(1786-1853 یکی از مشهور ترین دانشمندان فرانسه است. او در رشته های بسیاری که مورد علاقه اش بود فعالیت داشت اما مهم ترین تاثیر او بر علم در آزمایش نور بوده است. در اکتشافات او بین سالهای ۱۸۱۰ تا ۱۸۱۸، دو مورد یادداشت وجود دارد. در مورد اول، آراگو یک ستاره را با استفاده از یک تلسکوپ طی یک سال مشاهده کرد. در سیستم هلیوسنتریک (خورشید مرکزی) زمین به طرف ستاره حرکت کرده و سپس از ستاره دور میشود. آراگو استدلال کرد که هنگام مشاهده ستاره از آنجایی که سرعت محدود نور باید برای زمین درحال حرکت جبران شود،فاصله کانونی تلسکوپ او باید تغییر کند.
آراگو شگفت زده شد چرا که نیازی نبود تا فوکوس تلسکوپ خود را برای رصد شفاف ستاره تنظیم کند. اگر شخصی معتقد به مدل خورشید مرکزی باشد ممکن است این پدیده را به عنوان نشانه ای از این که ستارگان به اندازه کافی دور هستند، تفسیر کند، صرفنظر از اینکه آیا زمین به طرف ستارگان حرکت می کند یا خیر، نور ستاره تأثیری ندارد.
اما شخصی که به زمین مرکزی معتقد است، به سادگی می تواند نتیجه گیری کند که نیازی به تنظیم فوکوس نیست چون ستاره واقعا جایی است که به نظر می رسد و حرکت نسبی بسیار کمی بین زمین و ستاره به صورت سالیانه وجود دارد.
در مورد دوم، آراگو قبلا آزمایشی با عبور پرتو نور از میان یک ظرف شیشه ای انجام داده بود.او نشان داد که نور در محيط هاي متراکم مانند شیشه یا آب با سرعت کندتر حرکت میکند و این به نوبه خود از نظریه موجی بودن نور را ساپورت میکرد. (که با نظریه نور ذره ای مخالف است). آزمایش آراگو نشان داد که چه نور درحال عبور از داخل ظرف شیشه ای در جهت حرکت فرضی زمین باشد و چه در خلاف جهت حرکت فرضی زمین، هیچ تاثیری بر سرعت عبور آن از درون ظرف شیشه ای ندارد. علاوه بر آن، آراگو همچنین نشان داد که یک پرتو نور در جهت یا در خلاف جهت حرکت فرضی زمین دارای شکست یکسان همانند شکست نور ستاره در ظرف شیشه ای است. او هربار که آزمایشات خود را تکرار میکرد، نتایج یکسانی دریافت میکرد. زمین همچنان بی حرکت بود.
نتایج این آزمایشات جزو اولین دلایلی بود که برعلیه مدل خورشید مرکزی کوپرنیکی مطرح شد و جوامع علمی آن زمان باید به فکر دلیل قانع کننده ای که حرکت زمین را حمایت میکرد، می بودند.
