零结果观测站

迈克耳孙–莫雷 · 克利夫兰，1887

自包含 / Web 3D

ⓘ

01 / 物理假设

在装置静止参考系中，匀速运动不会引入与方向相关的光程延迟。

02 / 转动装置

方向角 θ

1× 表示六分钟转一圈。运输控件中的运行与暂停用于转动石板；光探针使用另一套已放慢的时钟。

假设的平面内漂移

漂移方位角 ψ

03 / 校准光学

照明

微调反射镜位移（nm）

波前夹角 α

等厚玻璃补偿板阿尔冈灯光源已开启

遮挡 A 臂遮挡 B 臂

04 / 观察机构

叠加已发表的 1887 年均值

重置会恢复到平衡状态的仪器与现代物理假设。记录会被保留；清空记录才会将其删除。

拖动可环绕旋转，双指捏合可缩放，右键拖动可平移。点击光学元件可检查；双击可聚焦。

键盘与指针

点击场景或使用 Tab 键使其获得焦点。随后 R 键启动或停止旋转，空格键暂停探针，H 键返回装置视图，T 键切换到平面视图，N 键打开笔记本，滚轮可缩放。Esc 键释放键盘。拖动可环绕旋转；右键拖动或双指可平移。

1887 年的装置 / 检视视图

两条光路。没有以太的痕迹。

一台安放在水银浮台石板上的折叠干涉仪。请观察相位，而不是光的表观速度。

正在搭建观测站

几何 · 反射 · 相位 · 尺度

望远镜目镜

方向角 θ

θ 处的旋转条纹偏移

转过 90° 后的变化量

1887 年假设 ΔN₉₀ ≈ 2Lv²/(λc²)

仅由旋转引起的光程差

当前总相位

单程折叠长度

真空往返

由模型计算得出：为合成图像，并非实拍记录。固定十字丝叠加在 6 mm 虚拟视场上。

旋转信号 · 完整量程

现代以太（反事实）1887 年正午（已发表）

整整一圈内以均值为中心的条纹曲线。发表的数据点是经过漂移修正的观测值，并非生成的噪声。虚线曲线始终代表旧模型的预测。

所选部件

部件

只能移除反射面；所选部件并非反射镜。

点击场景中的光学元件，或在此处选择。笔记本中会区分有据可查的尺寸与复原重建的细节。

已记录的旋转 · 合成数据

θ	旋转条纹	总光程差 (nm)	有效光臂

来自复原几何结构的模型输出，绝不会与已发表的 1887 年观测数据混合。

笔记本

第一手证据，区别于实时模型：以波长为单位、含漂移的 1887 年已发表汇总均值。

正午均值傍晚均值

对向方位角最终均值（条纹）

方位角	正午最终值	傍晚最终值	正午漂移修正值

原始读数（千分尺格数）

序列

迈克尔逊与莫雷，《美国科学杂志》第 34 卷（1887 年），333–345 页 — AIP 档案

检查项	残差	允许范围

针对本实现的可复现检查。它们并不能替代对被省略物理效应的实验验证，也不能替代对未记载加工细节的档案核实。

Δ = OPL_B − OPL_A · φ(λ) = 2πΔ(λ)/λ · I = I_A + I_B + 2√(I_A I_B) cos φ · t_pair = (2ℓ/c) √(1 − β² sin²θ)/(1 − β²) · |ΔN₉₀| ≈ 2Lv²/(λc²)

零信号并不意味着目镜中一片空白。两臂共用同一光源；在每个波长上，返回的光场相加，而肉眼会对光学振荡取平均。望远镜完全可以呈现清晰的条纹，只是其位置与旋转无关。在理想的无损模型中，每条支路各承载输入光强的四分之一，遮挡或移除一面反射镜，移除的是整条支路，而不仅仅是它的彩色标注轨迹。

每个光谱分量都与自身发生干涉，但不同频率之间是非相干叠加的。白光按 81 个可见光采样点求和，并采用示意性的光源包络。玻璃板中的光线遵循折射率假设为 1.517 的斯涅尔定律，宽谱失衡则采用示意性的柯西色散公式。移除补偿板时，模型包含对反射镜组的理想侧向重新对准。

