Eter ( ljusbärande eter , från annan grekisk αἰθήρ , övre luftskikt; lat. eter ) är ett hypotetiskt genomträngande medium [1] vars vibrationer visar sig som elektromagnetiska vågor (inklusive synligt ljus ). Konceptet med den lysande etern lades fram på 1600-talet av Rene Descartes [2] och fick en detaljerad bebyggelse på 1800-talet inom ramen för vågoptik och Maxwells elektromagnetiska teori . Etern betraktades också som en materiell analog till det Newtonska absoluta rymden. Det fanns också andra versioner av teorin om eter .
I slutet av 1800-talet uppstod oöverstigliga svårigheter i teorin om eter, som tvingade fysiker att överge begreppet eter och erkänna det elektromagnetiska fältet som ett självförsörjande fysiskt objekt som inte behöver en extra bärare. Den absoluta referensramen avskaffades av den speciella relativitetsteorin . Upprepade försök av enskilda forskare att återuppliva begreppet eter i en eller annan form (till exempel att koppla etern med det fysiska vakuumet ) var inte framgångsrika [1] .
Från de få verk av forntida grekiska vetenskapsmän som har kommit ner till oss kan man förstå att etern då förstods som en speciell himmelsk substans, ett "utfyllande av tomrummet" i kosmos [3] . Platon säger i Timaeus- dialogen att Gud skapade världen från eter. Lucretius Carus nämner i dikten " Om sakernas natur " att "etern matar konstellationerna", det vill säga armaturerna består av kondenserad eter. Anaxagoras föreställde sig etern annorlunda - enligt hans åsikt liknar den jordens luft, bara varmare, torrare och sällsynt [4] .
Demokrit och andra atomister använde inte termen eter , deras världssystem inkluderade endast atomer och tomhet [5] .
En något mer detaljerad bild ges i Aristoteles skrifter . Han trodde också att planeterna och andra himlakroppar består av eter (eller kvintessens ), som är naturens "femte element" och, till skillnad från resten (eld, vatten, luft och jord), evig och oföränderlig. Aristoteles skrev: " Solen består inte av eld; det är en enorm ansamling av eter; solens hetta orsakas av dess inverkan på etern under dess rotation runt jorden . Eter fyller också hela det utomjordiska kosmos, med början från månens sfär; från ovanstående citat kan vi dra slutsatsen att Aristoteles eter överför ljus från solen och stjärnorna, samt värme från solen. Den aristoteliska förståelsen av begreppet antogs av den medeltida skolastiken ; det varade i vetenskapen fram till 1600-talet.
En detaljerad hypotes om existensen av en fysisk eter lades fram 1618 av René Descartes och lades först fram i verket The World, or a Treatise on Light (1634), och utvecklades senare och publicerades i Philosophys första principer ( 1644). Descartes själv använde nästan inte termen "eter", kanske av den anledningen att han tillskrev det egenskaper som radikalt skiljer sig från den antika etern: "Jord och himmel är skapade av samma materia" [6] [2] .
Descartes förklarade för första gången tydligt att världsetern har materiens vanliga mekaniska egenskaper och återupplivade således i den nya fysiken begreppet eter i Anaxagoras anda (istället för den aristoteliska etern som vid den tiden misskrediterades som ett "himmelskt" element ). Begreppet världseter i tolkningen av Descartes behölls fram till början av 1900-talet.
I enlighet med sin ( kartesianska ) naturfilosofi betraktade Descartes hela universum som en obestämd utsträckt materia, som tog olika former under verkan av dess inneboende rörelse [6] .
Descartes förnekade tomhet och trodde att allt utrymme är fyllt med primär materia eller dess derivator. Han representerade urmaterien som en absolut tät kropp, vars delar upptar en del av rummet som är proportionell mot dess storlek: den är inte kapabel att sträcka sig eller komprimera och kan inte uppta samma plats med en annan del av materien. Denna materia kan delas upp i delar av vilken form som helst under inverkan av en applicerad kraft, och var och en av dess delar kan ha vilken tillåten rörelse som helst [7] . Materiens partiklar behåller sin form så länge de har fått rörelse. Med förlusten av rörelse kan partiklarna kombineras [8] . Han antog att under inverkan av en applicerad kraft, malde urmateriens partiklar sina hörn i olika cirkulära rörelser. De resulterande sfärerna bildade virvlar och fragment fyllde luckorna mellan dem.
Den osynliga etern från Descartes fyllde hela universums utrymme fritt från materia, men visade inte motstånd när materiella kroppar rörde sig i det. Descartes delade in "eteriska materier" efter deras egenskaper i tre kategorier [9] .