آزمایش آگوستین فرنل
آگوستین ژان فرنل (۱۷۸۸-۱۸۲۷). فرنل در موارد مختلف با آراگو کار می کرد. او تلاش کرد با توضیح آزمایشات آراگو، از زمین متحرک دفاع کند. آراگو و فرنل هردو از طرفداران نظریه نور موجی بودند. آراگو از فرنل خواسته بود که اگر ممکن است نتایج آزمایشات او را با نظریه موج توضیح دهد. بنابراین فرنل با یک پاسخ هوشمندانه آمد و در نامه ای در سال ۱۸۱۸ به آراگو توضیح داد. او معتقد بود که هیچ تاثیری بر نور ستاره درحال رسیدن به زمین وجود ندارد. زیرا اتر که از طریق آن نور در حال حرکت بود توسط ذره بین تلسکوپ ذره ای کشیده میشود. از آنجا که تصور میشد اتر قادر به نفوذ در تمام مواد بود،فرنل فرض کرد که یک مقدار مشخصی از اتر در داخل شیشه وجود دارد و از اتر در هوای اطراف چگال تر و مستقل تر خواهد بود. کلید درک این تئوری این است که فرنل تصور کرد که اتر در خارج از شیشه غیرقابل حرکت است. همانطور که ظرف شیشه ای همراه با حرکت فرضی زمین درحال حرکت و برخلاف اتر در خارج از زمین بود، شیشه میتواند اتر به دام افتاده را همراه خود بکشد. بنابراین فرنل به راحتی نتیجه گرفت که آراگو قادر به تشخیص هیچگونه تفاوت در سرعت نور نمی باشد. زیرا شیشه در آزمایش او، اتر را به اندازه کافی در جهت مخالف حرکت زمین کشانده بود و همین موضوع فرنل را بر آن داشت تا ادعا کند سرعت زمین بدین وسیله قابل شناسایی نمی باشد.
برای درک استدلال “کشیدن” فرنل برای توضیح نتایج آراگو، از مثال استفاده کنیم.ما دو تلسکوپ داریم، یکی توخالی و یکی با شیشه پر شده است. هردو تلسکوپ درحال تماشای ستاره یکسانی هستند. آیا هر تلسکوپ انحراف (خم شدن) یکسانی از آن ستاره را اندازه گیری میکند؟ ممکن است تصور کنید که از آنجا که نور در شیشه به مراتب بیشتر خم می شود، تلسکوپ شیشه ای باید نسبت به تلسکوپ توخالی خم شدن نور ستارگان را بطور قابل توجهی نشان دهد، درست مثل زمانی که ما یک مداد را درون یک لیوان آب قرار میدهیم و مداد را به حالت خمیده در آب مشاهده میکنیم.(زمانی که مداد را در یک مکعب شیشه ای قرار میدهیم نیز خمیدگی ای مشابه خمیدگی ای که در آب ایجاد میشود، برای ما قابل مشاهده خواهد بود)
مشاهدات تلسکوپی از ستارگان، خمیدگی بیشتر نور ستاره در تلسکوپ شیشه ای نسبت به تلسکوپ توخالی را نشان نمی دهند. چیزی در مورد میزان نور ستارگان دریافت شده در زمین وجود دارد که این پدیده عجیب را ایجاد می کند. همانطور که در آینده مشاهده خواهیم کرد، پاسخ طبیعی و ساده این پدیده این است که زمین در حال حرکت نیست.
پس، فرنل این پدیده را با استفاده از مدل زمین در حال حرکت (حداقل ۳۰ کیلومتر در ثانیه به دور خورشید) در برابر مسیر انتشار نور ستاره توضیح داد. همانطور که در بالا ذکر شد، وی ادعا کرد که تلسکوپ شیشه ای دارای مقدار مشخصی از اتر متراکم تر نسبت به اتر خارج از شیشه بود. هنگامی که نور ستاره به تلسکوپ شیشه ای وارد می شود، اتر اضافی، با استفاده از حرکت زمین، توانایی “کشیدن” نور ستاره را به اندازه کافی و دور کردن آن از اتر بی حرکت در هوا را دارد تا باعث شود نور داخل شیشه برابر با سرعت نور ستاره در تلسکوپ توخالی به نظر برسد. در ضمن، شیشه می تواند این کار را انجام دهد، زیرا به گفته فرنل، نور ورودی به عنوان یک موج شناخته شده، در حالی که اگر نور از ذرات تشکیل شده باشد، نظریه فرنل کار نخواهد کرد.
تئوری های فرنل قابل اثبات نبود او حتی نمیتوانست وجود اتر را اثبات نماید اما در آن زمان که جوامع علمی به دنبال یک پاسخ برای نتایج آزمایشات آراگو بودند، نظر وی پذیرفته شد تا علم به زمین درحال حرکت دلخوش باشد.
