آزمایشات دیتون میلر

پس از مایکلسون و ساگناک ، نوبت به فیزیک دان آمریکایی، آقای دیتون میلر (Dayton C. Miller) میرسد. همانطور که قبلا گفتیم، انیشتین از مقابله با نتایج آزمایش ساگناک فرار کرد، اما در مورد میلر اینگونه نبود. انیشتین از تلاش بی پروای میلر برای انجام آزمایشات بسیار عصبانی شده بود.

• درک بهتر آزمایش ساگناک
• جورج ساگناک و اثر ساگناک
• آزمایش مایکلسون – مورلی
• ورژن مدرن آزمایش مایکلسون مورلی
• آزمایش مایکلسون – گیل

در نامه ای که انیشتین به ادوین اس. سلاسون نوشت، اظهار داشت:

” نظر من در مورد آزمایش های میلر به شرح زیر است.… در صورت تأیید نتیجه مثبت، تئوری نسبیت خاص و به همراه آن نظریه عمومی نسبیت، به شکل کنونی آن فاقد اعتبار است.… فقط معادل اینرسی و گرانش باقی بمانند، با این حال، آنها باید به یک نظریه متفاوت منجر شوند.”

July 1925. As quoted from the paper by Dr. James DeMeo: “Dayton Miller’s Ether-Drift Experiments: A Fresh Look,” 2002. (NB: This book does not endorse any of the other theories of DeMeo, e.g., his “orgone biophysical” research). Miller performed his experiments on the top of Mr. Wilson. Sadly, DeMeo reports: “Today, I am informed, there is no record of Miller’s extensive work at Mt. Wilson, only a memorial plaque dedicated to Michelson and Einstein” (p. 12).

آزمایش های میلر، که طی یک دوره بیست ساله انجام شده بود، بارها و بارها همان چیزی را نشان داد که سایناک و مایکلسون-گیل پیدا کرده بودند – همان تغییر حاشیه های جزئی در تداخل سنج که دلیل آن اتر است. او روشن کرد که همان نتایج مثبتی را دارد که مایکلسون- مورلی در سال 1887 بدست آورد. همانطور که آرتور لینچ نشان می دهد:

دیتون میلر ، در نامه ای به تاریخ 4 اکتبر ، 1930 ، می گوید :

” درست است که تقریب ا همه نویسندگان در حال حاضر آزمایشات را به عنوان یک نتیجه پوچ تفسیر می کنند و بیشتر آنها تصور می کنند که این پایان داستان است. اما حقیقت ماجرا این است که این آزمایش هرگز تأثیر بیهوده ای نداشته است. نتایج فعلی من دقیق ا مطابق با نتایج 1887 مایکلسون و مورلی است. این واقعیت به ویژه در انگلستان به طور گسترده اعلام شده ، اما به نظر می رسد نظریه نسبیت برای بسیاری از افراد چنان قابل قبول است که از اِشکال آشکار آن چشم پوشی می کنند.”

The Case Against Einstein, p. 45

آزمایش های میلر حتی اندکی فراتر از سایناک و مایکلسون – گیل بود. در حالی که با تشخیص تفاوت سرعت دو پرتوی نوری در محیط یکسان ، حرکت مطلق را کشف کرد ، آنها برای تشخیص رانش واقعی محیط در برابر زمین طراحی نشده بودند. نتایج میلر نشان داد که یک رانش اتر از نیمه جنوبی آسمان در جهت صورت فلکی اژدها در وسط ابر بزرگ ماژلانی نشات گرفته است.

(“The Ether-Drift Experiments at Mount Wilson Solar Observatory,” Physical Review, 19:407-408, 1922).

برای انیشتین نادیده گرفتن میلر به آسانی نادیده گرفتن سایناک نبود. سایناک یک فیزیکدان فرانسوی بود و به جز پل لانگوین که قبلا اشاره شد ، اکثر دانشمندان فرانسوی حداقل تا سال 1950 نسبیت را نادیده می گرفتند یا آنرا کاملا رد می کردند. اما میلر آمریکایی بود. پس از آلمان ، ایالات متحده دومین کشوری بود که نسبیت را به طور کامل پذیرفت و انیشتین قبلا به ایالات متحده مهاجرت کرده بود.