Eterns mekaniska egenskaper, nämligen den absoluta hårdheten hos det andra elementets partiklar och deras täta passning till varandra, bidrar till den omedelbara utbredningen av förändringar i dem. När förändringsimpulserna når jorden uppfattas de av oss som värme och ljus [10] .
Descartes tillämpade världens angivna system för att förklara inte bara ljus, utan också andra fenomen. Descartes såg orsaken till gravitationen (som han ansåg vara inneboende endast i jordiska föremål) i trycket från eteriska partiklar som omger jorden, som rör sig snabbare än jorden själv [11] . Magnetism orsakas av cirkulationen runt magneten av två motströmmar av små spiralformade partiklar med motsatta trådar, så två magneter kan inte bara attrahera, utan också stöta bort. För elektrostatiska fenomen är partiklar av en bandliknande form på samma sätt ansvariga [12] . Descartes byggde också en original färgteori, enligt vilken olika färger erhålls på grund av olika rotationshastigheter för partiklar av det andra elementet [13] [14] .
Descartes lära om ljus utvecklades väsentligt av Huygens i hans Treatise on Light ( Traité de la lumière , 1690). Huygens betraktade ljus som vågor i etern och utvecklade de matematiska grunderna för vågoptik.
I slutet av 1600-talet upptäcktes flera ovanliga optiska fenomen som måste överensstämma med modellen för den lysande etern: diffraktion (1665, Grimaldi ), interferens (1665, Hooke ), dubbelbrytning (1670, Erasmus Bartholin , studerad ) av Huygens), uppskattning av ljusets hastighet ( 1675 , Römer ) [15] . Två varianter av den fysiska modellen av ljus har beskrivits:
Det är intressant att notera att Descartes-Huygens begrepp om den lysande etern snart blev allmänt accepterad inom vetenskapen och inte led av de dispyter som utspelades under 1600-1700-talen mellan kartesier och atomister [17] [18] , samt anhängare av emissions- och vågteorin. Till och med Isaac Newton , som var mer benägen till emissionsteorin, medgav att etern också deltar i dessa effekter [19] . I Newtons skrifter nämns etern mycket sällan (främst i tidiga verk), även om han i personliga brev ibland tillät sig att "uppfinna hypoteser" om eterns möjliga roll i optiska, elektriska och gravitationsfenomen. I det sista stycket av sitt huvudverk " Matematical Principles of Natural Philosophy ", skriver Newton: "Nu bör något tilläggas om någon subtilste eter som penetrerar alla fasta kroppar och finns i dem." Han listar sedan exemplen på eterns fysiska roll som antogs vid den tiden:
Partiklar av kroppar på mycket små avstånd attraheras ömsesidigt, och när de kommer i kontakt klibbar de ihop, elektrifierade kroppar verkar över långa avstånd, både stöter bort och attraherar nära små kroppar, ljus sänds ut, reflekteras, bryts, böjs av och värmer kropparna. , varje känsla är upphetsad som får djurens lemmar att röra sig efter behag, överförda exakt av vibrationerna från denna eter från de yttre sinnesorganen till hjärnan och från hjärnan till musklerna.
Newton kommenterar dock inte alla dessa hypoteser på något sätt och begränsar sig till anmärkningen: ”Men detta kan inte sägas i korthet, dessutom finns det inte tillräckligt med experiment genom vilka denna eters verkningslagar skulle vara noggrant bestämt och visad” [20] .
Tack vare Newtons auktoritet blev ljusemissionsteorin allmänt accepterad på 1700-talet. Etern betraktades inte som en bärare, utan som en bärare av lätta partiklar, och ljusets brytning och diffraktion förklarades av en förändring i eterns densitet - nära kroppar (diffraktion) eller när ljus passerar från ett medium till ett annat (brytning) [21] . I allmänhet föll etern som en del av världens system i bakgrunden på 1700-talet, men teorin om etervirvlar bevarades, och det gjordes misslyckade försök att tillämpa den för att förklara magnetism och gravitation [22] .
I början av 1800-talet vann vågteorin om ljus, som betraktade ljus som vågor i etern, en avgörande seger över emissionsteorin. Det första slaget mot emissionsteorin utdelades av den engelske universalforskaren Thomas Young , som år 1800 utvecklade vågteorin om interferens (och introducerade själva termen) utifrån principen om vågsuperposition som han formulerade. Baserat på resultaten av sina experiment uppskattade han ganska exakt ljusets våglängd i olika färgområden.
