**레일리-브레이스 실험** (Experiments of Rayleigh and Brace, 1902, 1904)은 길이 수축이 복굴절로 이어지는지 여부를 보여주기 위한 것이었다. 이 실험은 지구의 상대 운동과 v/c의 2차 크기를 감지할 수 있을 만큼 충분히 정확한 발광 에테르를 측정하는 최초의 광학 실험 중 일부였다. 결과는 부정적이었고, 이는 로렌츠 변환의 발전과 결과적으로 상대성 이론의 발전에 매우 중요했다. 특수 상대성 시험 기사도 참조.

실험
--

마이켈슨-몰리 실험의 부정적인 결과를 설명하기 위해 조지 피츠제럴드 (1889)와 헨드릭 로렌츠 (1892)는 고정된 에테르를 통해 움직이는 동안 물체가 수축된다는 수축 가설을 도입했다.

레일리 경 (1902)은 이 수축을 재료의 광학적 비등방성으로 이어지는 기계적 압축으로 해석하여 서로 다른 굴절률에 의하여 복굴절이 유발될 수 있도록 했다. 이 효과를 측정하기 위해 그는 길이 회전식 테이블에 76 cm의 튜브를 설치했다. 이 관은 끝이 유리로 막혀 있었고, 중황화탄소 또는 물로 채워져 있었고, 액체는 두 개의 니콜 프리즘 사이에 있었다. 액체를 통해 빛(전기 램프와 더 중요하게는 각광(limelight) 에 의해 생성됨)이 이리저리 전송되었다. 실험은 1/6000 반파장의 지연 즉 1.2×10−10 차수의 지연을 측정하기에 충분히 정확했다. 지구 운동에 대한 상대적인 방향에 따라, 복굴절로 인한 예상 지연은 10-8 차수 정도였으며, 이는 실험의 정확도 내에 있었다. 따라서 마이켈슨-몰리 실험과 트라우턴-노블 실험 이외에 v/c의 2차 차수의 크기를 감지할 수 있는 몇 안 되는 실험 중 하나였다. 그러나 결과는 완전히 부정적이었다. 레일리는 유리판 층으로 실험을 반복했지만(정밀도는 100배 감소했지만) 다시 부정적인 결과를 얻었다.

그러나 이러한 실험은 드윗 브리스톨 브레이스 (1904)에 의해 비판을 받았다. 그는 레일리가 수축의 결과( 10-8 대신에 0.5 ×10-8 )와 굴절률을 제대로 고려하지 않았기 때문에 결과가 결정적이지 않다고 주장했다. 따라서 브레이스는 훨씬 더 정밀한 실험을 수행했다. 그는 길이가 4.13 m, 폭이 15 cm, 깊이 27 cm이고 물로 채워져 있고 (실험에 따라) 수직 또는 수평 축을 중심으로 회전할 수 있는 장치를 사용했다. 태양광은 렌즈, 거울 및 반사 프리즘 시스템을 통해 물 속으로 향하여 7번 반사되어 28.5 m를 진행하도록 하였다. 이러한 방식으로, 7.8×10-13 차수의 지연이 관찰 가능했다. 그러나 브레이스도 부정적인 결과를 얻었다. 물 대신 유리를 사용한 또 다른 실험 장치(정밀도: 4.5 ×10-11 )에서도 복굴절의 징후가 나타나지 않았다.

복굴절의 부재는 처음에 브레이스에 의해 길이 수축에 대한 반박으로 해석되었다. 그러나 로렌츠 (1904)와 조지프 라모어 (1904)는 수축 가설이 유지되고 완전한 로렌츠 변환이 사용되면(*즉*, 시간 변환 포함) 부정적인 결과가 설명될 수 있음을 보여주었다. 게다가 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론(1905)에서처럼 상대성 원리가 처음부터 유효한 것으로 간주된다면 그 결과는 매우 분명한데, 이는 균등하게 이동하는 관측자는 자기 자신이 정지해 있는 것으로 고려하고, 따라서 결과적으로 자신의 움직임에 따른 효과를 경험하지 않게 되기 때문이다. 따라서 길이 수축은 움직이는 관찰자에 의해 측정될 수 없으며, 움직이지 않는 관찰자에 대한 시간 팽창으로 보완되어야 하며, 이는 이후에 트라우턴-랜카인 실험 (1908)과 케네디-손다이크 실험 (1932)에서도 확인되었다.

주요 자료
-----

1. ↑  Lord Rayleigh (1902). "Does Motion through the Aether cause Double Refraction?". 《Philosophical Magazine》 **4**: 678–683. doi:10.1080/14786440209462891.
2. ↑  Brace, DeWitt Bristol (1904). "On Double Refraction in Matter moving through the Aether". 《Philosophical Magazine》 **7** (40): 317–329. doi:10.1080/14786440409463122.
3. ↑  Lorentz, Hendrik Antoon (1904), "Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity smaller than that of light", 《Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences》 **6**: 809–831
4. ↑  Larmor, Joseph (1904). "On the ascertained Absence of Effects of Motion through the Aether, in relation to the Constitution of Matter, and on the FitzGerald–Lorentz Hypothesis" (PDF). 《Philosophical Magazine》 **7** (42): 621–625. doi:10.1080/14786440409463156.

보조 자료
-----

1. ↑  Laub, Jakob (1910). "Über die experimentellen Grundlagen des Relativitätsprinzips". 《Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik》 **7**: 405–463.
2. ↑  Whittaker, Edmund Taylor (1910). 《A History of the Theories of Aether and Electricity》 1. Ausgabe판. Dublin: Longman, Green and Co.

| * v
* t
* e
특수 상대성 이론의 테스트 |
| --- |
| 속도/등방성 | 
* 마이클슨–몰리 실험
* 케네디-손다이크 실험
* 뫼스바우어 회전자 실험
* 공진기 실험
* 드시터 더블스타 실험
* 하마 실험
* 중성미자 속도 측정

 |
| 로렌츠 불변 | 
* 로렌츠 위반에 대한 현대 검색
* 휴즈-드레버 실험
* 트루턴-노블 실험
* 레일리와 브레이스의 실험
* 트루턴-랜카인 실험
* 로렌츠 위반의 반물질 테스트
* 로렌츠 위반 중성미자 진동
* 로렌츠 위반 전기역학

 |
| 시간 팽창길이 수축 | 
* 이브스-스틸웰 실험
* 뫼스바우어 회전자 실험
* 시간지연의 실험적 테스트
* 하펠-키팅 실험
* 길이수축 확인

 |
| 상대론적 에너지 | 
* 상대론적 에너지와 운동량의 테스트
* 카우프만-부헤르-노이만 실험

 |
| 피조/사냐크 | 
* 피조 실험
* 사냐크 실험
* 마이클슨-게일-피어슨 실험

 |
| 대안 | 
* 에테르 이론에 대한 반박
* 방출이론의 반박

 |
| 일반 | 
* 단방향 빛의 속도
* 특수 상대성 이론 테스트
* 표준 모델 확장

 |