علاوه بر این ، میلر در 1890 از دانشگاه معتبر پرینستون (همان موسسه ای که انیشتین سرانجام در آن استاد می شود) دکترای خود را در علوم گرفت، و همچنین رئیس انجمن فیزیکی آمریکا (1925-1926) و انجمن آکوستیکال آمریکا بود.

وی رئیس بخش علوم فیزیکی شورای تحقیقات ملی (1927-1930) و رئیس گروه فیزیک دانشکده علمی کاربردی بود.

وی همچنین عضو فعال آکادمی ملی علوم بود. به طور خلاصه ، میلر نیرویی بود که می توانست به تنهایی در مقابل انیشتین ایستاده و او را کنار بزند. از این رو انیشتین به هیچ وجه نمیتوانست میلر را نادیده بگیرد. به راحتی می توان گفت که ، میلر با تخصص خود گسترده ترین و پیچیده ترین آزمایشات تداخل سنج را که تاکنون ابداع شده است ، انجام داد.

وی از بزرگترین و حساس ترین تجهیزات تا به امروز استفاده کرده است.

وی برای از بین بردن اصطکاک (با هزینه زیاد) دستگاه را روی استخر جیوه شناور کرد و از پایه های مختلفی استفاده کرد: چوب ، فلز و بتن. او آزمایشات را در زمان های مختلف روز ، فصول مختلف سال ، ارتفاعات ، عرض های جغرافیایی مختلف و منابع مختلف نور انجام می داد.

وی با عایق بندی دستگاه در چوب پنبه یک اینچی و استفاده از بخاری های یکنواخت پارابولیک و در نظر گرفتن گرمای بدن انسان ، در برابر اعوجاج حرارتی اقدامات احتیاطی را انجام داد. او تداخل سنج را در شیشه پوشاند تا مانع رانش نشود.

وی برای مشاهده حاشیه از تلسکوپ بزرگنمایی 50 برابر استفاده کرد که به وی اجازه می داد تا مقیاس صدم را ببیند. میلر حتی برای از بین بردن اثرات احتمالی ناشی از انقباض مغناطیسی به تداخل سنج ساخته شده از آلومینیوم و برنج روی آورد.

به طور کلی ، او بیش از 200000 خوانش مختلف را از 1902 تا 1926 انجام داد. در مقابل ، در سال 1887 ، مایکلسون مورلی مجموعا 36 خوانش در دستگاهی داشت که بسیار کوچکتر و کمتر دقیق بود و در چوب پوشانده شده و در زیرزمین یک ساختمان سنگی بزرگ واقع شده بود ، هر دو اینها حساسیت را محدود می کنند زیرا چنین مکانهای عایق شده باعث جلوگیری از رانش اتر می شود.

و حتی با چنین شرایطی ، همانطور که خودشان اعتراف کردند ، آنها توانستند چند نتیجه مثبت به دست آورند. بنابراین ، اینشتین بسیار نگران بود زیرا اگر نتایج آزمایشات میلر صحیح بود، با اعتراف لفظی انیشتین ، میلر نظریه نسبیت را کاملا نابود می کرد.

نبرد میان میلر و انیشتین چند سال ادامه داشت. میلر هرگز یافته های خود را نپذیرفت و انیشتین نیز هرگز اعتقاد به نتایج میلر نداشت.

بین سالهای 1921 و 1933 میلر ، که قبلا در دو آزمایش تداخل سنج جداگانه با ادوارد مورلی در سالهای 903 و 1904 همکاری کرده بود ، بیش از 100000 آزمایش را انجام داد. انیشتین نمیتوانست در مقابل چنین قدرتی، ایستادگی کند.

D. C. Miller, “The Ether-Drift Experiment and the Determination of the Absolute Motion of the Earth,” Reviews of Modern Physics 5, 352-367, 1933.