یک هلوسنتریست و فیزیک دان هلندی به نام J. D. ver der Walls درباره آزمایش فرنل مینویسد:
“به طور کلی می توان ثابت کرد که نظریه فرنل به این معناست که مشاهدات نوری تنها ما را قادر می سازد تا تصمیم بگیریم که آیا جهتی که شخصی ستاره را میبیند با انحراف(ابیراهی) تغییر کرده است یا خیر. با استفاده از انحراف(ابیراهی)، ما نمی توانیم بگوییم که آیا زمین در حال حرکت است یا ستاره. تنها یکی از این دو باید با توجه به یکدیگر درحال حرکت باشند. از این رو نظریه فرنل یک قدم در جهت نظریه نسبیت است.”
۳۴.J. D. ver der Walls, Ober den wereldether, p. 78. Cited in De Labore Solis, p
آزمایش فیزو
آرماند فیزو (۱۸۲۱-۱۸۹۶)،فردی که آزمایشاتش باعث شد تا انیشتین نگران شده و انگیزه لازم برای ساخت تئوری نسبیت را بدست بیاورد. فیزو نیاز به اثبات نظریه “کشیدن” فرنل داشت تا پاسخی فیزیکی، نه صرفا نظری یا ریاضی برای نتایج آراگو داشته باشد. به طور گسترده ای، دانشمندان از نظرات و موضوعاتی اجتناب میکردند که نشان دهد زمین می تواند بی حرکت باشد. اگرچه دانشمندان دلیلی علمی برای حرکت زمین نداشتند ( و البته ندارند) اما آن ها هرگز از این اصل کوپرنیکی دست بر نمیداشتند و قبول نمیکردند که زمین میتواند بی حرکت باشد. این درحالی است که آزمایشات و نظرات فیزیک دانان و دانشمندان در قرن نوزدهم که نشان میداد زمین میتواند کاملا بی حرکت باشد توسط بسیاری نادیده گرفته و مخفی شده است. دانشمندان در قرن بیستم پس از انیشتین از اشاره به مفاهیم جئوسنتریک(زمین مرکزی) و اتفاقاتی که در قرن ۱۹ افتاد اجتناب میکردند. زمانی که عده ای از دانشمندان پی بردند که برخی آزمایشات نشان میدهد که زمین کاملا بی حرکت و ثابت است، این آزمایشات و نتایج آنان را بیهوده و غیر مهم دانستند و آن هارا رها کردند تا در تاریخ، گم شده و به زباله دان تاریخ بپیوندند. سرانجام دانشمندان بین قبول زمین ثابت و انکار اتر که میتوانست تمامی پدیده هارا به خوبی توضیح دهد، یکی را انتخاب کرده(انکار اتر را انتخاب کردند) و برای همیشه زمین ثابت را (که حتی انیشتین آن را برابر با مدل زمین متحرک میدانست و احتمال میداد که زمین ثابت باشد) به زباله دان تاریخ ریختند.
آزمایش های اولیه فیزو نشان داد که سرعت نور از طریق شیشه متفاوت با رنگ نور است،چیزی که برای آن نه توسط آرگو و نه فرنل آزمایشی ارائه شده است.البته این بدان معناست که اتر باید با رنگ های مختلف نور واکنش نشان دهد؛یا، مقدار دیگری از اتر در شیشه که برای هر رنگ خاص به دام افتاده بود، وجود داشت،گزینه هایی که به نظر می رسید بسیار جذاب هستند. فیزو فرضیه ای را مطرح کرد که اتر دارای کشش است و درجات مختلف کشش باعث واکنش های مختلفی با نور می شود. بدین ترتیب، فیزو برای تست ساختار اتر در سال ۱۸۵۱ آماده شد گرفت.
