Τον 19ο αιώνα, μετά την ανακάλυψη του φαινομένου “συμβολή του φωτός” άρχισε o επιστημονικός κόσμος να αμφισβητεί την βεβαιότητα που έλεγε ότι το φως αποτελείται από σωματίδια και η οποία τελικά αντικαταστάθηκε από μια νέα βεβαιότητα σύμφωνα με την οποία «το φως είναι κύμα». Η βεβαιότητα αυτή εδραιώθηκε στα τέλη του 19ου αιώνα.
Η έννοια όμως κύμα κατάγεται από τα θαλάσσια κύματα στη δημιουργία των οποίων είναι απαραίτητο το νερό. Έτσι είχε εμφανιστεί ένα ακόμη αναπάντητο ερώτημα: «Αν το φως ταξιδεύει στον χώρο όπως τα κύματα στην επιφάνεια του ωκεανού, ποιος ήταν ο ωκεανός για τα φωτεινά κύματα ;»
Η απάντηση που τελικά δόθηκε ήταν ότι το περιβάλλον μέσα στο οποίο διαδίδονται τα φωτεινά κύματα και στο οποίο συμβαίνουν όλες οι ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές είναι ο ΑΙΘΕΡΑΣ, μια ουσία που καλύπτει όλο το σύμπαν. Όμως για να συμβαίνει αυτό θα πρέπει ο «φωτοφόρος» αυτός αιθέρας να διαθέτει και ορισμένες εκπληκτικές ιδιότητες. Η μεγάλη ταχύτητα του φωτός απαιτούσε να είναι υλικό τρομακτικά μεγάλης ελαστικότητας και τρομακτικά μικρής πυκνότητας. Επίσης η ουσία αυτή θα έπρεπε να επιτρέπει στα ουράνια σώματα να κινούνται χωρίς τριβές. Και ενώ η ιδέα της παρουσίας του αιθέρα ήταν οπωσδήποτε ενοχλητική, η ιδέα όμως της ύπαρξης κυμάτων χωρίς υλικό φορέα διάδοσης ήταν ακόμα πιο ενοχλητική.
Η έννοια αιθέρας πηγάζει από τον αρχαίο όρο ΑΙΘΗΡ, τον οποίον χρησιμοποιούσαν οι αρχαίοι Έλληνες για να ονομάσουν το περίπλοκο ρευστό που γεμίζει τον χώρο των ουρανών.
Υπάρχουν διάφοροι υπαινιγμοί στα γραπτά του Ισαάκ Νεύτωνα που δείχνουν ότι η ιδέα της ύπαρξης ενός αιθέρα ο οποίος διαποτίζει τα πάντα του ήταν προσφιλής. Ο Ισαάκ Νεύτων είχε εξάλλου υποθέσει ότι η ακτινοβολούμενη θερμότητα ίσως να χρειάζεται έναν διαφορετικό αιθέρα για τη διάδοση της από εκείνον που χρειάζεται το φως. Μετά το 1830 η επιστημονική κοινότητα υιοθέτησε την άποψη για μια κυματική θεωρία της θερμότητας σύμφωνα με την οποία η θερμότητα θεωρείτο κίνηση με τη μορφή «ταλάντωσης του αιθέρα». Στο μεταξύ το 1800 ο Γουίλιαμ Χέρσελ είχε ανακαλύψει ότι στα φάσματα των θερμοστερεών υπάρχει πάντα μαζί με το ορατό φως και μια αόρατη ακτινοβολία με μικρότερη συχνότητα, η υπέρυθρη. Η υπόθεση ότι το αόρατο αυτό φως, η υπέρυθρη ακτινοβολία, ταυτίζεται με την ακτινοβολούμενη θερμότητα επαληθεύτηκε όταν αποδείχτηκε ότι οι «θερμικές ακτίνες» εκδηλώνουν την κυματική συμπεριφορά που εκδηλώνει και το φως. Δηλαδή διαθλώνται, συμβάλουν και πολώνονται.
Τώρα ο φωτοφόρος αιθέρας στον οποίο διαδίδεται το φως μπορούσε να εξυπηρετήσει έναν διπλό σκοπό. Να είναι ίδιος με τον αιθέρα στον οποίο διαδίδεται η θερμική ακτινοβολία. Με την εμφάνιση της Ηλεκτροδυναμικής του Μάξγουελ η συγχώνευση των δυο αιθέρων, του αιθέρα για τη διάδοση του φωτός και του αιθέρα για τη διάδοση της θερμότητας με ακτινοβολία, εδραιώθηκε και απετέλεσε ένα ακόμη βήμα προς την κατεύθυνση της ενοποιήσεις. Ο Μάξγουελ έκανε ένα ακόμα μεγάλο βήμα. Πρότεινε ότι το μέσο διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μπορεί να αναλάβει τη λειτουργία της διάδοσης του φωτός αλλά και της διάδοσης της θερμότητας με ακτινοβολία.
Ο αιθέρας πήρε τη θέση του στη κλασσική Φυσική και έγινε ένα είδος αμετακίνητης αλήθειας. Και αυτό διότι πέρα από την αναλογία με τα υδάτινα και τα ηχητικά κύματα υπάρχει και ένας ακόμα διαισθητικός λόγος που εδραιώνει τη βεβαιότητα της ύπαρξης του. Η ιδέα ότι στο κενό μπορεί να υπάρξει αλληλεπίδραση είναι ξένη προς την καθημερινή εμπειρία και είχε πει ο Αϊνστάιν το 1936 «το σύνολο της επιστήμης δεν είναι παρά μια εκλέπτυνση των καθημερινών μας σκέψεων».
