Теории эфира

Теории эфира — теории в физике, предполагающие существование эфира как вещества или поля, заполняющего пространство, а также среды для передачи и распространения электромагнитных и гравитационных сил. Различные теории эфира воплощают различные концепции этой среды или вещества. С момента разработки специальной теории относительности, теории эфира больше не используются в современной физике и заменяются на более абстрактные модели.

Исторические модели

Светоносный эфир

В XIX веке светоносный эфир считали средой для распространения света (электромагнитного излучения). Однако ряд экспериментов, проведенных в конце XIX века, таких как эксперимент Майкельсона-Морли, в попытке обнаружить движение земли через эфир не смогли сделать это. Впрочем, вывод сделан скорее о несовершенстве предложенного метода: «Из всего сказанного, — заключают свою статью Майкельсон и Морли, — явствует, что безнадёжно пытаться решить вопрос о движении Солнечной системы по наблюдениям оптических явлений на поверхности Земли». Согласно примечанию С. И. Вавилова «способ обработки таков, что всякие непериодические смещения исключаются. Между тем эти непериодические смещения были значительны. Максимальное смещение в этом случае составляет 1/10 теоретического».

К началу XX века для объяснения всех проведённых к тому времени экспериментов теорию эфира пришлось сделать настолько монструозной и переполненной дополнительными соображениями ad hoc (так, версия Лоренца насчитывала 27 разнообразных гипотез), что создание теории относительности, которая способна была объяснить электромагнитные явления, не прибегая к использованию этой концепции вообще, разрушило теоретические и философские основания использования теории эфира в физике.

Механический гравитационный эфир

С XVI-го по XIX-й века различные теории использовали эфир для описания гравитационных явлений. Наиболее известна теория гравитации Лесажа, хотя другие модели предложены Исааком Ньютоном, Бернхардом Риманом и Лордом Кельвином. Ни одна из этих концепций не считается сегодня научным сообществом жизнеспособной.

Нестандартные толкования в современной физике

Общая теория относительности

Эйнштейн иногда использовал слово «эфир» для обозначения гравитационного поля в рамках общей теории относительности, но эта терминология никогда не получала широкую поддержку.

Мы можем сказать, что, согласно общей теории относительности, пространство обладает физическими свойствами; в этом смысле, таким образом, эфир существует. Согласно общей теории относительности пространство без эфира немыслимо; в таком пространстве не только бы не было никакого распространения света, но и не могли бы существовать никакие стандарты пространства и времени (измерительных масштабов и часов), и, следовательно, никакие пространственно-временные интервалы в физическом понимании. Но этот эфир не может рассматриваться как наделенная какими-либо качественными характеристиками весомая среда, состоящая из частей, которые могут быть прослежены с течением времени. Идея движения к нему неприменима. Оригинальный текст (англ.)   We may say that according to the general theory of relativity space is endowed with physical qualities; in this sense, therefore, there exists an aether. According to the general theory of relativity space without aether is unthinkable; for in such space there not only would be no propagation of light, but also no possibility of existence for standards of space and time (measuring-rods and clocks), nor therefore any space-time intervals in the physical sense. But this aether may not be thought of as endowed with the quality characteristic of ponderable media, as consisting of parts which may be tracked through time. The idea of motion may not be applied to it. Einstein, Albert: "Ether and the Theory of Relativity" (1920), republished in Sidelights on Relativity (Methuen, London, 1922)

Квантовый вакуум

Квантовая механика может описывать пространство как непустое в чрезвычайно малых масштабах. Поль Дирак предположил, что этот квантовый вакуум может быть эквивалентом в современной физике понятию эфира. Однако гипотеза Дирака мотивирована его неудовлетворённостью по поводу квантовой электродинамики, и она никогда не получала широкой поддержки со стороны научного сообщества.

Лауреат Нобелевской премии по физике Роберт Б. Лафлин так сказал о роли эфира в современной теоретической физике:

Как это ни парадоксально, но в самой креативной работе Эйнштейна (общей теории относительности) существует необходимость в пространстве как среде, тогда как в его исходной предпосылке (специальной теории относительности) необходимости в такой среде нет… Слово «эфир» имеет чрезвычайно негативный оттенок в теоретической физике из-за его прошлой ассоциации с оппозицией теории относительности. Это печально, потому что оно довольно точно отражает, как большинство физиков на самом деле думают о вакууме… Теория относительности на самом деле ничего не говорит о существовании или несуществовании материи, пронизывающей вселенную… Но мы не говорим об этом, потому что это табу.

Теория волны-пилота

В непринятой научным сообществом теории, которая должна была заменить квантовую механику, Луи де Бройль заявлял:

Любая частица, даже изолированная, должна быть представлена в непрерывном «энергетическом контакте» со скрытой средой.