او دو پرتو نور موازی را در جهت مخالف از طریق لوله های آب که در آن آب به سرعت در حال جریان بود فرستاد. به این ترتیب یک پرتو با جریان آب و دیگری در برابر جریان حرکت می کرد. هنگامی که پرتو های نور در صفحه دریافت با یکدیگر مواجه شدند، پرتو نوری که در خلاف جریان آب درحال حرکت بود دیر تر رسید،درست همانطور که یک فرد در حال شنا در خلاف جریان آب نسبت به فردی که در جهت جریان آب شنا میکند نیاز به زمان بیشتری برای تکمیل مسیر خود دارد. همانطور که پرتوهای نور به مقصد نهایی در زمان های مختلف رسیدند،قله ها و دره های طول موج آنها هماهنگ نبودند،که پس از آن علامت های حاشیه ای روشن و تاریک در صفحه دریافت ظاهر شدند.
آب محیطی مناسب برای انجام چنین آزمایشی بود. از آنجا که سرعت نور در آب سریع است،محیط آب حاشیه کافی را از حد بالا فراهم می کند تا بتوان به راحتی متوجه شد که سرعت آن تغییر کرده است.همانطور که مشخص شد، حاشیه تداخل نشان دهنده تفاوت در زمان ورود دو پرتو است و گفته میشود که این نتیجه از فرمول “کشیدن” فرنل پشتیبانی می کند. اما نتیجه کاملا متفاوت از انتظارات فیزو بود. سرعت نور، مجموع سرعت نور اضافه شده به سرعت زمین نبود،در عوض، تنها اثر فیزو در سرعت نور یافت شد که توسط شاخص انکساری آب القا شد. این یک معضل کاملا بود. از یک سو این نشان داد که نور توسط یک محیط (به عنوان مثال آب) تحت تاثیر قرار گرفته بود، اما از سوی دیگر، نور توسط محیط اتر تحت تاثیر قرار نگرفت،به عبارت دیگر سرعت آن افزایش یا کاهش نمی یافت زیرا زمین در اتر حرکت میکرد.
فيزو معتقد بود که زمين در اتر حرکت مي کند. البته یک زمین ثابت می تواند به راحتی توضیح دهد که چرا نور توسط اتر تحت تاثیر قرار نمی گیرد، بلکه فقط توسط آب (شکست) تحت تاثیر قرار میگیرد. (در آزمایش فیزو از آنجا که هر پرتو نور از طریق آب عبور می کند،هیچ تفاوتی بین اتر در آب و اتر در هوا وجود ندارد،و تنها آن پرتوهای نور است که بعدا اندازه گیری می شوند.)
به منظور فرار از این مشکل، فیزو فرض کرد که، همانطور که آب جریان می یابد، اتر را نیز همراه خود میکشد و باعث میشود نور تنها بر خلاف اتر حرکت کند،که پس از آن به عنوان تغییر در سرعت نور در آب ظاهر می شود،به طور تصادفی، شاخص ریزش آب را برابر خواهد کرد و همچنین برابر ضریب “کشیدن” فرنل است.بنابراین به نظر می رسید که آزمایش فیزو از فرنل حمایت کرد، حداقل این که آنها می خواستند این آزمایش اینگونه تفسیر شود.
اما حقیقت این است که فرنل و فیزو هردو زمین ثابت را برای نتایج غیر منتظره آزمایشاتشان قبول داشته و ممکن میدانستند و آن را به عنوان یک راه حل مناسب برای آزمایشات خود میدیدند.
همه آزمایشات یک زمین ثابت و بی حرکت را نشان میدادند اما جوامع علمی که مدل کوپرنیک را قبول داشتند هرگز حاضر به پذیرش ثابت بودن زمین نبودند چرا که تمامی تفکرات ذهنی آنان را برهم میریخت.