Inledningsvis möttes Jungs teori av fientlighet. Just vid denna tidpunkt studerades fenomenet dubbelbrytning och polarisering av ljus djupt , vilket uppfattades som avgörande bevis till förmån för emissionsteorin. Men här till stöd för vågmodellen (utan att veta något om Jung) talade Augustin Jean Fresnel . I ett antal kvicka experiment visade han rena vågeffekter, helt oförklarliga ur korpuskulär teoris synvinkel, och hans memoarbok, innehållande en omfattande studie från vågpositioner och en matematisk modell av ljusets alla då kända egenskaper (förutom polarisering), vann tävlingen av Paris vetenskapsakademi ( 1818 ). Arago beskriver ett märkligt fall : vid ett möte med akademikerkommissionen uttalade sig Poisson mot Fresnels teori, eftersom det följde av den att under vissa förhållanden kunde ett starkt upplyst område uppträda i mitten av skuggan från en ogenomskinlig cirkel. Vid ett av följande möten visade Fresnel och Arago för kommissionsledamöterna denna effekt, som kallades " Poisson-platsen " [23] .
Jung och Fresnel ansåg initialt ljus som elastiska (längsgående) svängningar av en försållad men extremt elastisk eter, liknande ljud i luft. Vilken ljuskälla som helst utlöser elastiska oscillationer av etern, som inträffar med en gigantisk frekvens som inte finns någon annanstans i naturen, på grund av vilka de fortplantar sig med en enorm hastighet [24] . Varje materiell kropp attraherar eter, som tränger in i kroppen och tjocknar där. Ljusets brytningsindex [25] berodde på eterns densitet i en transparent kropp .
Det återstod att förstå mekanismen för polarisering. Redan 1816 diskuterade Fresnel möjligheten att eterns ljusvibrationer inte är längsgående, utan tvärgående. Detta skulle lätt förklara fenomenet med polarisering. Jung kom också på denna idé vid den här tiden. Tvärvibrationer påträffades dock tidigare endast i inkompressibla fasta ämnen, medan etern ansågs likna egenskaperna hos en gas eller vätska. 1822-1826 presenterade Fresnel memoarer som beskrev nya experiment och en komplett teori om polarisering, som fortfarande är relevant idag.
Cauchy-Stokes-modellenIntresset och förtroendet för begreppet eter ökade dramatiskt under 1800-talet. Nästa (efter 1820-talet) nästan hundra år präglas av vågoptikens triumferande framgång på alla områden. Klassisk vågoptik fullbordades och ställde samtidigt den svåraste frågan: vad är etern?
När det stod klart att ljusvibrationer är strikt tvärgående uppstod frågan om vilka egenskaper etern skulle ha för att tillåta tvärgående vibrationer och utesluta längsgående. Henri Navier erhöll 1821 allmänna ekvationer för utbredning av störningar i ett elastiskt medium. Navier-teorin utvecklades av O. L. Cauchy (1828), som visade att, generellt sett, även longitudinella vågor måste existera [26] .
Fresnel lade fram en hypotes enligt vilken etern är inkompressibel, men tillåter tvärgående förskjutningar. Ett sådant antagande är svårt att förena med eterns totala permeabilitet med avseende på substansen. D. G. Stokes förklarade svårigheten med det faktum att etern är som ett harts: med snabba deformationer (ljusemission) beter den sig som en solid kropp, och med långsamma (säg under planeternas rörelse) är den plastisk. År 1839 förbättrade Cauchy sin modell genom att skapa teorin om en sammandragande (labil) eter, senare förfinad av W. Thomson .
För att alla dessa modeller inte skulle betraktas som rent spekulativa borde de huvudsakliga effekterna av vågoptik formellt ha härletts från dem. Sådana försök hade dock liten framgång. Fresnel föreslog att etern består av partiklar vars storlek är jämförbar med ljusets våglängd. Med detta ytterligare antagande lyckades Cauchy underbygga fenomenet ljusspridning . Men alla försök att koppla, till exempel, Fresnel-teorin om ljusbrytning med någon modell av etern var misslyckade [27] .
Eter och elektromagnetismFaraday var skeptisk till etern och uttryckte osäkerhet om dess existens [28] . Med upptäckten av den klassiska elektrodynamikens ekvationer av Maxwell fick teorin om etern ett nytt innehåll.
I sitt tidiga arbete använde Maxwell hydrodynamiska och mekaniska modeller av etern, men han betonade att de endast tjänar till förtydligande med hjälp av en visuell analogi. Man måste komma ihåg att vektoranalys inte existerade då, och Maxwell behövde en hydrodynamisk analogi, först och främst, för att förklara den fysiska betydelsen av differentialoperatorer ( divergens , rotor , etc.). Till exempel, i artikeln "On Faraday's Lines of Force" (1855) förklarade Maxwell att den imaginära vätskan som används i modellen "enbart är en samling fiktiva egenskaper, sammanställda med syftet att presentera vissa satser av ren matematik i en form som är mer visuellt och lättare att tillämpa på fysiska problem än en form som använder rent algebraiska symboler” [29] . Senare (sedan 1864) uteslöt Maxwell resonemang i analogi från sina verk [30] . Maxwell utvecklade inte specifika modeller av etern och förlitade sig inte på några egenskaper hos etern, förutom förmågan att upprätthålla en förskjutningsström , det vill säga rörelsen av elektromagnetiska svängningar i rymden.
