マイケルソン=モーリーの実験（読み）マイケルソンモーリーのじっけん（英語表記）Michelson-Morley experiment

改訂新版　世界大百科事典

マイケルソン=モーリーの実験 (マイケルソンモーリーのじっけん)
Michelson-Morley experiment

光の媒質としてその存在が考えられていた絶対静止のエーテルに対する，地球の相対運動を検証しようとして企てられた実験。結果は1887年に発表されたが，絶対静止系（エーテル系）の存在について否定的なもので，アインシュタインの特殊相対性理論を生む重要な根拠となった。

　絶対静止系が存在し，光は，この座標系で測ってc≒3×10⁸m・s⁻¹で進むものとしてみよう。ガリレイ変換に従うならば，エーテルに対してvの速さで動いている観測者からみると，光の速度はc±vとなるであろう。このことの正否を確かめるためにA.A.マイケルソンとモーリーEdward Williams Morley（1838-1923）は，図のaに示すような干渉計を用いた。光源Lから出た光は，半透鏡M₀で直角方向の二つの光に分けられ，鏡M₁，M₂で反射された後再びM₀によってこんどは望遠鏡Tに導かれ，ここで干渉を起こす。M₀からM₁，M₂までの長さは，説明の便宜上，ともにlであるとする。

　今，装置全体がM₀M₁の方向に速度vで動いているとすると，光がM₀M₁の往復に要する時間はl/（c＋v）＋l/（c－v）＝（2l/c）（1－v²/c²）⁻¹である。また，M₀→M₂→M₀と進む光をエーテル系からみると図のbのようなくさび型となり，所要時間は（2l/c）（1－v²/c²）⁻^1/2となる。二つの進路の時間差によって望遠鏡Tに達する光には位相差が生ずる。装置全体を90度回転させると，この位相差はちょうど逆符号となり，したがって回転に伴ってTでは，干渉縞の移動が見られるはずである。エーテルは太陽系に固定しているものと考えると，vは地球の公転速度v≒30km・s⁻¹≒10⁻⁴cとなる。マイケルソンとモーリーの装置では，十分な精度があったにもかかわらず，これによる干渉縞の移動は認められなかった。これは，光速がc±vのようにはならず，あたかも，どの座標系からみてもつねにcであることを意味するかのようであり，従来の考えではまったく解釈できない結果であった。
→相対性理論
執筆者：藤井 保憲

図－マイケルソン=モーリーの実験

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

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マイケルソン=モーリーの実験【マイケルソンモーリーのじっけん】

エーテルに対する地球の運動を検出するため行われた実験。光線を互いに垂直な２方向に分け，それぞれ鏡との間の距離を往復させた後再び合成して干渉させる。エーテルに対し地球が運動している方向と，それに垂直な方向では，同じ距離に対しても光の往復に要する時間が異なるので，二つの光線で位相の差を生じ，干渉じまを生じるが，装置全体を90°回転させれば位相差が変化するので干渉じまは移動するはずである。1881年マイケルソン，1887年彼とモーリーH.W.Morley〔1838-1923〕，以後多くの人が実験を繰り返したが結果は否定的で，エーテルに対する地球の運動は検出されなかった。この実験はエーテルの仮説に重大な困難を引き起こし，アインシュタインの特殊相対性理論を生む基礎になった。
→関連項目光速度｜フィッツジェラルド｜ローレンツ｜ローレンツ収縮

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

マイケルソン＝モーリーの実験
マイケルソン＝モーリーのじっけん
Michelson-Morley's experiment

エーテルに対する地球の運動を確かめるため A.A.マイケルソンが E.W.モーリーとともに行なった光の干渉実験。マイケルソンは 1881年にマイケルソンの干渉計と呼ばれる精密な干渉計を用いて実験を行い，次いで 87年モーリーとともにこれを繰返した。光源から出た光束を半透明鏡によって2分し，それぞれを2つの反射鏡によって間を往復させたのち，望遠鏡に導いて干渉させる。それぞれの光束はエーテルに対する速さが異なるための位相差を生じているはずである。しかし，実験の精度は十分であったにもかかわらず，このための位相差は見出されなかった。つまり，エーテルに対する地球の運動はまったく検出されなかった。この結果はエーテル仮説に重大な疑問を提出し，A.アインシュタインが特殊相対性理論を構成するにあたって光速度不変の原理を確立する有力な動機となった。

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世界大百科事典（旧版）内のマイケルソン=モーリーの実験の言及

【エーテル】より

…T.ヤングやフレネルによる光の波動説の再確認(18世紀末から19世紀初頭)によって，この了解は公的なものとなったと言ってよい。　19世紀末近く，地球が光エーテル系に対してもつはずの速度の実際的測定を目指した〈マイケルソン=モーリーの実験〉は，意外にもまったく期待された結果を示さず，結果的には，光エーテル系の存在そのものの疑問ともなったが，H.A.ローレンツ，G.F.フィッツジェラルドらの数学的な提案を経て，アインシュタインの特殊相対性理論の提唱(1905)によって，この問題の解決は得られた。一方，19世紀後半，電磁現象の統一的解釈として提案されたJ.C.マクスウェルの電磁方程式は，新たな空間像としての〈場〉の概念の数学的な確立を告げるものであり，量子力学も今日その延長上に展開され，素粒子もまた，そうした空間(場)としての定義を受けるに及んでいる。…

【相対性理論】より

…これはあまりに明白な理論的困難である。一方，速度の異なる座標系で光速を測定し，果たして差が現れるかどうかをみようとする実験も行われた(マイケルソン=モーリーの実験)が，そのような光速の差を検出することはできなかった。これは，(2)式の速度の合成則が成り立っていないことを意味するものであり，深刻な困難であった。…

※「マイケルソン=モーリーの実験」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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