۲۰ سال پس از آزمایش فیزو، جرج بیدل ایری آزمایش خود را انجام داد که به اعتراف خود، نتایج آراگو را تایید می کرد- زمین کاملا بی حرکت بود. جرج ایری یک ستاره شناس منحصر به فرد انگلیسی بود که برای انجمن ستاره شناسی سلطنتی کار میکرد. او یک دانشمند محترم بوده و برای تلاشهایش کاملا مشهور بود. اما ایری یک هلیوسنتریست (کروی گرای) به رسمیت شناخته شده بود، درست مانند انیشتین، به دلیل موقعیت ایری به عنوان یک دانشمند محترم نیست که ما به کار او اشاره میکنیم، بلکه دقیقا به دلیل ناتوانی او در اثبات دیدگاه گرانبهای خود از کیهانشناسی است که میتوان آزمایش او را مورد بررسی قرار داد.
حداقل تا قبل از آزمایش او، ایری کاملا مطمئن بود که تلسکوپ پر از آبش ثابت می کند که زمین به دور خورشید میچرخد. از این رو، او در “شکست خود” کاملا شگفت زده شد. در اینجا چگونگی شکست “ایری” آمده است. ایری از آراگو می دانست که:
(۱) سرعت نور در یک محیط شفاف جامد نسبت به هوا کندتر است.
(۲) هر حرکتی که به زمین اعطا شده است بر سرعت نور تاثیر نمی گذارد.
(۳) توضیح فرنل از آزمایش آراگو این بود که ظرف شیشه ای اتر را کشیده و به طور مستقل از اتر در هوا عمل میکند
ایری تنها با تقویت رویه های پیش از خود،تصمیم به استفاده از یک منبع نور در خارج از زمین گرفت. او از نور ستارگان استفاده کرد و آن را از طریق محیط های مختلف برای دیدن اینکه آیا نور تحت تاثیر قرار گرفته است یا نه، هدایت کرد.قبل از اینکه ببینیم آزمایش ایری در نبرد برای اینکه آیا زمین ثابت است یا خیر مفید بوده است،بهتر است که کمی از تاریخ ماهیت نور ستارگان بدانیم.
ستاره شناس جیووانی پیونیو (Giovanni Pieron) در سال ۱۶۴۰ گفت که ستارگان مختلف در طول سال،موقعیت خود را در آسمان تغییر میدهند.فرانچسکو رینوچینی (Francesco Rinuccini) این شواهد را به توجه گالیله در سال ۱۶۴۱ رساند، اما گالیله تحت تاثیر قرار نگرفت. سه دهه بعد، در سال ۱۶۶۹، رابرت هوک (Robert Hooke)، متوجه چنین تغییراتی برای یک ستاره به ویژه گاما دراکونیس(گاما اژدها) در صورت فلکی اژدها شد. از آنجا که بسیاری از زمان کوپرنیک به دنبال شواهد فیزیکی حرکت زمین بوده اند، هوک در واقع فکر کرد که پارالکس را به عنوان اثبات آن کشف کرده است. تقریبا ۳۰ سال بعد، جیمز برادلی تصمیم گرفت تا تعیین کند که مشاهدات هوک، در واقع، یک اختلاف منظر از گاما دراکونیس است.
در طول سالهای ۱۷۲۵-۱۷۲۸ برادلی متوجه شد که در طول یک سال، ستاره یک بیضی کوچکی در مسیرش ثبت شده است، تقریبا همانند یک اختلاف منظر. در سیستم هلیوسنتریک، اختلاف منظر به عنوان ارتباط یک به یک بین انقلاب سالانه زمین و بیضی سالانه ستاره در نظر گرفته می شود، اما برادلی متوجه شد که بیضی ستاره این الگوی خاص را دنبال نمی کند.