När G. Hertz experiment bekräftade Maxwells teori började etern betraktas som en vanlig bärare av ljus, elektricitet och magnetism. Vågoptik har blivit en integrerad del av Maxwells teori, och förhoppningen uppstod att bygga en fysisk modell av etern på denna grund. Forskning inom detta område utfördes av de största forskarna i världen. Vissa av dem (till exempel Maxwell själv, Umov och Helmholtz ), även om de skrev om eterns egenskaper, studerade faktiskt egenskaperna hos det elektromagnetiska fältet . En annan del (till exempel D. G. Stokes , W. Thomson ) försökte avslöja naturen och egenskaperna hos själva etern - att uppskatta trycket i den, densiteten av dess massa och energi, för att koppla den till atomteorin.
Kemi i försök att förstå etern (D. I. Mendeleev)I verk av D. I. Mendeleev är denna fråga direkt relaterad till hans förståelse av de fysiska orsakerna till periodicitet . Eftersom egenskaperna hos grundämnen är i ett periodiskt beroende av atomvikter (massa), avsåg forskaren att använda dessa mönster för att lösa det verkliga problemet - genom att fastställa orsakerna till gravitationskrafter och genom att studera egenskaperna hos mediet som överför dem. [31]
Som redan noterats antogs det att "etern" som fyller det interplanetära rummet är ett medium som överför ljus, värme och gravitation. Inom ramen för sådana idéer verkade studiet av mycket förtärnade gaser vara ett möjligt sätt att bestämma det namngivna ämnet, när egenskaperna hos det "vanliga" ämnet inte längre skulle kunna dölja egenskaperna hos "etern" [31 ] .
I en av hans hypoteser styrdes D. I. Mendeleev av det faktum att "eter" eller någon okänd inert gas med en mycket låg vikt, det vill säga det lättaste kemiska elementet , kunde visa sig vara ett specifikt tillstånd av mycket förtärnade luftgaser . Forskaren skriver på ett tryck från Fundamentals of Chemistry, på en skiss av det periodiska systemet från 1871: "Eter är den lättaste av alla, miljoner gånger"; i sin arbetsbok från 1874 gör han sin poäng tydligare: "Vid noll tryck har luft en viss densitet, och det är eter!" Men i hans dåtida publikationer återspeglades inte dessa tankar. Upptäckten av inerta gaser i slutet av 1800-talet aktualiserade frågan om världseterns kemiska natur. På förslag av William Ramsay inkluderade Mendeleev nollgruppen i det periodiska systemet , vilket lämnade utrymme för element lättare än väte . Enligt Mendeleev skulle gruppen av inerta gaser kunna kompletteras med koronium och det lättaste, men ändå okända grundämnet, som han kallade newtonium , som utgör världsetern [32]
I april 1902 redogjorde han för sina åsikter i essän "Ett försök till en kemisk förståelse av världsetern" (publicerad på engelska 1904, på ryska 1905). I den sista delen av detta arbete skriver D. I. Mendeleev [31] [33] :
Genom att representera etern som en gas som har de angivna egenskaperna och som tillhör nollgruppen, strävar jag först och främst efter att utvinna ur den periodiska lagen vad den kan ge, att verkligen förklara materialiteten och den allmänna fördelningen av den eteriska substansen i hela naturen och dess förmåga att penetrera alla ämnen, inte bara gaser eller ångor, utan även fasta och flytande, eftersom atomerna i de lättaste grundämnena, av vilka våra vanliga ämnen är sammansatta, fortfarande är miljontals gånger tyngre än eteriska och, som man skulle kunna tro, deras relationer kommer inte att förändras mycket från närvaron av sådana lätta atomer som atomer eller eteriska. Det säger sig självt att då har jag själv en hel mängd frågor, att det förefaller mig omöjligt att svara på de flesta av dem, och att jag i presentationen av mitt försök inte tänkte på att varken ta upp dem eller försöka svara på dem. som förefaller mig lösa. Jag skrev inte mitt "försök" till detta, utan bara för att uttala mig om en fråga som många, jag vet, funderar på och som man borde börja prata om.
