L'expérience de Michelson et Morley
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La mort de l'hypothèse de l'ether a été, après le refus injustifié de l'ether entraîné, l'expérience de Michelson et Morley. L'ether entraîné déjà rejeté, la seule ether jugée possible était l'ether absolu. La science ne voyait que des possibilités dans l'ether absolu ; un ether qui n'est influencé par rien.
Toute lumière, quelle qu’en soit la source et la direction, doit se déplacer dans l’éther absolu indépendamment de la source. Le problème était de prouver l’existence de l’éther absolu. À l’époque, c’était une tâche très difficile parce que la vitesse de la lumière est si immense. Michelson a toutefois conçu une expérience qui rendait possible de détecter cet éther au moyen de la vitesse orbitale de la Terre autour du Soleil. Le principe de la méthode Michelson‑Morley est le même que l’expérience de Fizeau. La différence est mesurée au moyen du déplacement des lignes du motif d’interférence. La différence de temps ou de distance parcourue par la lumière est mesurée dans les lignes d’interférence. La différence entre l’extinction ou le renforcement des lignes d’interférence est de 1/40 du millième de mètre.
La Terre se déplace sur une orbite elliptique autour du Soleil à une vitesse de plus de 100 000 km/h. Cette vitesse très élevée n’est réalisable d’aucune autre manière sur Terre, car il n’est pas possible d’accélérer une expérience à une telle vitesse, et cette vitesse ne représente encore que 1/10 000 de la vitesse de la lumière.
Un observateur sur Terre ne peut jamais être au repos avec l'éther absolu pendant toute l'année où la Terre orbite autour du Soleil. Michelson a eu la brillante idée qu'il ne serait pas nécessaire de mesurer la modification du motif d'interférence pendant toute l'année pour savoir si cela était le cas. Il a souligné que l'équipement n'avait besoin d'être tourné que de 360 degrés pour obtenir des résultats. Ainsi la source de lumière ne peut jamais être au repos avec l'éther pendant toute la rotation de 360 degrés. Lorsqu'il existe un éther absolu, non influencé par quoi que ce soit, la précision de l'expérience serait suffisante pour déterminer l'existence de l'éther absolu.
Le temps nécessaire pour que la lumière se déplace perpendiculairement opposé à l’éther serait t1. Pour que le faisceau lumineux se déplace avec ou contre l’éther est t2 (figure 7).
Le décalage théorique de la ligne devrait être :
Avec λ la longueur d'onde de la lumière, v la vitesse opposée à l'éther et L la longueur du trajet avec et contre l'éther. Seulement s'il n’y a pas d’éther absolu le décalage spectral est nul, car nous avons auparavant argumenté que si l’éther absolu existait la Terre se déplaçant autour du Soleil devait également se déplacer par rapport à l’éther absolu et donc induire le décalage spectral théorique.
En 1881 Michelson a mené cette expérience lui‑même pour la première fois. Cependant, la précision n’était pas suffisante pour prouver sans doute qu’il n’existait pas d’éther absolu. En 1887 Michelson a répété la mesure avec Morley avec beaucoup plus de précision. Le décalage, avec un éther absolu, aurait dû être de 0,40 traits. Le décalage mesuré n’était que de 0,01 trait.
Figure 7. L’expérience de Michelson et Morley.
De nombreux autres ont reproduit la même expérience par la suite et ont toujours obtenu le même résultat : seule une petite fraction du décalage théorique a été mesurée. La conclusion était, sans aucun doute :
L’expérience de Michelson et Morley n’a fourni aucune preuve expérimentale de l’existence de l’éther absolu. Le rejet de l’hypothèse d’éther absolu semble être correct.
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