Αφού ο αιθέρας ήταν τόσο θεμελιώδης θα έπρεπε να υπάρχει και τρόπος ανίχνευσης του, διαφορετικά θα ήταν ένα περιττό μεταφυσικό φορτίο.
Η καθιερωμένη μέθοδος ήταν η μέτρηση της ταχύτητας του φωτός από την κινούμενη γη. Λογικά η γη δεν είναι ακίνητη ως κατά την περιστροφή της γύρο από τον ήλιο.
Οι αιθέριες θεωρίες του φωτός και του ηλεκτρομαγνητισμού είχαν αναπτυχθεί από τη σκοπιά ενός παρατηρητή ακίνητου ως προς τον αιθέρα και η τιμή 300.000 km/s αναφερόταν στην ως προς τον αιθέρα ταχύτητα του φωτός. Λόγω όμως της κίνησης της γης η τιμή της ταχύτητας του φωτός την οποία μετρούν οι φυσικοί της γης θα πρέπει θεωρητικά να εξαρτάται από την κατεύθυνση από την οποία έρχεται το φως. Καθώς το φως έρχεται προς την γη με αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη της κίνησης της, η φαινομενική του ταχύτητα θα πρέπει να είναι πιο μεγάλη από την «πραγματική» του ταχύτητα (300.000 km/s), την ταχύτητα δηλαδή ως προς τον αιθέρα.
Αν πάλι μετρήσουμε την ταχύτητα του φωτός το οποίο απομακρύνεται από τη Γη με την ίδια κατεύθυνση διάδοσης με εκείνη της κίνησης της γης, η φαινομενική του ταχύτητα θα πρέπει να είναι μικρότερη από την πραγματική του ταχύτητα Τα σχετικά πειράματα που έγιναν προς το τέλος του 19ου αιώνα είχαν ως σκοπό να μετρήσουν την διαφορά των δυο τιμών και ήταν πρωτοποριακά. Παρόλα αυτά τα πειράματα ένα προς ένα γνώριζαν την αποτυχία. Η τιμή της ταχύτητας του φωτός που προέκυπτε από τις μετρήσεις ήταν ίδια με εκείνη των 300.000 km/s που είχε το φως εάν η γη ήταν ακίνητη ως προς τον αιθέρα.
Το ακριβέστερο από τα πειράματα αυτά έγινε από τον Michelson σε συνεργασία με τον Morley, το 1897. Και αυτό όμως έδειξε ότι η γη ήταν ακίνητη μέσα στον αιθέρα, αλλά η κίνηση της δενμπορούσε να αμφισβητηθεί. Το μοντέλο αιθέρας ήταν σε κρίση.
Το συμβολόμετρο του Michelson
To 1887, στις Η.Π.Α., οι A.A. Michelson (Μάικελσον 1852-1931) και E.W. Morley (Μόρλεϊ 1838-1923) σχεδίασαν και εκτέλεσαν ένα ιδιοφυές πείραμα για να μετρήσουν την ταχύτητα της Γης. Στο πείραμα αυτό έγινε προσπάθεια να μετρηθούν διαφορές στην ταχύτητα του φωτός που οφείλονται στην κίνηση της Γης.
Το πείραμα αυτό αποδείχτηκε επαναστατικό γιατί, πέρα από τις επιδιώξεις των εμπνευστών του, αποκάλυψε την παράξενη φύση του φωτός.
Η κεντρική ιδέα των Michelson - Morley ήταν ότι αν δυο δέσμες μονοχρωματικού φωτός συμβάλουν δημιουργούν ένα σύστημα κροσσών συμβολής. Αν με οποιονδήποτε τρόπο μεταβάλουμε τη διαφορά φάσης ανάμεσα στις δέσμες οι κροσσοί συμβολής θα εμφανισθούν μετατοπισμένοι. Τις θέσεις των κροσσών συμβολής και, κατ' επέκταση, τις ενδεχόμενες μετατοπίσεις τους μπορούμε να τις προσδιορίσουμε με μεγάλη ακρίβεια με τη βοήθεια ενός συμβολόμετρου. Το συμβολόμετρο του Michelson εκμεταλλεύεται τη συμβολή δυο φωτεινών κυμάτων για να επιτύχει εξαιρετικά ακριβείς μέτρησης δύο μηκών.
To 1887, στις Η.Π.Α., οι A.A. Michelson (Μάικελσον 1852-1931) και E.W. Morley (Μόρλεϊ 1838-1923) σχεδίασαν και εκτέλεσαν ένα ιδιοφυές πείραμα για να μετρήσουν την ταχύτητα της Γης. Στο πείραμα αυτό έγινε προσπάθεια να μετρηθούν διαφορές στην ταχύτητα του φωτός που οφείλονται στην κίνηση της Γης.
Το πείραμα αυτό αποδείχτηκε επαναστατικό γιατί, πέρα από τις επιδιώξεις των εμπνευστών του, αποκάλυψε την παράξενη φύση του φωτός.