Även i sina tidiga verk kom D. I. Mendeleev till metodologiska principer och bestämmelser som utvecklades i hans efterföljande studier. Han försöker närma sig lösningen av en viss fråga, enligt dessa allmänna principer, och skapa ett filosofiskt koncept inom vilket analysen av specifika data kommer att utföras. Detta är också typiskt för studier relaterade till detta ämne, som uttrycktes i resultat som inte är direkt relaterade till det. [34] Driven av idén om att upptäcka etern började D. I. Mendeleev experimentellt studera försålda gaser, och, när han behandlade detta ämne, formulerade eller bekräftade bestämmelserna i kinetisk teori och termodynamik , underbyggde teoretiskt villkoren för beteendet hos komprimerade gaser [35] : han erhöll den idealiska gasekvationen innehållande den universella gaskonstanten som , och erhöll virial expansioner som är i full överensstämmelse med de första approximationerna i de nu kända ekvationerna för verkliga gaser . Mycket värdefullt, men något för tidigt, var förslaget från D. I. Mendeleev om införandet av en termodynamisk temperaturskala [31] .
Lorentz teori om eterUnder perioden 1892–1904 utvecklade Hendrik Lorentz teorin om "elektron-eter", där han införde en strikt åtskillnad mellan materia (elektroner) och eter. I hans modell är etern helt orörlig och sätts inte i rörelse av tung materia. Till skillnad från tidigare elektroniska modeller fungerar det elektromagnetiska eterfältet som en mellanhand mellan elektroner, och förändringar i detta fält kan inte fortplanta sig snabbare än ljusets hastighet.
Det grundläggande konceptet i Lorentz teori 1895 var "motsvarande tillståndssats" för ordningsvillkor v/c [A 1] . Denna sats säger att en observatör som rör sig i förhållande till etern gör samma observationer som en observatör i vila (efter en lämplig förändring av variabler). Lorentz märkte att det är nödvändigt att ändra rum-tidsvariablerna när man ändrar referensramar och introducera två begrepp:
Detta ledde till formuleringen av de så kallade Lorentz-transformationerna av Larmor (1897, 1900) [A 3] [A 4] och Lorentz (1899, 1904), [A 5] [A 6] , där (det noterades av Larmor) den fullständiga formuleringen av lokal tid åtföljs av en viss retardation av tiden för elektroner som rör sig i etern. Som Lorentz (1921, 1928) senare påpekade, ansåg han tiden indikerad av klockor som vilade i etern som "sann" tid, medan han betraktade lokal tid som en heuristisk arbetshypotes och en rent matematisk anordning [A 7] [A 8] . Därför betraktas Lorentz-satsen av moderna författare som en matematisk transformation från ett "riktigt" system i vila i etern till ett "fiktivt" system i rörelse [B 1] [B 2] [B 3] .
Lorentz arbete motiverades matematiskt och förbättrades av Henri Poincaré , som formulerade den universella relativitetsprincipen och försökte förena den med elektrodynamik. Han förklarade att simultanitet inte var något annat än en bekväm konvention som beror på ljusets hastighet, varvid ljushastighetens konstanthet skulle vara ett användbart postulat för att göra naturlagarna så enkla som möjligt. 1900 och 1904 [A 9] [A 10] tolkade han fysiskt Lorentz lokala tid som ett resultat av klocksynkronisering med hjälp av ljussignaler. I juni och juli 1905 [A 11] [A 12] förklarade han att relativitetsprincipen var en allmän naturlag, inklusive gravitation. Poincaré korrigerade några av Lorentz misstag och bevisade Lorentz-invariansen i elektrodynamikens ekvationer. Han använde emellertid begreppet eter som ett verkligt, men helt oupptäckbart medium, och skiljde på skenbar och verklig tid, så de flesta vetenskapshistoriker tror att Poincare inte kunde skapa en speciell relativitetsteori [B 1] [B 4 ] [B 2] .
Under 1600- och 1800-talen gjordes många försök att koppla etern med gravitationen och att skapa en fysisk grund under den Newtonska lagen om universell gravitation . Historiska översikter nämner mer än 20 sådana modeller med varierande utvecklingsgrad. Oftare än andra uttrycktes följande idéer [36] [37] [38] .
Alla dessa modeller har utsatts för motiverad kritik och misslyckats med att uppnå brett vetenskapligt erkännande [37] .
Hydrostatisk modellDenna modell publicerades först i listan över problem och frågor som Newton ställde i slutet av sin Optik (1704). Newton själv kom aldrig ut till stöd för ett sådant tillvägagångssätt, och begränsade sig till det välkända uttalandet: "Jag kunde fortfarande inte härleda orsaken till dessa egenskaper hos tyngdkraften från fenomen, men jag uppfinner inga hypoteser." Denna idé har aldrig fått någon seriös utveckling [37] .
En annan version av denna modell föreslogs av Robert Hooke : attraktion orsakas av vibrationer av atomer som överförs från kropp till kropp genom etern. Denna idé utvecklades på 1800-talet i form av "pulsation"-teorier [37] .
