피조 실험
논쟁

프레넬의 가설은 피조의 결과를 설명하는 데 경험적으로 성공적이었지만, 피조 자신(1851)뿐만 아니라, 엘루테르 마스카르(Éleuthère Mascart, 1872), 케텔러(Ketteler, 1873), 벨트만(Veltmann, 1873) 및 로렌츠 (Lorentz, 1886) 등 해당 분야의 많은 전문가들에게는 '에테르에 의한 부분적 끌기'는 여러 가지 이유로 매력적이지 않았다. 예를 들어, 벨트만(1870)은 프레넬의 가설은 아라고 실험에서의 편향을 "정확히 상쇄"하는 수차(aberration)의 "이른바 보상"으로 제안되었다고 설명한다. 그런 다음 그는 "이론의 개발이 끝날 때에도 여전히 필요"할 프레넬의 가설 대신 스톡스의 '완전히 끌려진 에테르'를 사용하는 방법을 시연한다. 결국 그는 다음을 명확히 함으로써 광행차 수차의 "설명 군"에 대한 "공통 원리"를 나타내는 수학적 관계임을 강조하면서 프레넬의 원리로 돌아간다.
The speed with which the movement of light takes part in the movement of the medium depends on the speed of propagation and must therefore be different for each color. (translation by Google) Die Geschwindigkeit, mit welcher die Lichtbewegung an der Bewegung des Mediums theilnimmt, hängt von der Fortpflanzungsgeschwindigkeit ab und müsste deshalb für jede Farbe eine andere sein.
이 언급은 좀 더 직접적으로 "[물질] 매질의 움직임에 대한 빛의 움직임은 [매체에서] 전파 속도에 의존하는 [또한 의존하는] 속도에 의존하므로, 따라서 [여기에서]는 각 색깔별로 하나씩 다른 것이 필요하다."로 번역될 수 있다. 따라서 매질이 빛의 속도에 영향을 미치는 속도는, 주파수에 따라 달라지는 빛의 속도에 대한 변화의 척도로 이미 확립된 굴절률에 따라 달라진다는 프레넬의 수학적 원리(그의 설명은 아님)를 확인한다.
그런데 역사가인 스타켈(Stachel)은 2005년, "각 색상에 대해 하나"가 다른 "속도" 또는 "속도" 대신에 에테르를 의미한다고 보는 다른 해석을 제공한다.
Veltmann (1870) demonstrates experimentally that Fresnel’s formula must be applied using the appropriate (different) index of refraction for each color of light. This means that, however the ether moves, it must move differently for each frequency of light. But what happens when white light (or indeed any mixture of frequencies) passes through a transparent medium?
마스카르(Mascart, 1872)는 복굴절 매체를 통과하는 편광된 빛이 지구의 움직임에 무관하다는 결과를 보여주었다. 프레넬의 이론이 수차 효과를 상쇄하는 정확한 보상 메커니즘을 나타낸다는 것을 확립한 후, 그는 공변(co-moving) 실험의 도플러 효과에 대한 무감각성을 포함하여 기계적 파동 시스템의 다양한 다른 정확한 보상 메커니즘에 대해 논의한다. 그는 "[프레넬의] 공식은 복굴절 매체에 적용할 수 없습니다."라고 결론지었다. 그는 이방성 매체에서의 실험이 "원편광 전파의 전파에 프레넬이 증명한 공식을 적용하여 얻을 수 있는 것보다 4배 더 낮은 결과 양을 등방체의 경우 생성한다"는 그의 발견으로 복굴절 매체에서의 실험에 대한 이 보고서를 마무리했다.
피조 자신은 자신의 보고서 초반에 프레넬 가설의 기계적 타당성을 알고 있었음을 보여주지만, 피조의 놀라움과 스톡스의 완전한 끌림에 대한 기대를 무시한 것은 보고서의 결론에서 다음과 같이 암시되었다.
마지막으로 에테르의 한 부분만 운반되면 빛의 속도는 증가하지만 첫 번째 가설에서와 같이 전체 속도가 아닌 물체 속도의 일부만 증가합니다. 이 결과는 전자만큼 명백하지는 않지만 프레넬은 그것이 큰 확률의 기계적 주장에 의해 뒷받침될 수 있음을 보여주었습니다. [. . . ] 실험의 성공은 내가 보기에 프레넬의 가설이 필요하거나 적어도 물체의 운동 효과에 의한 빛의 속도 변화를 표현하기 위해 그가 발견한 법칙을 채택하는 것으로 보입니다. 왜냐하면 그 법칙이 참이라는 것이 결과일 뿐이라는 가설에 찬성하는 매우 강력한 증거일 수 있지만, 아마도 프레넬의 개념은 너무 특별해 보일 수 있고 어떤 면에서는 너무 어려워서 다른 증명과 그것을 사건의 실제 사실에 대한 표현으로 채택하기 전에 기하학자의 심오한 조사가 여전히 필요할 것입니다.
대부분의 물리학자들의 불만에도 불구하고 프레넬의 '부분적 에테르 끌기 가설'과 함께 피조의 실험(위 섹션 참조 )에 대한 반복 및 개선을 통해 다른 사람들이 그의 결과를 높은 정확도로 확인했다. 지구의 움직임에 대한 둔감함과 부분적인 에테르 끌기 가설에 대한 불만을 입증한 마스카르의 실험 외에도 마이켈슨-몰리 실험 (1887)에서 또 다른 주요 문제가 발생했다. 굴절과 반사에 대한 광학적 실험이 지구의 움직임에 민감하지 않을 것이라는 마스카르의 주장은 이 후기 실험에서 입증되었다. 프레넬의 이론에서 에테르는 거의 고정되어 있고 지구는 에테르를 통해 움직이고 있으므로 실험은 부분적으로 감소하더라도 양의 결과를 제공해야 했다. 공기 매개체에 의한 에테르의 완전한 끌림만이 0의 결과로 될 것이다. 그러나 이 실험의 결과는 '0'으로 보고되었다. 따라서 당시의 에테르 모델의 관점에서 볼 때 실험 상황은 모순적이었다. 한편으로는 빛의 수차, 피조 실험 및 1886년 마이켈슨과 몰리의 반복 실험은 약간의 에테르 끌기만을 지원하는 것으로 나타났다. 한편, 1887년의 마이켈슨-몰리 실험은 에테르가 지구에 대해 정지해 있다는 것을 증명하는 것처럼 보였고, 이는 분명히 완전한 에테르 끌기 아이디어를 뒷받침하는 것으로 보인다( 에테르 끌기 가설 참조).   따라서 피조의 결과를 설명하는 프레넬 가설의 성공은 이론적 위기로 이어지는데, 이는 상대론적 이론의 도입에 의해서만 해결되었다.
상대 운동의 광학 원리가 마스카르에 의해 공식화되었다는 점을 감안할 때, 누군가가 1880년경 움직이는 물체의 광학 상황에 의해 제시된 도전에 대한 이러한 운동학적 반응의 일부 또는 전부를 개발하도록 유도되었을 수 있다고 상상하는 것이 환상적입니까? 상대 운동의 전기역학적 원리가 이미 앙리 푸앵카레에 의해 공식화되었다는 점을 감안할 때, 움직이는 물체의 전기역학 상황에 의해 제시된 도전에 대한 아인슈타인의 운동학적 반응에 대한 1905년경의 개발은 실제로 일어난 일보다 더 환상적이지 않을 것입니다.