Η κεντρική ιδέα των Michelson - Morley ήταν ότι αν δυο δέσμες μονοχρωματικού φωτός συμβάλουν δημιουργούν ένα σύστημα κροσσών συμβολής. Αν με οποιονδήποτε τρόπο μεταβάλουμε τη διαφορά φάσης ανάμεσα στις δέσμες οι κροσσοί συμβολής θα εμφανισθούν μετατοπισμένοι. Τις θέσεις των κροσσών συμβολής και, κατ' επέκταση, τις ενδεχόμενες μετατοπίσεις τους μπορούμε να τις προσδιορίσουμε με μεγάλη ακρίβεια με τη βοήθεια ενός συμβολόμετρου. Το συμβολόμετρο του Michelson εκμεταλλεύεται τη συμβολή δυο φωτεινών κυμάτων για να επιτύχει εξαιρετικά ακριβείς μέτρησης δύο μηκών.
Στο παραπάνω σχήμα φαίνονται τα βασικά στοιχεία του συμβολόμετρου. Το σχήμα δείχνει τη διαδρομή μιας ακτίνας από μια εκτεταμένη μονοχρωματικής πηγή φωτός. Αυτή η ακτίνα προσπίπτει σε γυάλινο πλακίδιο Μ. Η μία πλευρά αυτού του πλακιδίου έχει ένα λεπτό επίστρωμα αργύρου. Μέρος του φωτός (ακτίνα L1) ανακλάται από την επαργυρωμένη επιφάνεια προς το κάτοπτρο Μ1 και επιστρέφει μέσω του M προς το μάτι του παρατηρητή. Το υπόλοιπο του φωτός (ακτίνα ) περνά μέσω της επαργυρωμένης επιφάνειας και του πλακιδίου του αντισταθμιστή P και ανακλάται από το κάτοπτρο M2. Στη συνέχεια επιστρέφει μέσω του P και ανακλάται από την επαργυρωμένη επιφάνεια του M προς τον παρατηρητή. Το πλακίδιο του αντισταθμιστή αποκόπτεται από το ίδιο κομμάτι γυαλιού από το οποίο αποκόπτεται και το πλακίδιο M, έτσι το πάχος του είναι ακριβώς ίσο με το πάχος του M με ακρίβεια κλάσματος του μήκους κύματος. Ο σκοπός του είναι να εξασφαλίσει ότι οι ακτίνες 1 και 2 διέρχονται μέσω ίσων παχών γυαλιού. Όλη η συσκευή τοποθετείται σε πολύ στέρεο υπόβαθρο και διαθέτει ένα μικρόμετρο με κοχλία μεγάλης ακριβείας για να μετακινεί το κάτοπτρο Μ1.
Εάν οι διαδρομές L1 και L2 είναι ακριβώς ίσες και τα κάτοπτρα Μ1 και Μ2 είναι ακριβώς κάθετα, το φανταστικό είδωλο του Μ2 που σχηματίζεται εξ ανακλάσεως στην επαργυρωμένη επιφάνεια του πλακιδίου P συμπίπτει με το κάτοπτρο Μ1. Εάν τα L1 και L2 δεν είναι ακριβώς ίσα, το είδωλο του Μ1 είναι ελαφρά μετατοπισμένο σε σχέση με το Μ2. Eαν τα κάτοπτρα δεν είναι ακριβώς κάθετα, το είδωλο του Μ2 σχηματίζει μικρή γωνία με το Μ1. Τότε το κάτοπτρο Μ1 και το φανταστικό είδωλο του Μ2 παίζουν τους ίδιους ρόλους όπως οι δύο επιφάνειες ενός λεπτού υμενίου. Το πάχος του υμενίου μπορεί να μεταβάλλεται μετατοπίζοντας το κάτοπτρο Μ1.
Θα πάρουμε έτσι μια εικόνα συμβολής από φωτεινούς και σκοτεινούς κροσσούς που θυμίζουν του δακτυλίους του Νεύτωνα. Αν στο κέντρο υπάρχει σκοτεινός κροσσός οι δύο ακτίνες συμβάλλουν καταστρεπτικά. Εάν μετακινήσουμε αργά το κάτοπτρο Μ1, είτε προς τα εμπρός είτε προς τα πίσω κατά απόσταση λ/4, η διαφορά διαδρομής μεταβάλλεται κατά λ/2. Οι ακτίνες τώρα συμβάλλουν ενισχυτικά και στο κέντρο έχουμε φωτεινό κροσσό. Αν μετακινήσουμε επιπλέον το Μ1 κατά λ/4 θα έχουμε στο κέντρο σκοτεινό κροσσό κ.ο.κ. Για να προσδιορίσουμε λοιπόν με ακρίβεια το μήκος κύματος λ, αρκεί να μετρήσουμε των αριθμό εναλλαγών φωτεινών και σκοτεινών κροσσών για δεδομένη μετατόπιση του Μ1. Ισχύει και το αντίστροφο. Αν γνωρίζουμε το λ με ακρίβεια βρίσκουμε μήκη (μετατοπίσεις κατόπτρων) με ακρίβεια κλάσματος του λ.