"Ripple"-teorierBland "pulsation"-teorierna är den mest framträdande platsen upptagen av modellen av den norske fysikern Karl Bjorknes , som var en av de första som försökte skapa en enhetlig teori för alla fält . Bjorknes (1870-talets) publikationer utvecklade följande idé: kroppar i etern beter sig som synkront pulserande kroppar i en inkompressibel vätska, mellan vilken, som bekant, en attraktion uppstår som är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet. Bjorknes koncept stöddes av de engelska fysikerna Frederick Guthrie och William Mitchinson Hicks , den senare teoretiskt beskrev "negativ materia", vars atomer oscillerar i antifas och antigravitation. År 1909 utvecklades Bjerknes teori av Charles V. Burton , som tillskrev pulsationer till elektroner inuti kroppar [39] .
"Ripple"-modeller har kritiserats skarpt, följande invändningar har framförts mot dem [39] .
Huvudförfattarna till denna grupp av modeller var de engelska vetenskapsmännen Karl Pearson (senare en berömd statistiker) och George Adolf Schott . Pearson, som var seriöst involverad i hydrodynamik på 1880-talet, stödde först pulsationsteorier, men föreslog 1891 en modell av atomen som ett system av eterstrålar, med vilken han hoppades kunna förklara både elektromagnetiska och gravitationseffekter [40] [41 ] :
Det primära ämnet är ett flytande icke-roterande medium, och atomerna eller elementen i materia är strålarna av detta ämne. Var dessa jetstrålar kom ifrån i tredimensionell rymd är det omöjligt att säga; i möjligheten att känna till det fysiska universum, är teorin begränsad av deras existens. Kanske är deras utseende förknippat med ett utrymme av en högre dimension än vår egen, men vi kan inte veta något om det, vi har bara att göra med flöden in i vår miljö, med eterströmmar, som vi föreslog att kalla "materia".
Massan, enligt Pearson, bestäms av eterstrålarnas medelhastighet. Från dessa allmänna överväganden kunde Pearson härleda Newtons gravitationslag. Pearson förklarade inte var och var eterstrålarna flödar, och begränsade sig till att antyda existensen av den fjärde dimensionen [42] . Schott försökte klargöra denna aspekt och antog att elektronens radie ökar med tiden, och denna "inflation" är källan till eterns rörelse. I Schott-versionen ändras gravitationskonstanten med tiden [40] .
Lesages teoriIdén om denna kvicka mekaniska gravitationsmodell dök upp under Newtons dagar ( Nicola Fatio de Duillier , 1690), författaren till den utvecklade teorin var den schweiziske fysikern Georges Louis Lesage , vars första publikation dök upp 1782 [43] . Kärnan i idén visas i figuren: utrymmet är fyllt med några snabbt och slumpmässigt rörliga eteriska kroppar, deras tryck på en enda kropp är balanserat, medan trycket på två nära kroppar är obalanserat (på grund av partiell avskärmning från kropparna ), vilket skapar effekten av ömsesidig attraktion. En ökning av kroppsmassa innebär en ökning av antalet atomer som utgör denna kropp, på grund av vilket antalet kollisioner med blodkroppar och mängden tryck från deras sida ökar proportionellt, så attraktionskraften är proportionell mot massan av blodkroppar. kroppen. Från denna härledde Lesage Newtons gravitationslag [44] .
Kritiker av Le Sages teori har noterat många av dess svagheter, särskilt när det gäller termodynamik . James Maxwell visade att i Le Sage-modellen kommer energi säkert att förvandlas till värme och snabbt smälta vilken kropp som helst. Som ett resultat drog Maxwell slutsatsen [45] :
Vi har ägnat mer utrymme åt denna teori än den verkar förtjäna, för att den är genialisk och för att den är den enda teorin om tyngdkraftens orsak som har utvecklats så detaljerat att det har varit möjligt att diskutera argument för och emot den. Uppenbarligen kan den inte förklara för oss varför kropparnas temperatur förblir måttlig, medan deras atomer tål ett sådant bombardement.
Henri Poincaré beräknade (1908) att blodkropparnas hastighet måste vara många storleksordningar högre än ljusets hastighet, och deras energi skulle förbränna alla planeter [44] . Oöverstigliga logiska svårigheter har också noterats [37] :
George Darwins försök att ersätta blodkroppar med vågor i etern var också misslyckat [46] . I en recension av 1910 karakteriseras Le Sages modell med säkerhet som ohållbar [44] .
År 1728 upptäckte den engelske astronomen Bradley ljusets aberration : alla stjärnor beskriver små cirklar på himlen med en period av ett år. Ur den eteriska ljusteorins synvinkel innebar detta att etern är orörlig, och dess skenbara förskjutning (när jorden rör sig runt solen) avleder bilderna av stjärnor enligt superpositionsprincipen. Fresnel medgav dock att inuti den rörliga substansen är etern delvis meddragen. Denna uppfattning verkade bekräftas av Fizeaus experiment .