میلر و انیشتین برای چند سال در حال تبادل نامه بودند. انیشتین از نتایج آزمایش های میلر چنان نگران بود که کاملا صریح به یکی از همکارانش گفت: “اگر مایکلسون-مورلی اشتباه است ، پس نسبیت اشتباه است.” انیشتین در نامه ای خصوصی به رابرت جی.میلیکان نوشت:

“من معتقدم که من واقعا رابطه بین نیروی جاذبه و برق را پیدا کرده ام ، با این فرض که آزمایش های میلر مبتنی بر یک خطای اساسی است. در غیر این صورت کل تئوری نسبیت مانند خانه ای پوشالی فرو می ریزد.”

Letter to Robert Millikan, June 1921 (Einstein: The Life and Times, p. 400). Or as Einstein once said to astronomer Erwin Freundlich in 1913: “If the speed of light is in the least bit affected by the speed of the light source, then my whole theory of relativity and theory of gravity is false” (ibid., p. 207).

او در نامه ای در ادامه ، سه ماه بعد اظهار داشت:

“به طور خصوصی من به صحت نتایج میلر اعتقادی ندارم ، اگرچه حق ندارم این را صریح بگویم.”

Letter to Robert Millikan, September 1921, ibid. Clark adds these words from Michael Polanyi: “Instead, as Sir Charles Darwin once described it, they sent Miller home to get his results right” (Einstein, The Life and Times, p. 400).

اما انیشتین به صراحت گفته بود که در سال 1926 یک روزنامه کلیولند این داستان را انتخاب کرد و عنوان زیر را نوشت:

“Goes to Disprove Einstein Theory: Case Scientist Will Conduct Further Studies in Ether Drift: Einstein Discounts Experiments.”

و در مقاله ای گفت:

انیشتین پیش از دانشمندان دیگر در دانشگاه برلین صحبت کرد و گفت که آزمایشات رانش اتر در کلیولند نتایج منفی را نشان می دهد ، در حالی که در کوه ویلسون آنها نتایج مثبتی را گرفتند. بنابراین ، ارتفاع بر نتایج تأثیر می گذارد. علاوه بر این ، اختلاف دما منبع خطا را ایجاد کرده است. دکتر میلر گفت: “مشکل با پروفسور انیشتین این است که او از نتایج من چیزی نمی داند.” وی گفت: “او سی سال است که می گوید آزمایش های تداخل سنج در کلیولند نتایج منفی نشان داده است. ما هرگز نگفتیم که آنها نتایج منفی می دهند و در واقع نتایج منفی هم ندارند.”

The Cleveland Plain Dealer, 27 Jan. 1926.

یکی از ویژگیهای جالب نتایج میلر این است که آنها در مقایسه با زمان نجومی ، یعنی در برابر جابجایی بین یک ستاره و زمین ، در مقابل خورشید و زمین محاسبه شده اند. زمان قبلی 23 ساعت ، 56 دقیقه و 4.09 ثانیه است.

این نشان می دهد که اتر در ارتباط با ستارگان در حال رانش است ، و بنابراین تصویر قطعی تری از حرکت مطلق ارائه می دهد. اما ما باید در این مقطع مکث کنیم تا روند تفکر میلر را نقد کنیم ، زیرا او که یک باورمند به سیستم کوپرنیکی است و تفسیر خود را از داده ها بر این اساس استوار می کند که زمین حداقل 30 کیلومتر در ثانیه درحال حرکت در فضا است.

این به اندازه کافی جالب توجه است ، دقیق ا به دلیل همین پیش فرض است که میلر با مشکل غیرقابل توجیهی روبرو می شود ، زیرا مشاهدات او با محاسبات ریاضی اش در تضاد است.

از آنجا که تصور می کرد زمین 30 کیلومتر بر ثانیه در حال حرکت در فضا است ، او این کار را با چهار موقعیت (فوریه ، آوریل ، آگوست ، سپتامبر) که مدار زمین به دور خورشید را بررسی کرده و سپس از هندسه فیثاغورس برای تعیین سرعت زمین به سمت صورت فلکی ماهی زرین استفاده کرد ، که به 208 کیلومتر در ثانیه رسید. به عبارت دیگر، 208 کیلومتر در ثانیه چیزی است که میلر باور دارد سرعت مطلق زمین در اتر است.

