Луи Эссен: Физик, измеривший время и скорость света.
Louis Essen
Луи Эссен: британский физик, пионер точных измерений времени и скорости света. Разработал кварцевый кольцевой хронометр, критиковал теорию относительности Эйнштейна.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Английский физик (1908–1997)
English physicist (1908–1997)
Луи Эссен (6 сентября 1908 – 24 августа 1997) – английский физик, наиболее известными достижениями которого были высокоточные измерения времени и определение скорости света. Он был критиком теории относительности Альберта Эйнштейна, в особенности концепции замедления времени.
Louis Essen OBE FRS(6 September 1908 – 24 August 1997) was an English physicist whose most notable achievements were in the precise measurement of time and the determination of the speed of light. He was a critic of Albert Einstein's theory of relativity, particularly as it related to time dilation.
Ранние работы
Родился в Ноттингеме, Эссен получил степень по физике в Лондонском университете в 1928 году, обучаясь в Университетском колледже Ноттингема. В следующем году он начал работать в Национальной физической лаборатории (NPL) под руководством Д. В. Дайя, изучая возможности использования камертонов и кварцевых генераторов для прецизионного измерения времени. Его исследования привели к разработке им кварцевых кольцевых часов в 1938 году, которые вскоре стали общепринятым стандартом измерения времени в обсерваториях по всему миру.
Born in Nottingham, Essen earned his degree in physics from the University of London in 1928, having studied at University College Nottingham. He started work at the National Physical Laboratory (NPL) the following year, under D. W. Dye, investigating the potential of tuning forks and quartz crystal oscillators for precise time measurement. His research led to his development of the quartz ring clock in 1938, the clock soon becoming a standard for time measurement at observatories throughout the world.
Скорость света
Во время Второй мировой войны Эссен работал над разработкой радиолокационных технологий и создал ряд приборов, включая резонансный волномер. Именно эта работа натолкнула Эссена на мысль о возможности более точного измерения скорости света. В 1946 году, в сотрудничестве с А. С. Гордоном Смитом, он использовал микроволновую резонаторную полость с точно известными размерами и применил свой опыт в области измерения времени для определения частоты различных собственных колебаний. Поскольку длина волны этих колебаний была известна из геометрии полости и электромагнитной теории, знание соответствующих частот позволило вычислить скорость света. Полученный ими результат – 299 792 ± 3 км/с – значительно отличался от значений, полученных в ходе последовательности оптических измерений, начатых примерно в начале XX века, и Эссен столкнулся с резкой критикой и недоверием. Даже директор NPL, сэр Чарльз Гальтон Дарвин, поддерживая эту работу, отметил, что Эссен получит верный результат, как только доведёт технику до совершенства. Более того, У. В. Хансен из Стэнфордского университета использовал аналогичный метод и получил результат, более согласующийся с общепринятыми (оптическими) представлениями. Однако сочетание упрямства Эссена, его нонконформизма и уверенности в своих измерительных навыках (а также небольшая помощь в расчетах от Алана Тьюринга) побудили его усовершенствовать прибор и повторить измерение в 1950 году, получив значение 299 792,5 ± 1 км/с. Это значение было принято на 12-й Генеральной Ассамблее Международного радионаучного союза в 1957 году. Большинство последующих измерений подтвердили это значение. В 1983 году 17-я Генеральная конференция по мерам и весам утвердила стандартное значение скорости света – 299 792 458 км/с.
During World War II, Essen worked on radar and developed a number of instruments, including the cavity resonance wavemeter. It was this work that suggested to Essen the possibility of a more precise measurement of the speed of light. In 1946, in collaboration with A. C. Gordon Smith, he used a microwave cavity, of precisely known dimensions, and exploited his expertise in time measurement to establish the frequency for a variety of its normal modes. As the wavelength of the modes was known from the geometry of the cavity and from electromagnetic theory, knowledge of the associated frequencies enabled a calculation of the speed of light. Their result, 299,792±3 km/s, was substantially greater than that from the prevailing sequence of optical measurements that had begun around the start of the 20th century and Essen had to withstand some fierce criticism and disbelief. Even NPL director Sir Charles Galton Darwin, while supporting the work, observed that Essen would get the correct result once he had perfected the technique. Moreover, W. W. Hansen at Stanford University had used a similar technique and obtained a measurement which was more consistent with the conventional (optical) wisdom. However, a combination of Essen's stubbornness, his iconoclasm and his belief in his own skill at measurement (and a little help with calculations from Alan Turing) inspired him to refine his apparatus and to repeat his measurement in 1950, establishing a result of 299,792.5±1 km/s. This was the value adopted by the 12th General Assembly of the Radio Scientific Union in 1957. Most subsequent measurements have been consistent with this value. In 1983, the 17th Conférence Générale des Poids et Mesures adopted the standard value, 299,792.458 km/s for the speed of light.
Атомные часы
Эссен получил степень доктора философии (1941) и доктора наук (1948) в Лондонском университете, прежде чем его заинтересовала возможность использования частоты атомных спектров для повышения точности измерения времени. Национальное бюро стандартов США продемонстрировало возможность измерения времени с использованием цезия в качестве атомного эталона. В 1955 году, совместно с Джеком Парри, он разработал первые практические атомные часы, объединив цезиевый атомный стандарт с традиционными кварцевыми генераторами для калибровки существующих систем измерения времени.
Essen earned his PhD (1941) and Doctor of Science (1948) from the University of London before becoming interested in the possibility of using the frequency of atomic spectra to improve time measurement. The feasibility of measuring time using caesium as an atomic reference had been demonstrated by the US National Bureau of Standards. In 1955, he developed, in collaboration with Jack Parry, the first practical atomic clock by integrating the caesium atomic standard with conventional quartz crystal oscillators to allow calibration of existing time keeping.
Временные стандарты
Эта работа привела к тому, что Эссен стал сторонником использования цезиевого спектра в качестве международного стандарта времени. Молекула аммиака уже предлагалась для этой цели, но Эссен был убежден, что цезий окажется более стабильным. Однако на встрече Международного астрономического союза в Риме в 1952 году была принята шкала времени эфемерид, предложенная Джеральдом Клеменсом, который определял единицу времени на основе движения Земли вокруг Солнца. Эфемеридная секунда, основанная на части тропического года, вычисленной по формуле Симона Ньюкомба для среднего солнечного движения, стала стандартом в 1960 году, но в 1967 году на 13-й Генеральной конференции по мерам и весам секунда была переопределена через значение эфемеридной секунды, которое Эссен совместно с Уильямом Марковицем из Морской обсерватории США точно измерил, используя частоту выбранной линии в спектре цезия.
This work led Essen to champion the caesium spectrum as an international time standard. The ammonia molecule had already been proposed as such but Essen was convinced that caesium would prove more stable. However, the International Astronomical Union meeting in Rome in 1952 had adopted the ephemeris time scale, on a proposal by Gerald Clemence defining the time unit in terms of the Earth's motion round the sun. The ephemeris second, based on a fraction of the tropical year derived from Simon Newcomb's expression for the mean solar motion, became a standard in 1960, but in 1967, at the 13th Conférence Générale des Poids et Mesures, the second was redefined in terms of a value for the ephemeris second that had been precisely measured by Essen in collaboration with William Markowitz of the United States Naval Observatory in terms of the frequency of a chosen line from the spectrum of caesium.