در سیستم هلیوسنتریک، که برادلی استفاده میکرد، اختلاف منظر یک ستاره با استفاده از مدار زمین اندازه گیری میشد. در هر نقطه از مسیر زمین، یک ستاره با اختلاف منظر در جهت مخالف مدار زمین در بیضی ستاره پدیدار خواهد شد. برای مثال، در مدل هلیوسنتریک، اگر زمین در ساعت دوازده در مدار باشد،ستاره در ساعت شش در بیضی خود خواهد بود. اگر زمین در ساعت سه باشد،ستاره در ساعت نه خواهد بود. در ابیراهی ستاره ای، زمین و ستاره در طرف مقابل از بیضی های مربوطه قرار نمی گیرند. بنابراین، اگر زمین در ساعت دوازده در مدار باشد،ستاره نیز در ساعت دوازده در بیضی خود خواهد بود. از آنجا که این بعد از الگوی پارالاکس طی سه ماه گذشته بود،برادلی متوجه شد که گاما دراکونیس الگوی ابیراهی ستاره ای را دنبال می کند،نه الگوی پارالکس را.
برادلی یک زاویه انحرافی ۲۰.۴۷ درجه را یافت. درضمن،برادلی کشف کرد که گاما دراکونیس در طول ۱۸/۶ سال یک بیضی کوچکتر را دنبال میکند. توضیح مدل هلیوسنتریک برای این بیضی این است که ماه، از آنجایی که تقریبا تغییر جهت محور هر ۱۸/۶ سال یکبار به دور زمین است،چرخش محوری زمین را تغییر می دهد(که به Nutation نیز معروف است). با این حال، این توضیح ناکافی است؛ زیرا هر ستاره باید یک بیضی ۱۸.۶ ساله را مانند گاما دراکونیس داشته باشد.
در این نقطه، علم نجوم هنوز در انتظار تایید اختلاف منظر ستارگان بود ، زیرا هیچکس آن را اندازه نگرفته بود اما سپس اندازه گیری تایید شده ای از اختلاف منظر ستارگان در بیش از یک قرن بعد توسط فریدریک بسل (Friedrich Bessel) در سال ۱۸۳۸ به ثبت رسید. بنابراین برادلی، استدلال می کند که گاما دراکونیس برای ثبت یک اختلاف منظر خیلی دور است، سپس یک توضیح دیگر یافت که بسیار هوشمندانه بود.
او اظهار داشت که بیضی سالانه ستاره به علت محدود بودن سرعت نور شکل گرفت،یعنی، ستاره در واقع در آسمان حرکت نمی کند؛ به جای آن، نور ستاره با یک سرعت محدود درحال حرکت و برخورد با زمین متحرک بود. زمین برای شش ماه به سمت ستاره حرکت میکرد و برای مدت شش ماه نیز از ستاره درحال دور شدن بود. در حالی که زمین به سمت ستاره حرکت میکرد، نور ستاره سریعتر به زمین می رسید. اما زمانی که زمین از ستاره درحال دور شدن بود، نور آن دیرتر به زمین می رسید. برادلی استدلال کرد که اگر سرعت نور بی نهایت باشد چنین اثری وجود ندارد، اما از آنجایی که محدود است،این حرکات عقب و جلو زمین باعث میشود که در یک دوره یکساله ستاره را درحال حرکت در یک بیضی ببینیم. این توضیح یک نظر خوشایند برای دیدگاه هلیوسنتریک بود چرا که تا زمان برادلی هیچکس حتی گالیله نیز نتوانسته بود دلیلی برای چرخش زمین به دور خورشید بیابد.
تنها دلیلی که گالیله برای دفاع از مدل خورشید مرکزی بیان کرده بود این بود که او ادعا کرد از جایی که نقاط درخشانی (قمر) به دور مشتری درحال چرخش هستند، پس جرم کوچکتر همیشه به دور جرم بزرگتر چرخش میکند و زمین نیز باید به دور یک جرم بزرگ مانند خورشید حرکت کند اما هرگز نتوانست ادعای خود را به اثبات برساند.
گالیله امیدوار بود تا شواهدی برای ادعای خود پیدا کند. بعد از مدتی او ادعا کرد که جزر و مد بر اثر حرکت زمین به دور خورشید پدید می آید. او استدلال کرد که این حرکات فرضی زمین باعث پدید آمدن جزر و مد میشود و این مدرکی است که ثابت می کند زمین به دور خورشید در حرکت است اما از بخت بد او ایده او مورد پذیرش نبود و به آسانی توسط هم عصران وی نقض شده و ثابت شد که او اشتباه می کند.