现代物理在装置静止参考系中评估这一实验：匀速平动不会产生任何优先传播方向，因此转动一个固定的反射镜偏置不会产生任何信号。1887 年的预测则被明确当作反事实处理——静止以太、伽利略速度叠加、不存在长度收缩——并逐段以一种避免抵消误差的表达式进行计算。

这是几何光学加标量干涉的模型，而非时域麦克斯韦方程求解。模型省略了镀膜偏振、详细衍射、透镜像差、空气扰动、热弹性、旋转引起的相对论修正，以及经实地测绘的本地速度投影。一个近乎为零的结果只能约束往返各向异性；它本身并不能测量单程光速，也不能证明狭义相对论的全部内容。

1887 年的论文给出了关键尺寸与折叠光路图，而非制造图纸。十六面反射镜的布置使每条单程光路恰好为 11 m。支座几何形状、灯具、望远镜、外罩与砖砌结构均为复原重建，并非档案实测数据。

尺度控件跨越天文、地表、实验室与微米坐标系，而不是把一个天文单位与一纳米放进同一个网格；读数始终以米为单位。场镜头的波长为公制真实值，而振幅已归一化。探针在光程坐标中以光速的一亿分之一移动；它们是计时标记，并非光子本身。

有据可查与复原重建的部件

部件	模型规格	证据状态
砂岩石板	1.50 × 1.50 × 0.30 m	有据可查
环形木制浮环	外径 Ø1.50 m；内径 Ø0.70 m；厚 0.25 m	有据可查
铁槽	壁厚 15 mm；间隙约 10 mm	有据可查
反射面	直径 50 mm，镜面合金	有据可查
平行玻璃板	50 × 75 × 12.5 mm	有据可查
有效单程臂长	约 11 m	有据可查；模型设定为 11.000 m
采样	16 个标记；六分钟转一圈	有据可查
反射镜中心与支座	四组镜组，重复对角折叠	复原重建；并非还原自实测坐标测绘
灯具、望远镜、外罩、砖砌结构	符合年代特征的功能性结构	细节与材质为示意性还原

凯斯西储大学校史档案·精确真空光速值（NIST）

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1887年 · 物理

迈克尔逊－莫雷干涉仪，1887年

转动这台浮在水银上的石制干涉仪，将静止以太的预测与缺失的条纹偏移进行比较。

1887 年，阿尔伯特·迈克尔逊与爱德华·莫雷在克利夫兰将一块砂岩石板浮在水银上，用十六面反射镜在其上折叠出两条约十一米长的光路。如果光是通过静止的以太传播，转动装置四分之一圈应使白光条纹移动大约十分之四条。而他们观测到的偏移，远小于这个数值。

本展品计算复原后的折叠几何结构、光线经分束镜与补偿板的斯涅尔折射，以及两臂之间的光程差。目镜画面、旋转信号与记录的旋转数据均来自这一模型。1887 年预测模式被明确当作反事实处理——静止以太加伽利略速度叠加——而现代物理则不会给出任何与方向相关的信号。

已发表的 1887 年正午与傍晚均值作为历史证据单独展示，其中包含原作者记录的漂移。反射镜支座、灯具、望远镜与砖砌结构均为复原重建，模型省略了空气扰动、热漂移、衍射与偏振。一个近乎为零的结果只能约束往返各向异性，它本身并不能证明狭义相对论。

规格

实验: 迈克尔逊与莫雷，克利夫兰，1887 年 7 月
有效臂长: 单程约 11 m，由 16 面镜面合金反射镜折叠而成
预期偏移: 以太假设下，30 km/s 时四分之一转 ≈ 0.4 条纹
报告偏移: 小于 0.02 条纹，可能小于 0.01 条纹
旋转: 石板浮在水银上；16 个标记，六分钟转一圈
模拟内容: 折叠光线几何、玻璃色散、标量干涉、已发表均值

所有展品

两条光路。没有以太的痕迹。

本期展品