迈克耳逊干涉仪的

失败。这个词(名词,而非动词),近年来,成为一个公共术语的虐待那些持怀疑态度的主流科学(遗传学、气候学、接种疫苗);一个术语在硫酸滴,结合了嘲弄“我早就告诉过你了”含义的愚蠢和无知为目标。

但在现实中,失败是科学的一个支柱。当一个实验不匹配你的预测,这是一个失败的——也许设计或执行,或者你的想法。作为理查德·费曼那样,无论多么美丽你猜…你有多聪明…谁想什么他的名字是…如果它不同意实验是错误的”。在这种情况下,失败是学习吗?

中最大的失败实验是阿尔伯特·迈克耳逊测量的光速,失败,将迎来一个新的时代科学有了新的认识运动的一切,从电子到星系。

迈克耳逊出生在现在的波兰,但在加州淘金热的高度,他的父母移民到了美国。他学习物理在安纳波利斯的海军学院,然后在来教学员。他偶然发现了他的职业设置演示时的美丽Foucault-Fizeau实验来确定光速:梁是一个旋转镜反弹,前往一个固定的镜子,重温它的路径回到源。但是,因为第一个镜子移动,返回光束流离失所从源的量取决于旋转的速度和光速。通过准直光束,迈克耳逊测量的精度提高了两个数量级。精度会成为迈克尔逊的口号。

福柯里昂进行了这个实验显示光的速度在水中比在空气中缓慢,拒绝吗艾萨克·牛顿的想法,光是“微粒”。但福柯等人青睐的波浪理论无法解释恒星的光行差——微小的偏差从观察到的位置从一个观察者的运动轨道和地球旋转。这种不一致,似乎解决了Augustin-Jean菲涅耳通过一个固定的光传播的建议,但无形,媒介,“以太假说’,一个想法,提供诱人的机会来测量地球的绝对速度的运动空间。

迈克耳逊,他休假了1880年在德国学习,决定这是攻击的问题。他建立的第一个版本在柏林著名的实验在物理研究所:一束光分成两个垂直的光束,每个朝着两个相同的镜子。反射,返回光束干涉条纹。通过旋转整个装置,迈克耳逊预期看到边缘移动地球运动所造成的“风”通过aether-filled空间将改变两束光的速度。

在实践中,它被证明是极其困难的——任何振动边缘几乎不可能去观察。几个重新设计后,他搬到干涉仪在波茨坦天体物理研究所的地下室,在城市的郊区,但即使在这里的冲压路面约100码从天文台的杀了一切。然而,晚上工作他逐渐收集数据。和他惊讶的定位装置,每年的时间似乎也有所不同。边缘不让步。

我们移居克拉克大学后,他建立了一个改进的实验室设备爱德华·莫理。抑制振动,他的镜子安装在一个巨大的砂岩板,并将慢慢地像一个灯塔,漂浮在洗澡的水银。莫理做的大部分建筑,迈克耳逊病了。但当设备已经准备好了。迈克耳逊在那里,坚持莫理是一个全面的合作伙伴。

再一次的结果是零,和迈克耳逊对物理学的绝望,说“我们未来所作的发现只能是在第六位寻找的小数。但世界各地引爆冲击波。1900年在巴黎的一次会议上,开尔文勋爵似乎已经足够让迈克尔逊,第三个实验。任何差异表明速度小于一万分之一:没有以太,光速是不变的。1905年,阿尔伯特·爱因斯坦狭义相对论所向无敌,迈克耳逊在1907年被授予诺贝尔物理学奖。

今天,迈克尔逊的遗产无处不在:微型装置的后裔坐在我们的红外光谱仪,原子干涉条纹背叛兴奋的秘密,宇宙跨大洲的干涉仪扫描。

然而,尽管所有的荣誉,迈克耳孙总觉得他的实验是一个失望。毕竟,你不建立世界上最优雅的实验而不是观察令人兴奋的东西。所以当你的下一个实验行不通,问问你自己:你搞砸了吗?或者是迈克耳逊的鬼魂想告诉你一件事吗?在科学、失败不是一种选择。

安德里亚·萨拉(@Sellathechemist)化学教授伦敦大学学院、英国