آن ها گفتند اگر علت پدید آمدن جزر و مد حرکت زمین است پس ما هر روز باید شاهد جزر و مد های شدیدی باشیم زیرا زمین مدام در حرکت است و البته اگر اینگونه باشد همه چیز باید تحت تاثیر این حرکت قرار بگیرد نه فقط آب ها و همه چیز باید از زمین به فضای خارج پرتاب شود.
آزمایش جرج بیدل ایری
همه به فرضیه خورشید مرکزی دلخوش بودند تا زمانی که جرج ایری (۱۸۰۱ – ۱۸۹۲) با آزمایش خود یکبار برای همیشه نادرستی نظر برادلی و البته فرضیه خورشید مرکزی را اثبات کرد.همانطور که نظر برادلی در توضیح بیضی ستاره هوشمندانه بود، آزمایش ایری نیز به همان قدر برای تعیین اینکه نظر برادلی درست بوده یا غلط هوشمندانه بود. با پذیرش سرعت محدود نور، ایری راه هایی برای اثبات اینکه نور ستاره تحت تاثیر حرکت زمین قرار میگیرد یا خیر پیدا کرد. در حالی که برادلی تنها از یک نوع تلسکوپ استفاده کرده بود، ایری با ایده ای مبتکرانه از دو تلسکوپ استفاده کرد که یکی از آن دو با آب پر شده بود. از آنجایی که آراگو،فرنل و فیزو قبلا نشان داده بودند که سرعت نور توسط شیشه یا آب کاهش می یابد،ایری فرض کرد که اگر یک تلسکوپ با آب پر شود، نور ستاره ای که از درون آب می آید باید کندتر از نوری باشد که در هوا درحال حرکت است و بنابراین نور ستاره را به طرف تلسکوپ و دور از چشمی خم کند (مانند خم شدن نور زمانی که مداد را در آب قرار می دهیم).
به منظور جبران خم شدن بیرونی نور ستاره،ایری فرض کرد که باید تلسکوپ پر از آب خود را کمی بیشتر به سمت پایین تر از ستاره چرخانده و مایل کند تا بجای آنکه نور آن به کناره های تلسکوپ برخورد کند، بصورت مستقیم به چشمی تلسکوپ برخورد کند. برای مثال، همین کار را میتوان درحالی که در یک هوای بارانی میدویم با همراه داشتن یک لیوان انجام داد. برای رسیدن قطرات باران به انتها و درون لیوان طوری که آنها به پایین و کناره های لیوان برخورد نکنند، باید لیوان را به منظور جبران سرعت در حال دویدن کمی به جلو بچرخانید(یا مایل کنید). مثال دیگری که این اصل را به خوبی نشان می دهد رها کردن قطره آب به داخل یک لوله آزمایش با یک قطره چکان است.اگر لوله تست به گونه ای نصب شده است که به طور مستقیم به سمت بالا بر روی یک دیسک چرخشی قرار دارد و شخصی تلاش کند قطره ای از آب را داخل لوله آزمایش بریزد، زمانی که لوله درحال چرخش است، قطره هرگز به داخل لوله نخواهد افتاد. شما باید لوله آزمایش را کمی به جهت چرخش آن مایل کنید تا قطره به پایین لوله آزمایش برسد. نور، به دلیل اینکه مانند یک ماده از خود واکنش نشان میدهد،به شکل مشابه با قطره آب حرکت می کند (فقط حرکتی بسیار سریع تر از باران و قطره چکان و در نتیجه اثرات آن بسیار ظریف است).
اگرچه ایری قبل از آزمایش به نتیجه آزمایش مشکوک شده بود، سریعا فهمید که لازم نیست تا تلسکوپ پر شده با آب را بیشتر از تلسکوپ هوا مایل کند.
