Ověřování konstantnosti rychlosti světla
Ze zde uvedených výsledků plyne, že rychlost světla je konstantní, čili stejná pro všechny pozorovatele. Klasický Michelson-Morleyův experiment ukazuje, že světlo má vždy stejnou rychlost vzhledem ke svému zdroji. Astronomická pozorování však zároveň potvrzují, že světlo k nám přichází se stejnou rychlostí i od kosmických zdrojů, vzhledem ke kterým se Země pohybuje. Rychlost světla tedy nezávisí ani na rychlosti pozorovatele.
| Pozorování hvězd a planet |
| Rayleighův-Braceův pokus |
| Troutonův-Nobleův pokus |
| Michelson-Morleyův pokus |
| Brilletův-Hallův pokus |
Pozorování hvězd a planet
Kdyby rychlost světla závisela na rychlosti zdroje, museli bychom měřit různé hodnoty od různých zdrojů na obloze. Například měření metodou Olause Roemera, tedy sledování měsíců Jupitera, by dávalo jinou hodnotu pro dobu, kdy se Země od Jupitera vzdaluje a jinou, když se Země k Jupiteru blíží (protože Země kolem Slunce obíhá podstatně rychleji než Jupiter, lze oběhovou rychlost Jupitera zanedbat), ale takový rozdíl nebyl nikdy pozorován.
Když exploduje supernova, je zářící materiál z ní odmrštěn do všech stran, tedy i směrem k Zemi a od Země. Rozdíl rychlostí jsou desítky tisíc kilometrů za sekundu (ověřeno Dopplerovým efektem). Světlo exploze by k Zemi mělo postupně přilétat od oněch jednotlivých různě rychlých oblaků a výbuch bychom pozorovali i několik stovek let. Tyto jevy jsou však podstatně kratší (měsíce, max. pár let), čili světlo od všech částí vyvržených z hvězdy přilétá k Zemi ve stejný okamžik, ačkoli rozdíly rychlostí jejich zdrojů jsou obrovské. Toto je u supernov prokázáno nejen ve viditelném světle, ale i v rentgenovém oboru spektra s přesností převyšující 10-9. Díky využití rentgenového záření je eliminován vliv extinkce světla na měření.
U těsných dvojhvězd, které obíhají kolem společného těžiště a střídavě jedna hvězda letí k nám a druhá od nás, nebyl také zjištěn rozdíl mezi rychlostmi světla od obou z nich. Ověřeno i pro rentgenové záření binárních pulzarů s přesností lepší než 10-9. Použití rentgenových měření odstraňuje vliv extinkce světla na výsledky, protože extinkční vzdálenost je pro rentgenové paprsky mnohem delší, než vzdálenost zdrojů záření (např. Kenneth Brecher, “Is the Speed of Light Independent of the Velocity of the Source?”).
A nakonec - aberace objektů na obloze závisí na tom, jakou rychlostí k nám od nich přilétá světlo - tak změřil rychlost světla astronom Bradley r.1728. Ačkoli však rychlosti těchto těles vzhledem k nám jsou velmi rozdílné (blízké hvězdy, daleké galaxie), pozorujeme u všech naprosto stejnou aberaci. Světlu je tedy rychlost jeho zdroje lhostejná.
Rayleighův-Braceův pokus
Roku 1904 byl učiněn optický experiment, který měl zjistit pohyb Země vůči etheru. Šlo o to určit, zda materiály, které normálně považujeme za opticky izotropní - např. sklo, kapaliny, ... - nejsou díky Lorentzově kontrakci (ve směru pohybu Země etherem) dvojlomné. Žádný dvojlom však nebyl zjištěn, jakoby Země byla vůči etheru stále v klidu (ke kontrakci nedochází).
Troutonův-Nobleův pokus
Tento experiment je spíše elektrodynamický, nepoužívá tedy světlo, ale také v něm šlo o zjištění pohybu Země v etheru. Aparaturou je nabitý deskový kondenzátor, zavěšený na volně otočném vlákně. Pokud se Země pohybuje etherem, měl by se kondenzátor stočit do jistého směru, jelikož na něj začne působit nenulový moment. Takové otáčení však nebylo pozorováno.
 |
Troutonův-Nobleův pokus |
Michelson-Morleyův pokus
Světlo jednoho zdroje je rozděleno na dva kolmé paprsky, které projdou každý svou dráhu a po odrazu od zrcadla se vrací zpět a jsou spojeny. Protože každý prošel trochu jinou dráhu, vznikne tzv. interferenční obraz (paprsky na sebe nepasují). Nejprve bylo zařízení natočeno tak, že jeden paprsek jde podél pohybu Země a druhý kolmo na něj. Když bylo otočeno, aby šel tentokrát podél pohybu Země druhý paprsek, měl se interferenční obraz změnit, protože rychlost světla a Země by se měly sčítat a tím by se změnila dráha paprsků v etheru. Jenže obraz se neměnil, ať bylo aparaturou otáčeno jakkoli - tedy buď je ether dokonale strhován a tím postrádá nehybnost vůči absolutnímu prostoru, nebo se světlo nepohybuje vzhledem k etheru a jeho rychlost je vždy stejná. Tím neexistuje ani pohyb vůči vlně v prázdnotě (ani vůči samotné prázdnotě) a tím mizí i důvod, proč by měl ether existovat. Ether se prostě nijak měřitelně neprojevuje. Pokus byl samozřejmě mnohokrát opakován v nejrůznějších obměnách, s různými materiály, různými zdroji světla (i mimozemskými), v různou denní i noční dobu.
Mezi slavnější varianty původního experimentu patří provedení Kennedy-Thorndikovo z roku 1932, kdy byl použit interferometr s nestejnými rameny. Byl celý umístěný ve vakuu, plovoucí na hladině kapaliny (proti otřesům), v přesně udržované teplotě (přesnost tisícin stupně Celsia) a pozorování bylo prováděno dlouhodobě (rok). Interferenční obrazec byl fotografován, aby byla jeho stabilita dokumentována. Výsledek všech těchto pokusů byl vždy tentýž: žádné změny v interferenčním obrazci. Nová provedení tohoto pokusu jsou stále důmyslnější a přesnější a využívají špičkové technologie.
 |
Michelson-Morleyův pokus |
Brilletův-Hallův pokus
S použitím přesných atomových hodin bylo možné měřit rychlost paprsku na Zemi na jakékoli krátké dráze. Toho bylo využito roku 1979 v pokusu, kde se světlo pohybovalo mezi dvěma zrcadly a byl měřen čas, který spotřebuje na této dráze. S aparaturou se opět otáčelo, aby se jednou přičetl pohyb Země kolem Slunce a podruhé ne. Opět se ukázalo, že rychlost světla se neměnila. Dosažená přesnost byla 10-15, což odpovídá přesnosti měření změn rychlosti světla o tisícinu milimetru za sekundu. Přesto žádná změna nebyla zjištěna.
Pokud bychom chtěli i nadále uchovat myšlenku etheru, znamenalo by to prohlásit, že v soustavě v pohybu vůči etheru se zpomaluje běh času. Jenže potom se etherová teorie stává prakticky totožnou s teorií relativity, jen s tím rozdílem, že v etherové teorii je navíc ether. Pro teorii jako takovou je tedy ether zbytečný. Navíc ho nikdy nikdo nedokázal detekovat při žádném fyzikálním experimentu. Není tedy důvod na něm nadále lpět, zvlášť, když máme konzistentní teorii, která se bez něj dokonale obejde (teorii relativity).