Maxwell föreslog 1868 ett schema för ett avgörande experiment, som efter uppfinningen av interferometern kunde utföra 1881 den amerikanske fysikern Michelson . Senare upprepade Michelson och Edward Morley experimentet flera gånger med ökande noggrannhet, men resultatet var undantagslöst negativt - "etervinden" fanns inte.
År 1892 föreslog G. Lorentz och, oberoende av varandra, J. Fitzgerald att etern är orörlig, och att längden på vilken kropp som helst reduceras i riktningen för dess rörelse, vilket gör "etervinden" svårare att upptäcka. Frågan förblev dock otydlig - varför längden reduceras exakt i sådan utsträckning att det blir omöjligt att detektera etern (mer exakt, rörelse i förhållande till etern). Samtidigt upptäcktes Lorentz-transformationer , som till en början ansågs vara specifika för elektrodynamik. Dessa transformationer förklarade den Lorentziska längdsammandragningen, men var oförenliga med klassisk mekanik baserad på de galileiska transformationerna . Henri Poincaré visade att Lorentz-transformationerna är likvärdiga med relativitetsprincipen för det elektromagnetiska fältet; han trodde att etern existerade, men i grunden inte kan upptäckas.
Den fysiska essensen av Lorentz-transformationerna avslöjades efter Einsteins arbete . I en artikel från 1905 övervägde Einstein två postulat: den universella relativitetsprincipen och ljusets hastighets konstanthet. Lorentz transformationer följde omedelbart från dessa postulat (inte bara för elektrodynamik), längdsammandragning och relativitet för samtidiga händelser. Einstein påpekade i samma artikel eterns värdelöshet, eftersom inga rimliga fysiska attribut kunde tillskrivas den, och allt som ansågs som eterns dynamiska egenskaper absorberades av kinematiken i den speciella relativitetsteorin (SRT). Sedan det ögonblicket har det elektromagnetiska fältet inte betraktats som en energiprocess i etern, utan som ett oberoende fysiskt objekt.
Nya idéer vann inte omedelbart, ett antal fysiker gjorde försök att återställa förtroendet för etermodellen under flera decennier efter 1905. Dayton Miller meddelade 1924 att han hade upptäckt "etervinden". Millers resultat bekräftades inte, och mycket mer exakta mätningar (med olika metoder) visade återigen att det inte fanns någon "etervind" [48] . Andra fysiker försökte använda Sagnac-effekten för att bevisa existensen av etern , men detta fenomen förklaras fullt ut inom ramen för relativitetsteorin [49] . De möjliga gränserna för tillämpligheten av relativitetsteorin [50] undersöks också .
Den främsta anledningen till att det fysiska begreppet eter förkastades var det faktum att detta begrepp, efter utvecklingen av den speciella relativitetsteorin, visade sig vara överflödigt. Andra orsaker inkluderar motsägelsefulla attribut som tillskrivs etern - omärklighet för materia, tvärgående elasticitet, otänkbar jämfört med gaser eller vätskor , hastigheten för utbredning av vibrationer , etc. Ett ytterligare argument var beviset på det elektromagnetiska fältets diskreta ( kvanta ) natur , oförenlig med hypotesen om en kontinuerlig eter.
I sin artikel "Relativitetsprincipen och dess konsekvenser i modern fysik" (1910) förklarade Albert Einstein i detalj varför konceptet med en lysande eter är oförenligt med relativitetsprincipen . Tänk till exempel en magnet som rör sig över en sluten ledare. Det observerade mönstret beror endast på magnetens och ledarens relativa rörelse och inkluderar utseendet av en elektrisk ström i den senare. Men från synvinkeln av teorin om etern i olika referensramar är bilden väsentligt annorlunda. I referensramen som är associerad med ledaren, när magneten rör sig, förändras styrkan på magnetfältet i etern, vilket resulterar i att ett elektriskt fält med slutna kraftlinjer skapas, vilket i sin tur skapar en ström i dirigent. I referensramen förknippad med magneten uppstår inte det elektriska fältet, och strömmen skapas av den direkta verkan av förändringen i magnetfältet på elektronerna i den rörliga ledaren. Således beror verkligheten av processer i etern på observationspunkten, vilket är oacceptabelt inom fysiken [51] .
Senare, efter skapandet av den allmänna relativitetsteorin (GR), föreslog Einstein att man skulle återuppta användningen av termen och ändrade dess innebörd, nämligen att förstå det fysiska utrymmet av GR som etern [52] . Till skillnad från den lysande etern är det fysiska rummet inte väsentligt (det är till exempel omöjligt att tillskriva sin egen rörelse och självidentitet till rymdens punkter), därför finns det inga svårigheter för rymden, till skillnad från Lorentz-Poincaré-etern med relativitetsprincipen [53] . De flesta fysiker har dock valt att inte återgå till användningen av den nu avskrivna termen.
