Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
[[Файл:Trouton–Noble experiment. png|thumb|Круговой конденсатор B диаметром 7,7 см, изготовленный из нескольких слоев слюды и фольги, был помещен в гладкий сферический шар из целлулоида D, покрытый проводящей краской, и подвешен на тонком проводе из фосфорной бронзы длиной 37 см внутри заземленной трубки. Провод был подключен к одному из электродов машины Вимшёрста, которая поддерживала заряд на альтернативных пластинах конденсатора в 3000 вольт. Противоположные пластины конденсатора, а также шар из целлулоида, поддерживались на уровне земли с помощью платинового провода, погруженного в ванну с серной кислотой, которая служила не только проводящим электродом, но и гасила колебания и действовала как осушитель. Зеркало, прикрепленное к конденсатору, наблюдалось через телескоп, что позволяло регистрировать малейшие изменения в ориентации. Этот нулевой результат был воспроизведен с возрастающей чувствительностью Рудольфом Томашеком (1925, 1926), Чейзом (1926, 1927) и Хейденом в 1994 году. Эти экспериментальные результаты теперь рассматриваются в контексте специальной теории относительности как подтверждение принципа относительности и отсутствия абсолютной системы отсчета (или эфира). Эксперимент является проверкой специальной теории относительности. Эксперимент Траутона — Нобля также связан с мысленными экспериментами, такими как «Парадокс Траутона — Нобля» и «Правоугольный рычаг» или «Парадокс Льюиса — Толмана». Для решения подобных парадоксов было предложено несколько решений, все из которых согласуются со специальной теорией относительности.
[[File:Trouton–Noble experiment. png|thumb|A circular capacitor B, 7.7 cm in diameter, built from multiple layers of mica and tinfoil, was fitted into a smooth spherical celluloid ball D that was covered with conductive paint, and which was suspended by a fine phosphor bronze wire 37 cm long within a grounded tube. The wire was connected to one electrode of a Wimshurst machine which kept alternate plates of the capacitor charged to 3000 volts. The opposite plates of the capacitor as well as the celluloid ball were kept at ground voltage by means of a platinum wire that dipped into a sulfuric acid bath that not only served as a conductive electrode, but also damped oscillations and acted as a desiccant. A mirror attached to the capacitor was viewed through a telescope and allowed fine changes in orientation to be viewed. This null result was reproduced, with increasing sensitivity, by Rudolf Tomaschek (1925, 1926), Chase (1926, 1927) and Hayden in 1994. Such experimental results are now seen, consistent with special relativity, to reflect the validity of the principle of relativity and the absence of any absolute rest frame (or aether). The experiment is a test of special relativity. The Trouton–Noble experiment is also related to thought experiments such as the "Trouton–Noble paradox," and the "right angle lever" or "Lewis–Tolman paradox". Several solutions have been proposed to solve this kind of paradox, all of them in agreement with special relativity.
Траутон Благородный эксперимент
В эксперименте конденсатор с подвешенными параллельными пластинами удерживается тонким торсионным волокном и заряжается. Если бы теория эфира была верна, изменение уравнений Максвелла из-за движения Земли сквозь эфир привело бы к моменту силы, заставляющему пластины выравниваться перпендикулярно направлению движения. Это выражается следующим образом:
In the experiment, a suspended parallel plate capacitor is held by a fine torsion fiber and is charged. If the aether theory were correct, the change in Maxwell's equations due to the Earth's motion through the aether would lead to a torque causing the plates to align perpendicular to the motion. This is given by:
где – момент силы, – энергия конденсатора, – угол между нормалью к пластине и вектором скорости. С другой стороны, постулат специальной теории относительности об инвариантности уравнений Максвелла во всех инерциальных системах отсчета предсказывает отсутствие момента силы (нулевой результат). Таким образом, если эфир не был бы каким-либо образом зафиксирован относительно Земли, эксперимент служил бы проверкой того, какое из этих двух описаний является более точным. Его нулевой результат, таким образом, подтверждает лоренц-инвариантность специальной теории относительности. Однако, хотя отрицательный экспериментальный результат легко объясним в системе отсчета, связанной с устройством, объяснение с точки зрения неподвижной системы отсчета (касательно вопроса, должен ли возникать тот же момент силы, что и в описанном выше "эфирном кадре", или же момент силы вообще не возникает) гораздо сложнее и называется "парадоксом Трутона — Нобеля", который можно разрешить несколькими способами (см. раздел "Решения" ниже).
where is the torque, the energy of the condenser, the angle between the normal of the plate and the velocity. On the other hand, the assertion of special relativity that Maxwell's equations are invariant for all frames of reference moving at constant velocities would predict no torque (a null result). Thus, unless the aether were somehow fixed relative to the Earth, the experiment is a test of which of these two descriptions is more accurate. Its null result thus confirms Lorentz invariance of special relativity. However, while the negative experimental outcome can easily be explained in the rest frame of the device, the explanation from the viewpoint of a non co moving frame (concerning the question, whether the same torque should arise as in the "aether frame" described above, or whether no torque arises at all) is much more difficult and is called "Trouton–Noble paradox," which can be solved in several ways (see Solutions below).
Решение
Детальный релятивистский анализ как парадокса Траутона — Нобля, так и парадокса рычага под прямым углом требует осторожности при правильном согласовании, например, эффектов, наблюдаемых наблюдателями в различных системах отсчета, но в конечном итоге все подобные теоретические описания приводят к одному и тому же результату. В обоих случаях кажущийся чистый крутящий момент, действующий на объект (при рассмотрении с определенной системы отсчета), не вызывает вращения этого объекта, и в обоих случаях это объясняется корректным релятивистским учетом преобразования всех соответствующих сил, импульсов и ускорений, создаваемых этими силами. Ранняя история описаний этого эксперимента рассмотрена Янссеном (1995).
The detailed relativistic analysis of both the Trouton–Noble paradox and the right angle lever paradox requires care to correctly reconcile, for example, the effects seen by observers in different frames of reference, but ultimately all such theoretical descriptions are shown to give the same result. In both cases an apparent net torque on an object (when viewed from a certain frame of reference) does not result in any rotation of the object, and in both cases this is explained by correctly accounting, in the relativistic way, for the transformation of all the relevant forces, momenta and the accelerations produced by them. The early history of descriptions of this experiment is reviewed by Janssen (1995).