این نتایج نشان داد که زمین در حال حرکت نیست،از آنجا که اگر هیچ تنظیم اضافی برای یک تلسکوپ پر از آب به سمت جهت نور ستاره ای لازم نباشد،این بدان معنی است که نور ستاره در هر دو تلسکوپ با زاویه و سرعت یکسان می آید. اگر زمین درحال حرکت بود، یک تلسکوپ پر شده با آب باید کمی بیشتر به سمت نور ستاره نسبت به تلسکوپ پر شده با هوا مایل میشد. این به این دلیل است که:
در مدل هلیوسنتریک زمین درحال حرکت به سمت ستاره است و بنابراین تلسكوپ پر از آب نمی تواند تمام نور ستاره را در محیط کندتر آب بگیرد. بنابراین برای کم کردن سرعت نور در آب نیاز است تا تلسکوپ کمی بیشتر از تلسکوپ هوا مایل شود.
از گزارشات جرج ایری به انجمن اخترشناسی سلطنتی
همانطور که آرتور میلر آن را با استفاده از یک نمودار توصیف می کند: در سیستم جئوسنتریک، یک تلسکوپ پر شده با آب که به سمت یک ستاره قرار گرفته است به جهت سرعت ستاره نسبت به زمین که v/N2– است(بر اساس فرضیه فرنسل). قانون سینوسها sin δ ‘= v / cN است. از آنجا که نور ستاره درحال ورود به آب دچار شکست میشود،پس δ ‘زاویه انحرافی(ابیراهی) نیست. با استفاده از قانون اسنل برای ارتباط V و δ ‘ یا به عبارتی sin δ = N sin δ’ ما sin δ = v/c را بدست می آوریم. این استنتاج بر مبنای (Veltmann (1873)، Lorentz (1886 و (Drude (1900 استوار است. جستجوی انحراف یا همان انحراف ستاره ای در هوا با استفاده از یک تلسکوپ پر از آب توسط بوسکوویچ (Boscovich) در سال ۱۷۶۶ پیشنهاد شده است و توسط فرنل (۱۸۱۸) نیز به آن اشاره شده است که هیچ تغییری را پیش بینی نمی کرد زیرا این آزمایش معادل با آزمایش آراگو بود. ایری (۱۸۷۱) این آزمایش را انجام داد و هیچ تغییری در زاویه انحراف نیافت.
۱۹ Albert Einstein’s Special Theory of Relativity, p
در این جا باید به این حقیقت اشاره کنیم که برادلی برای بدست آوردن انحراف ستاره گاما دراکونیس خورشید را جرم ثابتی در فضا فرض کرده بود و بنابراین بدون ثابت فرض کردن خورشید، برادلی نمیتوانست هیچ انحرافی در ستار گاما دراکونیس بیابد. اما با توجه به نجوم مدرن، هیچ چیز در آسمان ثابت نیست پس تئوری برادلی به گونه ای لغو میشود. در غیر این صورت، یا خورشید ثابت است یا نسبیت اشتباه است.
همانطور که قبلا اشاره کردیم، آراگو قبلا فرضیه ای را مطرح کرده بود که ایری توسط آزمایش آن را یافت. آراگو مقاله ای در این زمینه در سال ۱۸۳۹ نوشت و به همین دلیل جوامع علمی باید انتظار چنین نتایجی را از آزمایش ایری میداشتند. در ۱۷۶۶ جوزپه بوسکوویچ (Giuseppe Boscovich)، و بعد از آن آگوستین فرنل (Augustin Fresnel) در سال ۱۸۱۸ نیز تست فرضیه آراگو را با استفاده از یک تلسکوپ پر از آب توصیه کردند. در آزمایش ایری، از آنجایی که هردو آن ها(تلسکوپ پر از آب و ظرف شیشه ای) باعث میشوند نور کندتر نسبت به محیط هوا حرکت کند، تلسكوپ پر از آب به صورت مشابه با ظرف شیشه اي آراگو خواهد بود