Η συσκευή του συμβολόμετρου συνιστάται από δυο βραχίονες στα άκρα των
οποίων προσαρμόζονται κάτοπτρα Μ1 και Μ2. Φωτεινά κύματα από τη μονοχρωματική
πηγή S προσπίπτουν στο ημιδιαπέρατο κάτοπτρο Μ. Αυτό το κάτοπτρο χωρίζει την
πορεία τους και το ένα φτάνει στο κάτοπτρο Μ1, ενώ το άλλο ανακλάται και φτάνει στο
κάτοπτρο Μ2. Τα κάτοπτρα αυτά αντιστρέφουν την πορεία των κυμάτων προς το
κεντρικό κάτοπτρο Μ, από το οποίο μετά από άλλη μια ανάκλαση και διάδοση
εξέρχονται τελικά από το συμβολόμετρο. Κατά την έξοδο τους συμβάλουν είτε
ενισχυτικά είτε αναιρετικά. Υποθέστε ότι τα μήκη ΜΜ1 και ΜΜ2 διαφέρουν κατά d.
Τότε, ένα από τα κύματα πρέπει να διανύσει απόσταση μεγαλύτερη κατά 2d. H
συνθήκη για ενισχυτική συμβολή είναι:
2d= 0, λ, 2λ,
…
και για αναιρετική συμβολή είναι:
2d= 1/2λ, 3/2λ, 5/2λ,
…
Για να επιτευχθεί αυτή η συμβολή πρέπει τα κάτοπτρα Μ1 και Μ2 να είναι ευθυγραμμισμένα με μεγάλη ακρίβεια έτσι ώστε το είδωλο το Μ1, όπως φαίνεται από το Μ να είναι ακριβώς παράλληλο με το είδωλο του Μ2. Η ευθυγράμμιση επιτυγχάνεται με ρυθμιστικούς κοχλίες στο πίσω μέρος των κάτοπτρων.
Το κάτοπτρο Μ1 προσαρμόζεται συνήθως σε μια κινητή βάση έτσι ώστε να μπορεί
να μετατοπίζεται κατά μήκος τροχιάς με τη βοήθεια ενός πολύ προσεκτικά κατασκευασμένου κοχλία. Εάν το κάτοπτρο μετατοπίζεται αργά είτε προς τα μέσα είτε
προς τα έξω, η συμβολή των εξερχόμενων κυμάτων θα εναλλάσσεται μεταξύ ενισχυτικής και αναιρετικής κάθε φορά που το κάτοπτρο μετατοπίζεται κατά μισό μήκος κύματος-και η ένταση του εξερχόμενου κύματος να εναλλάσσεται μεταξύ μέγιστων και ελάχιστων, τα οποία φαίνονται ως φωτεινοί και σκοτεινοί κροσσοί.
Επομένως, η μετατόπιση του κάτοπτρου μπορεί να μετρηθεί με πολύ μεγάλη ακρίβεια
με μέτρηση του αριθμού των κροσσών και κλάσματος κροσσού. Αυτή η μέτρηση
εκφράζει τη μετατόπιση συναρτήσει του μήκους κύματος.
Τελευταίου τύπου συμβολόμετρα που χρησιμοποιούνται στη μετρολογία είναι σχεδιασμένα να μετράνε τον αριθμό των κροσσών αυτομάτως με μια φωτοηλεκτρική συσκευή. Αυτά τα συμβολόμετρα έχουν την ικανότητα να μετράνε 19.000 κροσσούς ανά δευτερόλεπτο και το κάτοπτρο τους έχει την ικανότητα να διανύει απόσταση ως ένα μέτρο. Τα συμβολόμετρα έπαιξαν σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της εξάρτησης της ταχύτητας του φωτός από την ταχύτητα της Γης. Αυτός ο έλεγχος είναι το περίφημο πείραμα των Μίχελσον και Μόρλεϊ, το οποίο εκτελέστηκε για πρώτη φορά το 1881 και απέκτησε σημαντική σπουδαιότητα στη θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας. Η αρχή στην οποία βασίζεται αυτό το πείραμα έχει ως εξής: εάν το φως πράγματι διαδιδόταν μέσα στο ενδοπλανητικό «μέσο» κατά τρόπο ανάλογο με τη διάδοση του ήχου στον αέρα, θα περιμέναμε ότι η κίνηση της Γης προς ή από μια πηγή φωτός, θα επηρέαζε την ταχύτητα του φωτός ως προς την Γη, ακριβώς όπως η κίνηση ενός τρένου προς ή από μια πηγή ήχου, επηρεάζει την ταχύτητα του ήχου ως προς το τρένο.
Μια τέτοια μεταβολή της ταχύτητας του φωτός θα μπορούσε να ανιχνευθεί με ένα συμβολόμετρο, αν προσανατολιστεί ο ένα βραχίονας παράλληλα προς την διεύθυνση κίνησης της Γης και ο άλλος βραχίονας καθέτως προς αυτήν τη διεύθυνση. Μια διαφορά των ταχυτήτων c του φωτός κατά μήκος των βραχιόνων θα προκαλούσε διαφορά στα αντίστοιχα μήκη κύματος (λ=2π/ω) και θα άλλαζε τις συνθήκες και για τους φωτεινούς και για τους σκοτεινούς κροσσούς. Ο ευκολότερος τρόπος για να ανιχνευθεί η διαφορά στη ταχύτητα είναι η περιστροφή του συμβολόμετρου έτσι ώστε ο βραχίονας που είναι παράλληλος με τη διεύθυνση της κίνησης της Γης να γίνει κάθετος και αντίστροφος. Αν οι ταχύτητες ήταν διαφορετικές στις δυο διευθύνσεις, η περιστροφή αυτή θα μετατόπιζε τους κροσσούς και από φωτεινούς θα τους έκανε σκοτεινούς και αντίστροφους.
