Michelson-Morley-Experiment

Das Michelson-Morley-Experiment war ein physikalisches Experiment, das vom deutsch-amerikanischen Physiker Albert A. Michelson 1881 in Potsdam und in verfeinerter Form von ihm und dem amerikanischen Chemiker Edward W. Morley 1887 in Cleveland im US-Bundesstaat Ohio durchgeführt wurde.^[1][2]

Das Michelson-Morley-Experiment hatte zum Ziel, die Geschwindigkeit der Erde relativ zum Lichtäther auf ihrer Bahn um die Sonne nachzuweisen oder, anders ausgedrückt, die Geschwindigkeit des Äthers relativ zur Erde („Ätherwind“). Beim Lichtäther handelte es sich um ein hypothetisches Medium, in dem sich Lichtwellen analog zu Wasserwellen und Schallwellen ausbreiten sollten. Das Experiment ergab eine obere Grenze von 5–8 km/s für diese Relativgeschwindigkeit, was zeigte, dass die „Bewegung gegen den Äther“ keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Lichts hatte, denn dieser Wert war zu klein, um mit dem gesuchten „Ätherwind“ in Verbindung gebracht zu werden. Das Michelson-Morley-Experiment zusammen mit anderen Experimenten wie dem Fizeau-Experiment oder dem Trouton-Noble-Experiment zeigte die Probleme der bis dahin verfolgten Ätherphysik. Diese Problematik konnte erst durch die Spezielle Relativitätstheorie gelöst werden, in der auf den Äther und ein damit verbundenes bevorzugtes Bezugssystem verzichtet wird. Deswegen gilt es als ein Schlüsselexperiment, ein Experimentum crucis, auf dem Weg hin zur Entstehung der Speziellen Relativitätstheorie.^[3][4] Der negative Ausgang des Experiments war für Lord Kelvin in einem Vortrag von 1900 eines von zwei hartnäckigen verbliebenen Problemen („Wolken“) in der Physik des 19. Jahrhunderts.^[5]

Seither wurde das Experiment mit unterschiedlichen Techniken und beträchtlich erhöhter Genauigkeit wiederholt. Dabei wurden im Rahmen der Messgenauigkeit Nullresultate erzielt und somit die Folgerungen aus dem ursprünglichen Experiment bestätigt. So konnten relative Abweichungen der Lichtgeschwindigkeit vom Wert der Lichtgeschwindigkeitskonstante in der Größenordnung von 10⁻¹⁷ ausgeschlossen werden.^[6][7] Für weitere Experimente vgl. Tests der speziellen Relativitätstheorie.

1. ↑ A. A. Michelson: The Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether. In: American Journal of Science. Band 22, 1881, S. 120–129 (Wikisource).  Siehe auch deutsche Übersetzung: A. A. Michelson: Die Relativbewegung der Erde gegen den Lichtäther. In: Die Naturwissenschaften. Band 19, Nr. 38, 1931, S. 779–784, doi:10.1007/BF01528662. 
2. ↑ A. A. Michelson & E. W. Morley: On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether. In: American Journal of Science. Band 34, 1887, S. 333–345 (Wikisource).  Siehe auch deutsche Übersetzung der 1881- und 1887-Arbeit (archive.org).
3. ↑ z. B. “One of the most famous optical experiments ever performed.” (deutsch: „Eines der berühmtesten Optik-Experimente, die jemals ausgeführt wurden“), Swenson, Artikel Michael Morley Experiment in Lerner, Trigg (Hrsg.): Encyclopedia of Physics. VCH 1990.
4. ↑ Albert Einstein, Leopold Infeld: Evolution der Physik. Rowohlt Verlag, 1956, S. 118.
5. ↑ Kelvin, Nineteenth-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light, Vortrag vor der Royal Institution am 27. April 1900. Abgedruckt mit Ergänzungen in seinen Baltimore lectures on molecular dynamics and the wave theory of light, Baltimore, Johns Hopkins University, London: Clay and Sons, 1904, Appendix B, S. 486ff, Internet Archive, und in Philosophical Magazine, Serie 6, Band 2, Juli 1901, S. 1–40.
6. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Eisele.
7. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Herrmann2.