Vissa forskare fortsatte att stödja konceptet med den lysande etern efter 1905, de lade fram olika alternativa hypoteser och försökte bevisa dem experimentellt. Det har dock alltid visat sig att relativitetsteorin och teorierna baserade på den stämmer överens med resultaten av alla observationer och experiment, [54] [55] medan en konkurrerande eterteori som kan beskriva hela uppsättningen experimentella fakta har inte dykt upp.
I moderna vetenskapliga artiklar används termen "eter" nästan uteslutande i verk om vetenskapshistoria [56] . Ändå kommer det från tid till annan förslag för att återuppliva detta koncept som användbart för fysiken.
Vissa av dessa åsikter är mer terminologiska till sin natur. Som nämnts ovan föreslog till och med Einstein att man skulle kalla det fysiska rymden eter för att betona att det inte bara har geometriska utan också fysiska attribut. Whittaker skrev senare: " Det förefaller mig absurt att behålla namnet " vakuum " för en kategori med så många fysiska egenskaper, men den historiska termen "eter" är perfekt lämpad för detta ändamål " [57] . Nobelpristagaren i fysik Robert B. Laughlin sa så här om eterns roll i modern teoretisk fysik:
Paradoxalt nog finns det i Einsteins mest kreativa verk ( allmän relativitet ) ett behov av rymden som medium, medan det i hans ursprungliga premiss ( special relativitet ) inte finns något behov av ett sådant medium... Ordet "eter" har en extremt negativ konnotation i teoretisk fysik på grund av dess tidigare association med opposition mot relativitetsteori. Det är tråkigt, för det återspeglar ganska exakt hur de flesta fysiker faktiskt tänker om vakuum... Relativitetsteorin säger egentligen ingenting om existensen eller icke-existensen av materia som genomsyrar universum... Men vi pratar inte om det för att det är tabu . [58]
Dessa förslag fick inget betydande stöd [59] [60] [61] . En av anledningarna till detta är att etern är associerad med mekaniska modeller som kännetecknas av mediets hastighet vid varje punkt (tre- eller fyrdimensionell vektor), och de kända fysikaliska fälten har inte sådana egenskaper, t.ex. , är det metriska fältet tensor , inte vektor , men mätvektorfält i standardmodellen har ytterligare index.
Termen eter används ibland i vetenskapliga artiklar när man skapar ny terminologi. Så, till exempel, i A. de Gouvêas arbete [62] betyder den " CPT-överträdande etern" endast vissa typer av termer i potentialen för neutrinon Lagrangian .
Mer radikala konstruktioner, där etern fungerar som en substans (miljö), kommer i konflikt med relativitetsprincipen [54] . En sådan eter, på grund av en mycket svag interaktion med den vanliga världen , kan leda till några fenomen, vars huvudsakliga är en svag kränkning av teorins Lorentz-invarians. Länkar till några av dessa modeller finns på stanford.edu [63] .
Emellertid har inga observerbara fysiska fenomen hittills upptäckts som skulle motivera återupplivandet av begreppet en betydande eter i någon form. I Bulletinen " In Defense of Science " (2017), publicerad av kommissionen för bekämpning av pseudovetenskap och förfalskning av vetenskaplig forskning under presidiet för den ryska vetenskapsakademin , karakteriseras eterteorin som pseudovetenskap [64] .
Radio dök upp långt innan termen sändning föll ur vetenskaplig användning, och många fraser relaterade till sändningen slog rot i mediebranschens professionella terminologi: programmet gick i luften , live , etc. Termen "sändning" användes i ett antal artiklar Civil Code of the Russian Federation om upphovsrätt och närstående rättigheter. Den engelska versionen av termen ( Ether ) finns i många elektroniktermer (t.ex. " Ethernet "), även om ordet luft används för radiokommunikation och sändningar .
" Ether " (eter) kallas en kryptovaluta på " Ethereum "-plattformen.
Klassiska skrifter
Historiska recensioner
Anteckningar
... det finns dussintals sanna pseudovetenskaper, såsom astrologi och palmistry, extrasensorisk perception och parapsykologi, kryptobiologi och bioenergetik, bioresonans och iridologi, kreationism och telegoni, ufologi och paleoastronautik, eniologi och dianetik, numerologi och socionik, fysiologi, information och och universologi, dowsing och kontakt, dermatoglyfiska tester och geopatogena zoner, geopolitik och månkonspiration, teorier om eter- och torsionsfält, vattenminne och våggenetik
![]() |
|
---|---|
I bibliografiska kataloger |