3. Измерение скорости света при движении приемника относительно источника
Чтобы проверить, подчиняется ли скорость света классическому закону сложения скоростей, проведем анализ планируемого эксперимента.
На рис. 1 уберем наблюдателя и модулированному зубчатым колесом свету предоставим возможность распространяться далее. Поток света от источника И становится прерывистым, модулированным, а его скорость в вакууме остается прежней (рис. 2).
Рис. 2
Часть модулированного потока света назовем звеном λ, где а — отрезок потока света, б — расстояние между соседними отрезками светового потока.
Длина звена λ равна L. Интервал времени прохождения звена λ через измерительную установку равен Т.
Теперь еще раз измерим скорость модулированного потока света от источника И таким же способом, как на рис. 1, но другой измерительной установкой, которую вместе с наблюдателем поместим на двигающуюся в случае необходимости платформу (рис. 3).
Рис. 3
Обозначения на рис. 3 те же, что и на рис. 1, но для источника на платформе и звеньев света от него — со штрихом.
Первое измерение проводится при неподвижной платформе. Скорости света от источников И и И' равны между собой, λ = λ' и оба источника видны наблюдателю при той же частоте вращения модулятора ω1, что и в предыдущем опыте, только для источника И должна быть соответствующая синхронизация по фазе.
Второе измерение проводится при движении платформы от источника И со скоростью v, третье — при движении с той же скоростью платформы к источнику И.
Во втором и третьем измерениях по принципу относительности Галилея, согласно которому никакими опытами невозможно определить внутри изолированной системы движется ли система равномерно и прямолинейно или покоится, для источника И' ничего не меняется и свет от него должен быть виден наблюдателю по-прежнему.
Если же неподвижный источник И во втором и третьем измерениях на движущейся платформе тоже будет виден наблюдателю так же, как и в первом измерении, то мы получим экспериментальное подтверждение истинности постулата c = const.
Но если движение света подчиняется классическому закону сложения скоростей, то при измерениях на движущейся платформе должны быть следующие результаты для источника И.
а) Измерительная установка движется от источника И, скорость света от него на установке равна разности (с–v). Звено λ проходит через установку за время:
т. е. большее, чем время Т, за которое продолжает проходить звено λ' от источника И',
Так как колесо М вращается с прежней частотой, то поток света от источника И модулируется измерительной установкой на новые звенья:
Длина звена λ2 составляет только часть длины λ, т. е. при уменьшении скорости света относительно установки в её системе звено λ становится «длиннее» равного ему звена λ' на величину
Чтобы звено λ беспрепятственно проходило через измерительную установку и свет от источника И был виден наблюдателю так же, как и при неподвижной платформе, кроме синхронизации фазы необходимо увеличить время перемещения второго просвета на место первого, уменьшая для этого скорость вращения модулятора согласно условию (2). Но тогда нарушается оптимальное наблюдение источника И'.
б) Измерительная установка движется к источнику И, скорость света от него на установке равна сумме (с + v). В этом случае звено λ проходит через установку за время
меньшее, чем Т на величину
Длина вновь модулируемого установкой звена равна
Длина звена λ составляет только часть длины звена λ3, т. е. при увеличении скорости света относительно движущейся установки первоначальное звено λ стало «короче» равного ему звена λ' на величину
Теперь, чтобы продолжить наблюдение свет от источника И по-прежнему, частоту вращения модулятора следует увеличить согласно условию (6), но в этом случае вновь нарушится наблюдение источника И'.
Такими должны быть экспериментальные результаты по измерению скорости света при взаимном движении источника и приемника в случае подчинения движения света классическому закону сложения скоростей.
Интересен смысл формул (4) и (8). Звено λ в системе наблюдателя остается таким же, как и в системе излучателя. Но при измерении его длины, так же как и длины аналогичного ему звена λ' от неподвижного источника, по времени прохождения мимо наблюдателя звено λ становится «длиннее», когда источник удаляется, или «короче», в случае приближения, равного ему звена λ'!