La théorie des cordes et la recherche de l'éther

Ici vous avez seulement un aperçu de la relativité - l'aperçu nécessaire pour comprendre la théorie des cordes. Cet article explique comment le modèle de l'éther n'a pas réussi à égaler les résultats expérimentaux et comment Einstein introduit la relativité restreinte pour résoudre le problème.

Dans la dernière partie du 19ème siècle, les physiciens ont été la recherche de la mystérieuse éther - le moyen qu'ils croyaient existait pour les ondes lumineuses à travers des vagues. Leur incapacité à découvrir cet éther, malgré de bonnes expériences, était frustrant, pour dire le moins. Leur échec a ouvert la voie pour l'explication d'Einstein, sous la forme de la théorie de la relativité.

Waves ont dû passer à travers un milieu, une substance qui a effectivement fait l'ondulation. Les ondes lumineuses traversent “ espace vide ” d'un vide (un espace sans air ou d'autres matières régulière), de sorte que les physiciens avaient prédit un éther lumineux qui doit exister partout et être une sorte de substance que les scientifiques avaient jamais rencontré avant.

Certaines choses pourraient être prédits à propos de l'éther, cependant. Par exemple, si il y avait un moyen pour la lumière, la lumière se déplaçait à travers elle, comme un nageur se déplaçant à travers l'eau. Et, comme un nageur, la lumière doit voyager un peu plus vite en allant dans le même sens que le courant que lorsque le nageur tente d'aller contre le courant de l'eau de l'eau.

Cela ne signifie pas que l'éther lui-même était en mouvement. Même si l'éther était complètement immobile, la Terre se déplaçait au sein de l'éther, qui est effectivement la même chose. Si vous vous promenez à travers un corps encore de l'eau, il se sent fondamentalement la même, comme si vous marchiez en place et l'eau coulait autour de vous.

Les physiciens ont voulu construire une expérience basée sur ce concept qui permettrait de tester si la lumière a voyagé des vitesses différentes dans des directions différentes. Ce genre de variation serait soutenir l'idée que la lumière se déplaçait à travers un milieu éther.

En 1881, Albert Michelson créé physicien un périphérique appelé interféromètre conçu pour faire exactement cela. Avec l'aide de son collègue Edward Morley, il a amélioré la conception et la précision de l'appareil en 1887. L'interféromètre de Michelson et Morley est montré dans la figure.

Les miroirs de l'interféromètre utilisé qui étaient seulement partiellement réfléchissante, donc ils laissent passer la moitié de la lumière à travers et reflétaient la moitié de la lumière. L'interféromètre réglé ces miroirs à un angle, diviser un seul faisceau de lumière de sorte qu'il a fini par voyager deux chemins différents. Les chemins parcourus perpendiculaire à l'autre, mais a fini par frapper le même écran.

En 1887, Michelson et Morley ont mené une série de tests avec l'amélioration de l'interféromètre pour découvrir l'éther. Ils pensaient que la lumière se déplaçant le long d'un de ces chemins devrait être légèrement plus rapide que la lumière se déplaçant le long de l'autre voie, parce que l'un d'entre eux serait aller contre ou avec de l'éther, et l'autre chemin serait perpendiculaire à l'éther.

Lorsque la lumière frappe l'écran, chaque faisceau aurait parcouru la même distance exacte. Si l'on avait parcouru une vitesse légèrement différente, les deux faisceaux seraient légèrement hors de phase les uns avec les autres, ce qui montrerait des motifs d'interférence d'onde distinctives - bandes claires et sombres apparaîtraient - sur l'écran.

Peu importe combien de fois Michelson et Morley ont mené l'expérience, ils ont jamais trouvé cette différence de vitesse pour les deux faisceaux lumineux. Ils trouvent toujours la même vitesse d'environ 670 millions miles par heure, indépendamment de la direction de la lumière a voyagé.

Les physiciens n'a pas rejeté immédiatement la modélisation de l'éther à la place qu'ils (y compris Michelson et Morley) jugé une expérience ratée, même si elle devrait ont travaillé il y avait eu un éther. En 1900, lorsque Lord Kelvin a donné son “ deux nuages ​​sombres ” discours, 13 ans avait passé sans être en mesure de détecter le mouvement de l'éther, mais il était toujours supposé que l'éther existait.

Parfois, les scientifiques sont réticents à renoncer à une théorie qu'ils ont consacré des années à, même si la preuve se retourne contre eux - quelque chose que les détracteurs de la théorie des cordes croient peut se passer en ce moment dans la communauté de la physique théorique.