Ο Μίκελσον και ο Μόρλεϊ βρήκαν ότι δεν υπάρχει αισθητή μετατόπιση των κροσσών, τουλάχιστον όση θα μπορούσε να διαπιστωθεί με την ακρίβεια της πειραματικής τους διάταξης. Αφού έλαβαν υπόψη τα δυνατά πειραματικά σφάλματα, υπολόγισαν ότι η επίδραση της Γης στην ταχύτητα του φωτός ήταν το πολύ 5 km/s. Η τιμή αυτή είναι πολύ μικρότερη από την ταχύτητα της Γης γύρο από τον Ήλιο(-30km/s) και το πείραμα απέδειξε παρά κάθε λογικής αμφιβολίας ότι η διάδοση του φωτός στο χώρο δεν είναι ανάλογο με τη διάδοση του ήχου στον αέρα.
οποίων προσαρμόζονται κάτοπτρα Μ1 και Μ2. Φωτεινά κύματα από τη μονοχρωματική
πηγή S προσπίπτουν στο ημιδιαπέρατο κάτοπτρο Μ. Αυτό το κάτοπτρο χωρίζει την
πορεία τους και το ένα φτάνει στο κάτοπτρο Μ1, ενώ το άλλο ανακλάται και φτάνει στο
κάτοπτρο Μ2. Τα κάτοπτρα αυτά αντιστρέφουν την πορεία των κυμάτων προς το
κεντρικό κάτοπτρο Μ, από το οποίο μετά από άλλη μια ανάκλαση και διάδοση
εξέρχονται τελικά από το συμβολόμετρο. Κατά την έξοδο τους συμβάλουν είτε
ενισχυτικά είτε αναιρετικά. Υποθέστε ότι τα μήκη ΜΜ1 και ΜΜ2 διαφέρουν κατά d.
Τότε, ένα από τα κύματα πρέπει να διανύσει απόσταση μεγαλύτερη κατά 2d. H
συνθήκη για ενισχυτική συμβολή είναι:
2d= 0, λ, 2λ,
…
και για αναιρετική συμβολή είναι:
2d= 1/2λ, 3/2λ, 5/2λ,
…
Για να επιτευχθεί αυτή η συμβολή πρέπει τα κάτοπτρα Μ1 και Μ2 να είναι ευθυγραμμισμένα με μεγάλη ακρίβεια έτσι ώστε το είδωλο το Μ1, όπως φαίνεται από το Μ να είναι ακριβώς παράλληλο με το είδωλο του Μ2. Η ευθυγράμμιση επιτυγχάνεται με ρυθμιστικούς κοχλίες στο πίσω μέρος των κάτοπτρων.
Το κάτοπτρο Μ1 προσαρμόζεται συνήθως σε μια κινητή βάση έτσι ώστε να μπορεί
να μετατοπίζεται κατά μήκος τροχιάς με τη βοήθεια ενός πολύ προσεκτικά κατασκευασμένου κοχλία. Εάν το κάτοπτρο μετατοπίζεται αργά είτε προς τα μέσα είτε
προς τα έξω, η συμβολή των εξερχόμενων κυμάτων θα εναλλάσσεται μεταξύ ενισχυτικής και αναιρετικής κάθε φορά που το κάτοπτρο μετατοπίζεται κατά μισό μήκος κύματος-και η ένταση του εξερχόμενου κύματος να εναλλάσσεται μεταξύ μέγιστων και ελάχιστων, τα οποία φαίνονται ως φωτεινοί και σκοτεινοί κροσσοί.
Επομένως, η μετατόπιση του κάτοπτρου μπορεί να μετρηθεί με πολύ μεγάλη ακρίβεια
με μέτρηση του αριθμού των κροσσών και κλάσματος κροσσού. Αυτή η μέτρηση
εκφράζει τη μετατόπιση συναρτήσει του μήκους κύματος.
Τελευταίου τύπου συμβολόμετρα που χρησιμοποιούνται στη μετρολογία είναι σχεδιασμένα να μετράνε τον αριθμό των κροσσών αυτομάτως με μια φωτοηλεκτρική συσκευή. Αυτά τα συμβολόμετρα έχουν την ικανότητα να μετράνε 19.000 κροσσούς ανά δευτερόλεπτο και το κάτοπτρο τους έχει την ικανότητα να διανύει απόσταση ως ένα μέτρο. Τα συμβολόμετρα έπαιξαν σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της εξάρτησης της ταχύτητας του φωτός από την ταχύτητα της Γης. Αυτός ο έλεγχος είναι το περίφημο πείραμα των Μίχελσον και Μόρλεϊ, το οποίο εκτελέστηκε για πρώτη φορά το 1881 και απέκτησε σημαντική σπουδαιότητα στη θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας. Η αρχή στην οποία βασίζεται αυτό το πείραμα έχει ως εξής: εάν το φως πράγματι διαδιδόταν μέσα στο ενδοπλανητικό «μέσο» κατά τρόπο ανάλογο με τη διάδοση του ήχου στον αέρα, θα περιμέναμε ότι η κίνηση της Γης προς ή από μια πηγή φωτός, θα επηρέαζε την ταχύτητα του φωτός ως προς την Γη, ακριβώς όπως η κίνηση ενός τρένου προς ή από μια πηγή ήχου, επηρεάζει την ταχύτητα του ήχου ως προς το τρένο.
