Das Experiment von Michelson und Morley
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Der Untergang der Äther‑Hypothese war, nach der unberechtigten Ablehnung des gezogenen Äthers, das Experiment von Michelson und Morley. Da der gezogene Äther bereits verworfen war, war der einzige denkbare Äther der absolute Äther. Die Wissenschaft sah im absoluten Äther nur Möglichkeiten; ein Äther, der von nichts beeinflusst wird.
Alle Lichtstrahlen, aus irgendeiner Quelle in beliebiger Richtung, müssen im absoluten Äther unabhängig von der Quelle bewegt werden. Das Problem war, die Existenz des absoluten Äthers zu beweisen. Damals war dies eine sehr schwierige Aufgabe, weil die Lichtgeschwindigkeit so enorm ist. Michelson entwickelte jedoch ein Experiment, das es ermöglichte, diesen Äther mittels der Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne nachzuweisen. Das Prinzip der Methode Michelson und Morley ist dasselbe wie das Fizeau‑Experiment. Der Unterschied wird gemessen mittels der Verschiebung der Interferenzlinien. Der Unterschied in Zeit oder zurückgelegter Strecke des Lichts wird in Interferenzlinien gemessen. Der Unterschied zwischen ausgelöschten oder verstärkten Interferenzlinien beträgt 1/40 Millionstel Meter.
Die Erde bewegt sich in einer elliptischen Umlaufbahn um die Sonne mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100.000 km/h. Diese sehr hohe Geschwindigkeit ist auf der Erde anderweitig nicht erreichbar, weil es keine Möglichkeit gibt, ein Experiment auf eine so hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen, und diese Geschwindigkeit ist dennoch nur 1/10 000 der Lichtgeschwindigkeit.
Ein Beobachter auf der Erde kann niemals das absolute ether während des gesamten Jahres, in dem die Erde die Sonne umkreist, ruhend sein. Michelson hatte die brillante Idee, dass man nicht das Ändern des Interferenzmusters über das ganze Jahr messen müsste, um zu prüfen, ob das der Fall sei. Er stellte fest, dass die Apparatur nur um 360 Grad gedreht werden müsse, um Ergebnisse zu erhalten. Dann kann die Lichtquelle während der 360‑Grad‑Drehung niemals gleichzeitig mit dem ether ruhen. Wenn es ein absolutes ether gäbe, das von nichts beeinflusst wird, wäre die Genauigkeit des Experiments ausreichend, um die Existenz eines absoluten ether zu bestimmen.
Die für das Licht erforderliche Zeit, um rechtwinklig entgegen dem ether zu reisen, wäre t1. Für den Lichtstrahl, der mit oder gegen den ether reist, ist t2 (Abbildung 7).
Die theoretische Linienverschiebung sollte sein:
Mit λ der Wellenlänge des Lichts, v die Geschwindigkeit entgegen dem Ether und L die Länge des Weges mit und gegen den Ether. Nur wenn es keinen absoluten Ether gibt, ist die Linienverschiebung Null, weil wir zuvor argumentiert haben, dass wenn der absolute Ether existierte, die Erde, die sich um die Sonne bewegt, sich ebenfalls relativ zum absoluten Ether bewegen müsste und dadurch die theoretische Linienverschiebung erzeugt würde.
1881 führte Michelson dieses Experiment zum ersten Mal selbst durch. Die Genauigkeit war jedoch nicht ausreichend, um zweifelsfrei zu beweisen, dass es keinen absoluten ether gab. 1887 wiederholte Michelson die Messung zusammen mit Morley mit viel größerer Genauigkeit. Die Verschiebung bei absolutem ether sollte 0,40 Linien betragen. Die gemessene Verschiebung betrug nur 0,01 Linien.
Abbildung 7. Das Experiment von Michelson und Morley.
Viele andere führten das gleiche Experiment später durch und stets mit demselben Ergebnis, dass nur ein kleiner Bruchteil der theoretischen Verschiebung gemessen wurde. Die Schlussfolgerung war, ohne Zweifel:
Das Michelson‑Morley‑Experiment lieferte keinen experimentellen Nachweis für die Existenz des absoluten Äthers. Die Ablehnung der Hypothese des absoluten Äthers scheint korrekt zu sein.
Nächstes Kapitel: Aber was jetzt?!