(See also Laurence Hetch in 21 st Century – Science and Technology, Spring 1988, pp. 47-48).

البته ، میلر فرض می کند که اتر بی حرکت است و این زمین است که درحال حرکت درون اتر است.

در هر صورت ، مقاله میلر در سال 1933 نشان می دهد که محاسبات فیثاغورثی او با آنچه در تغییرات حاشیه مشاهده کرد مطابقت ندارد.

تغییر مکانهای آزمایشی وی حداکثر 10 کیلومتر در ثانیه را نشان می دهد ، اما این رقم کمتر از مقدار محاسبه شده اوست. به غیر از احتمال وجود اتر فرورفته در سطح زمین ، میلر پاسخی برای این مسئله نداشت و آن را به عنوان یک سوال باز در مقاله 1933 خود باقی گذاشته است.

البته پاسخ این است که محاسبات فیثاغورثی میلر بر اساس یک پیش فرض غلط (یعنی حرکت زمین) انجام شده است. اگر آن عامل حذف شود ، محاسبات وی با مشاهدات او مطابقت دارد.

همین مورد را می توان در مورد آزمایشات اخیر انجام شده توسط استفان مارینوف ، در اواخر دهه 1970 ، با استفاده از تداخل سنج آینه ای، گفت.

Stephan Marinov, whose experiments show an ether-drift of 279-327 km/sec, declares that the Earth is moving through it toward the midpoint of the constellations Virgo, Hydra and Libra (J. P. Wesley, Galilean Electrodynamics, “In Memorium: Stefan Marinov, Spring 1999, pp. 11-12

از طرف دیگر ، اگر محاسبات 200 تا 300 کیلومتر در ثانیه میلر و مارینوف درست باشد ، این ثابت نمی کند که زمین درحال حرکت در فضا است. هر مرکز حرکت چرخشی ، مانند خورشید ، کهکشان راه شیری، یا مجموعه ای از کهکشان ها یا اجرام آسمانی، هرکدام حرکت دیگری از اتر را که در حال عبور از زمین است ، نشان میدهند.

به عبارت دیگر ، اگر اتر با حرکت خورشید کشیده شود ، به اتر که با حرکت راه شیری و اجرام آسمانی دیگر کشیده می شود اضافه شود ، به طوری که مجموع 200 تا 300 کیلومتر در ثانیه اتر است که از کنار زمین ثابت عبور می کند ، راه گریزی برای فرار از سیستم زمین مرکزی را باقی نمیگذارد.

تجزیه و تحلیل گسترده تر از نتایج میلر نشان می دهد که یک همبستگی شگفت انگیز با ترازبندی تابش زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) و جریان جهانی اتر وجود دارد. میلر تغییرات زیر را با توجه به فصل در جریانهای اتر خود پیدا کرد:

با توجه به نمودار بالا، این یک تغییر آشکار را نشان می دهد که بر اساس موقعیت خورشید نسبت به نیمه شمالی است که میلر آزمایشات را در آن انجام داده. رانش اتر زمانی که خورشید در حداکثر عرض جغرافیایی 47 درجه دایره البروجی سالانه خود قرار دارد، در بیشترین حالت خود است. و رانش اتر هنگامی که خورشید در حداقل دایره البروج سالانه 47 درجه باشد (23.5 درجه در نیمه شمالی و 23.5 درجه در جنوب) ، در کمترین حالت خود قرار دارد.

همانطور که از اعداد مشخص است ، رانش اتر نیز با نسبت متناسب با موقعیت های باقی مانده خورشید بین حداکثر و حداقل تغییر می کند. به عبارت دیگر ، هرچه خورشید از دستگاه میلر دورتر باشد (یا زاویه آن تندتر باشد)، سرعت رانش اتر کمتر است.