مانند جهت چرخش سکو. پرتو آبی یک دور کامل به اضافه کسری از یک دایره را طی خواهد کرد.
این پرتو آبی مدتی را صرف می کند:
در اینجا ωRسرعت خطی سکو در لبه ،جایی که نور حرکت می کند است. cسرعت نور است. تصویر زیر نمایی دیگر از تداخل سنج سایناک است.
به طور مشابه ، پرتو قرمز کمتر از یک دایره را طی می کند و بنابراین مقدار زمان صرف شده بصورت زیر است:
بنابراین عبارت زیر را بدست می آوریم:
بنابراین دو پرتو درحال تداخل، تأخیر کلی ای را ایجاد می کنند:
از آنجا که: ωR << c
از آنجا که مساحت دایره سکو A = πr 2است ، بصورت زیر بدست می آوریم:
و تاخیر فاز بصورت زیر خواهد شد:
می توان توجه داشت که به محض اینکه هندسه سکو (ناحیه )Aو نوع تابش (طول موج )λ فیکس شد ، جابجایی حاشیه های تداخل (تاخیر فاز) فقط به سرعت زاویه ای سکوی ω بستگی خواهد داشت.
دو پرتوی نور با یک سرعت حرکت می کنند( با سرعت نور). یکی از پرتو ها مسافت کمتری را طی خواهد کرد زیرا سکو به سمت آن (آن پرتو) می چرخد. این کاملا با ادعاهای نسبیت خاص در تضاد است.
یک ناظر را روی یک چارچوب مرجع ثابت تصور کنید که با سکو نمی چرخد. در این صورت ، سرعت حاصله ناشی از حرکت سکو چیست؟ پرتوی نوری که در جهت مخالف چرخش سکو حرکت می کند ، دارای سرعتی خواهد بود که با سرعت نور اضافه شده به سرعت سکو داده می شود. این مقدار بیشتر از سرعت نور خواهد بود و این برخلاف ادعای انیشتین است.
این نشان می دهد که نور از نسبیت عادی گالیله پیروی می کند. می توان گفت ، در نتیجه ، از نظر علمی صحیح نیست که بگوییم سرعت نور ، صرف نظر از سیستم مرجع ، همیشه ثابت است. این یک استنتاج شگفت آور است. آزمایش سایناک نشان می دهد که اتر وجود دارد و زمین به دور خورشید نمیچرخد.
آزمایشات مایکلسون مورلی و سایناک، دو آزمایش بسیار مهم در اثبات بی حرکت بودن زمین هستند. در ادامه این فصل به توضیح آزمایشات مایکلسون – ِگیل و دیتون میلر خواهیم پرداخت.