Μια τέτοια μεταβολή της ταχύτητας του φωτός θα μπορούσε να ανιχνευθεί με ένα συμβολόμετρο, αν προσανατολιστεί ο ένα βραχίονας παράλληλα προς την διεύθυνση κίνησης της Γης και ο άλλος βραχίονας καθέτως προς αυτήν τη διεύθυνση. Μια διαφορά των ταχυτήτων c του φωτός κατά μήκος των βραχιόνων θα προκαλούσε διαφορά στα αντίστοιχα μήκη κύματος (λ=2π/ω) και θα άλλαζε τις συνθήκες και για τους φωτεινούς και για τους σκοτεινούς κροσσούς. Ο ευκολότερος τρόπος για να ανιχνευθεί η διαφορά στη ταχύτητα είναι η περιστροφή του συμβολόμετρου έτσι ώστε ο βραχίονας που είναι παράλληλος με τη διεύθυνση της κίνησης της Γης να γίνει κάθετος και αντίστροφος. Αν οι ταχύτητες ήταν διαφορετικές στις δυο διευθύνσεις, η περιστροφή αυτή θα μετατόπιζε τους κροσσούς και από φωτεινούς θα τους έκανε σκοτεινούς και αντίστροφους.
Ο Μίκελσον και ο Μόρλεϊ βρήκαν ότι δεν υπάρχει αισθητή μετατόπιση των κροσσών, τουλάχιστον όση θα μπορούσε να διαπιστωθεί με την ακρίβεια της πειραματικής τους διάταξης. Αφού έλαβαν υπόψη τα δυνατά πειραματικά σφάλματα, υπολόγισαν ότι η επίδραση της Γης στην ταχύτητα του φωτός ήταν το πολύ 5 km/s. Η τιμή αυτή είναι πολύ μικρότερη από την ταχύτητα της Γης γύρο από τον Ήλιο(-30km/s) και το πείραμα απέδειξε παρά κάθε λογικής αμφιβολίας ότι η διάδοση του φωτός στο χώρο δεν είναι ανάλογο με τη διάδοση του ήχου στον αέρα.
Ο
ΠΑΝΤΑΧΟΥ ΠΑΡΩΝ ΑΙΘΗΡ - STORM GLASS.
Στις
αρχές του
1800, ο ναύαρχος του Αγγλικού Βασιλικού Ναυτικού και συνιδρυτής της Βρετανικής Μετεωρολογικής Εταιρείας, Fitz Roy, εκλήθει απο το Ναυτικό να γνωμοδοτήσει για τα ερμητικά υάλινα βαρόμετρα κρυσταλλικών ουσιών και την αξιοπιστία τους. Τα βαρόμετρα αυτα, αποκαλούντο και αποκαλούνται «Storm-Glass» και επωλούντο στις λαϊκές αγορές κατω απο το Big Ben ηδη απο τον 17o αιώνα. Ουδείς εγνώριζε το παραμικρό για την κατασκευαστική τους προέλευση αλλά και τις αρχές λειτουργίας των και συνεπώς ο ναύαρχος εκκινούσε απο το μηδέν.
Ο ναύαρχος ξεκινώντας για μια απλή μελέτη των συσκευών αυτών, κατέληξε σε μια εκτεταμένη και αναλυτική πραγματεία για το είδος αυτό των βαρομέτρων. Κατέληξε στο συμπέρασμα, μετά απο πειραματισμούς πολλών μηνών, οτι δεν υπάρχει καμμιά γνωστή Φυσική αρχή ή διαδικασία, με βάση την οποία μπορεί να ερμηνευθεί η λειτουργία του Βαρόμετρου αυτού.
Ο ναύαρχος ξεκινώντας για μια απλή μελέτη των συσκευών αυτών, κατέληξε σε μια εκτεταμένη και αναλυτική πραγματεία για το είδος αυτό των βαρομέτρων. Κατέληξε στο συμπέρασμα, μετά απο πειραματισμούς πολλών μηνών, οτι δεν υπάρχει καμμιά γνωστή Φυσική αρχή ή διαδικασία, με βάση την οποία μπορεί να ερμηνευθεί η λειτουργία του Βαρόμετρου αυτού.
Το βαρομετρο αποτελειται απο ενα απολυτως σφραγισμενο υαλινο σωληνα , ο οποιος περιεχει ενα μιγμα ουσιων που παρουσιαζουν εξαιρετικη ευαισθησια στις αλλαγες των ατμοσφαιρικων συνθηκων και μαλιστα ωρες ή και μερες πριν αυτες λαβουν χωρα. Το μυστηριο για την παραδοσιακη επιστημη εγκειται στο γεγονος οτι αφου δεν υπαρχει καμμια ειδους αλληλεπιδραση των ουσιων με το περιβαλλον και επισης καμμια συσχετιση με την θερμοκρασια, ή την φωτεινοτητα, ή τις ηλεκτρομαγνητικες συνθηκες οπως εδειξαν τα εκτεταμενα πειραματα που συστηματικα γινονται μεχρι σημερα, πως τοτε ειναι δυνατον να συμβαινουν οι αλλαγες των καταστασεων των ουσιων μεσα στον υαλινο σφραγισμενο σωληνα. Εξ’ αλλου, οπως ο οποιοσδηποτε μπορει να καταλαβει μελετωντας τις ουσιες που περιεχουν, τα βαρομετρα αυτα δεν μπορει παρα να ειναι σφραγισμενα κατα τροπο απολυτο, διοτι σε αντιθετη περιπτωση, λογω πτητικοτητας των ουσιων που περιεχουν θα εκαθισταντο ανενεργα.
Ο καθηγητης των
ΤΕΙ, Φυσικος Δρ. Παναγιωτης Παππας, ερευνησε το θεμα και μαλιστα βρηκε τετοια
βαρομετρα να πουλιουνται στην Ολλανδια. Μας μετεφερε αρκετες πληροφοριες γυρω
απο αυτα και με την ερευνα που καναμε, βρηκαμε οτι και σε αλλα μερη του κοσμου
κατασκευαζουν και πωλουν και σημερα συστηματικα τετοια βαρομετρα. Διαπιστωσαμε
επισης και το ποσο απλο ειναι να κατασκευασει καποιος ενα τετοιο
βαρομετρο.
Πιθανοτερες αιτιες
λειτουργιας του Storm Glass, φαίνεται ότι είτε είναι α) Ο αιθερας,
που ακομα επισημα η Φυσικη απορριπτει, οπου περιλαμβανεται και η δραση εξ’
αποστασεως, μεσω μεταβιβασης κβαντικης πληροφοριας, οπως πολλα συγχρονα
πειραματα Κβαντικης δειχνουν (π.χ. Aspect). β) Ηλεκτρομαγνητικες διαταραχες της
ατμοσφαιρας, που συμβαινουν στον τοπο αλλαγης του καιρου και μεταδιδονται με
καποιο τροπο, αγνωστο ακομα στην mainstream μετεωρολογια, στον χωρο προς
την κατευθυνση εξελιξης τους, οποτε μια ή δυο μερες πριν φτασουν τα
φαινομενα, το Storm Glass τα εχει "διαβασει".
Ειδικα για τον αιθερα, η συγχρονη Φυσικη θα
πρεπει να απαντησει γιατι εχει εξαφανιστει και δεν διδασκεται οπουδηποτε, η
θεωρια του Stokes για τον αιθερα. Ο γνωστος θεμελιωτης των ποιοτικων και
ποσοτικων διαστασεων των στροβιλων πεδιων, εχτισε ενα πληρες μαθηματικο μοντελο,
το οποιο μεχρι και σημερα ειναι το βασικο εργαλειο των Φυσικων για την μελετη
των "στροβιλων πεδιων"
. Ειχε ομως
στηριξει ολη αυτην την αναλυση στο γεγονος οτι ο αιθερας υπαρχει, οτι το
καθε
σωμα εχει τον δικο του αιθερα και οτι ενα σωμα σε μεταφορικη κινηση
συμπαρασυρει τον αιθερα του, ενω ενα σωμα σε
περιστροφη παρουσιαζει, αναλογα
με την αποσταση απο την επιφανεια του, κλιμακωτη συμπαρασυρση του
αιθερα του. Ο Maxwell
επισης, ο θεμελιωτης του συγχρονου Ηλεκτρομαγνητισμου, ειναι γνωστο οτι
στηριξε ολοκληρο το μαθηματικο επικοδομημα που κατασκευασε για την
ποσοτικη περιγραφη του,
επανω στην παραδοχη του αιθερα. Εαν αυτο δεν το
ειχαν αποκρυψει, οι ιεροφαντες του Αγγλο-Σαξωνικου επιστημονικου
εγκατεστημενου, τοτε το πειραμα Michelson-Morley
δεν θα ερμηνευοταν ως η αποδειξη της μη υπαρξης αιθερα, αλλα ως η
αποδειξη
οτι πραγματικα η Γη συμπαρασυρει τον αιθερα της στην διαστημικη πορεια
της και
οτι ως ετσι, δεν κινειται μεσα σε καποιο μεσο-αιθερα. Ενεκα της
εσφαλμενης αυτης
ερμηνειας του πειραματος και με δεδομενο οτι οτι ο Lorentz ειχε
ωφελιμιστικα
επιλεξει την εκδοχη Fresnel για τον αιθερα, οτι δηλαδη ειναι παντου και
ακινητος
και ολα κινουνται μεσα του - μια καθαρα Νευτωνια αντιληψη - ηρθε
στην συνεχεια ο Einstein και επεβαλε στην ανθρωποτητα μια καθολικα
εκλογη
εκδοχη της πραγματικοτητας, κατω απο τους τιτλους "θεωριες
σχετικοτητας", οι οποιες σημερα σταδιακα αποκαθηλωνονται. Συστηματικα
δε, εχουν αποκρυβει και
σκοπιμα απαξιωθει, χωρις την χρηση καμμιας απολυτως επιστημονικης
μεθοδου, τα
πολυετη και επιτυχη πειραματα του Dayton Miller στο παρατηρητηριο του
ορους
WILSON, οπου απεδειξε περαν καθε αμβιβολιας και πειραματικου σφαλματος
οτι ο
αιθερας συμπαρασυρεται απο την κινηση της Γης. Πληρης εξηγηση και
αναλυση αυτης
της επιστημονικης αληθειας,
υπαρχει σε αυτην εδω την πληρη αναφορα.
Επιστρεφοντας στο Storm-Glass, να πουμε, οτι εαν ολα τα παραπανω που αναφερθηκαν
γι' αυτο και τις ιδιοτητες του φαινονται περιεργα, τοτε δεν
εχετε παρα να αγοραστε απο μια αποθηκη χημικων τις εξης ουσιες:
- 2.5 γραμμαρια KNO3
- 2.5 γραμμαρια νησαντιρι ή NH4Cl
- 33 mili-λιτρα απεσταγμενο νερο, απο φαρμακειο
- 40 mili-λιτρα αιθανολης C2H6O, απο φαρμακειο
- και 10 γραμμαρια Φυσικης Καμφορας, απο φαρμακειο η αποθηκη χημικων
Παρτε
στην συνεχεια ενα γυαλινο σωληνα, δοκιμαστικο ή αλλο, και αφου διαλυσετε καλα το
ΝΗ4Cl και το ΚΝΟ3 στο απεσταγμενο νερο, προσθεστε το,
σιγα-σιγα με ταυτοχρονη χαλαρη αναδευση, στο χλιαρο διαλυμα που
εχετε προετοιμασει σε χαμηλα ζεστο περιβαλλον, απο την διαλυση της καμφορας
μεσα στην αιθανολη. Το τελικο διαλυμα το χυνετε στον υαλινο σωληνα και
στην συνεχεια τον σφραγιζετε με φελλο και περιλουζοντας τον με κερι, ή
πισσα ή κολλα, ωστε να ειναι αεροστεγως κλεισμενος.
Εχετε
πλεον ενα πολυ αξιοπιστο και ακριβες οργανο για την προβλεψη και την εκτιμηση
των καιρικων φαινομενων. Τοσο καλο, που ο ναυαρχος Fitz Roy ειχε
εκδοσει και σχετικους πινακες για τους ναυτικους και τους γεωργους που αναλογα
με την κατασταση του μιγματος μεσα στον σωληνα μπορουσαν να προγραμματισουν
ακριβως τα ταξιδια τους και τις δουλειες τους
Οι
ενδειξεις μεσα στον σωληνα, απο τελειως καθαρο διαλυμα εως διαλυμα με κουκιδες,
με νιφαδες, με κρυσταλλους, με διαβαθμισεις θολουρας, με αλλαγη εντασης του χρωματος
του λευκου των κρυσταλλων, ή και συνδυασμο ολων των παραπανω, μας πληροφορουν
για εντασεις και κατευθυνσεις του αερα, της νεφωσης, της βροχης, της
ομιχλης, για θυελα, για καταιγιδα, για χιονι, παγωνια και ολων των ειδων τα
ενδιαμεσα καιρικα σταδια, φαινομενα και καταστασεις, καθως επισης και για την
διαρκεια τους.
ΕΠΙΣΗΣ, το υψος της στηλης που οι κρυσταλλοι δημιουργουν
μεσα στο διαφανες υγρο που φιλοξενουνται, ειναι μιας πρωτης ταξεως ενδειξη για
προβλεψη μιας ή δυο ημερων πριν, της αλλαγης του καιρου. Σε βαθμονομημενη διαταξη
με υποδιαιρεσεις εκατοστομετρων, ειναι αρκετα ευκολο να εκτιμησουμε τις
αλλαγες.
Απιστευτο, αλλά ομως περα για περα αληθινο παρ’ ολο
που δεν διδασκεται πουθενα, σε οποιοδηποτε επιπεδο εκπαιδευσης, σε
οποιαδηποτε
χωρα.
Η χημικος Δρ. Anne Marie Helmenstine, σε ενα απο τα περισσοτερο εγκυρα on-line site
(δικτυακους τοπους) Χημειας, δηλωνει ξεκαθαρα οτι εξηγηση για το φαινομενο δεν
υπαρχει. Καποιες προσπαθειες εχουν γινει μονο, ανεπιτυχεις βεβαιως, να εξηγηθει
μεσω κβαντικων πεδιων και κβαντικων τουνελ. Νατος παλι ο Κβαντικος Αιθερας του Paul Davis και των συγχρονων φυσικων.
Ουσιαστικα το βαρομετρο Fitz Roy ή Storm-Glass, ειναι και θα παραμεινει μια απο τις πολλες καταστασεις και
φαινομενα που οχι μονο μαρτυρουν την υπαρξη μιας καθολικα αλλοιωτικης Φυσικης Πραγματικοτητας αλλα
και που επιβαλλουν σε ολους μας την διαρκη επαγρυπνηση και
ενημερωση για ολα τα ζητηματα που το παγκοσμιοποιημενο «εγκατεστημενο» της επιστημης επιμελως στερει
απο τον ανθρωπο, επιτεινοντας ετσι την αγνοια του και
αρα την δουλεία του σε αυτό.