Тёмная материя и тёмная энергия как эфир

В настоящее время некоторые ученыеК:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан) начинают видеть в тёмной материи и тёмной энергии новую ссылку на концепцию эфира. Кроме того, эфиром иногда называют гипотетические пока отклонения от Лоренц-инвариантности определённого типа. Необходимо подчеркнуть, однако, что с историческим понятием эфира как светоносной среды эти толкования не имеют практически ничего общего.

См. также

• Теория гравитации Лесажа
• Тёмная материя
• Тёмная энергия
• Скрытая масса
• Пространство-время теории Ньютона
• Апейрон

Литература

• Декарт Рене. Первоначала философии // [publ.lib.ru/ARCHIVES/D/DEKART_Rene/Dekart_R._Sochineniya_v_2_tt._T.1.(1989).%5Bdjv%5D.zip Сочинения в двух томах]. — М.: Мысль, 1989. — Т. I.
• Кудрявцев П. С. [www.edu.delfa.net/Interest/biography/biblio.htm Курс истории физики]. — М.: Просвещение, 1974.
• Спасский Б. И. [osnovanija.narod.ru/history.html История физики]. — М.: Высшая школа, 1977.
  • Том 1: [osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_1.djvu Часть 1-я;] [osnovanija.narod.ru/History/Spas/T1_2.djvu Часть 2-я]
  • Том 2: [osnovanija.narod.ru/History/Spas/T2_1.djvu Часть 1-я;] [osnovanija.narod.ru/History/Spas/T2_2.djvu Часть 2-я]
• Терентьев И. В. История эфира. — М.: ФАЗИС, 1999. — 176 с. — ISBN 5-7036-0054-5.
• Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. — М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. — 512 с. — ISBN 5-93972-070-6.
• Клапдор-Клайнгротхаус Г. В., Штаудт А. Неускорительная физика элементарных частиц. — М.: Наука, Физматлит, 1997.
• Whittaker, Edmund Taylor. [www.archive.org/details/historyoftheorie00whitrich A History of the theories of aether and electricity]. — 1. — Dublin: Longman, Green and Co., 1910.
• Schaffner, Kenneth F. Nineteenth-century aether theories. — Oxford: Pergamon Press, 1972. — ISBN 0-08-015674-6.
• Darrigol, Olivier. Electrodynamics from Ampére to Einstein. — Oxford: Clarendon Press, 2000. — ISBN 0-19-850594-9.
• Maxwell James Clerk [en.wikisource.org/wiki/Encyclop%C3%A6dia_Britannica_Ninth_Edition/Ether Ether] // Encyclopædia Britannica Ninth Edition. — 1878. — Вып. 8. — С. 568—572.
• Harman P.H. Energy, Force and Matter: The Conceptual Development of Nineteenth Century Physics. — Cambridge: Cambridge University Press, 1982. — ISBN 0-521-28812-6.
• Christopher A. Decaen [www.thomist.org/jour/2004/July/2004%20July%20A%20Dec.htm Aristotle's Aether and Contemporary Science] // The Thomist. — 2004. — Вып. 68. — С. 375—429.
• Joseph Larmor, "Ether", Encyclopædia Britannica, Eleventh Edition (1911).
• Oliver Lodge, "Ether", Encyclopædia Britannica, Thirteenth Edition (1926).
• Epple M. Topology, Matter, and Space, I: Topological Notions in 19th-Century Natural Philosophy // Arch. Hist. Exact Sci. — 1998. — № 52. — С. 297—392.

Ссылки

• [www.modcos.com/ Сайт Modern Cosmology], содержащий в том числе подборку материалов по тёмной материи.
• [maxwell.byu.edu/~spencerr/phys442/history.pdf A Ridiculously Brief History of Electricity and Magnetism]; Mostly from E. T. Whittaker’s A History of the Theories of Aether and Electricity. (PDF format)

Отрывок, характеризующий Теории эфира

Собранные до тех пор складки на лбу быстро распустились в знак удовольствия, и он, слегка улыбаясь, стал рассматривать свои ногти.
– Куда вы? – сказал он вдруг, обращаясь к князю Андрею, который встал и направился в свою комнату.
– Я еду.
– Куда?
– В армию.
– Да вы хотели остаться еще два дня?
– А теперь я еду сейчас.
И князь Андрей, сделав распоряжение об отъезде, ушел в свою комнату.
– Знаете что, мой милый, – сказал Билибин, входя к нему в комнату. – Я подумал об вас. Зачем вы поедете?
И в доказательство неопровержимости этого довода складки все сбежали с лица.
Князь Андрей вопросительно посмотрел на своего собеседника и ничего не ответил.
– Зачем вы поедете? Я знаю, вы думаете, что ваш долг – скакать в армию теперь, когда армия в опасности. Я это понимаю, mon cher, c'est de l'heroisme. [мой дорогой, это героизм.]
– Нисколько, – сказал князь Андрей.
– Но вы un philoSophiee, [философ,] будьте же им вполне, посмотрите на вещи с другой стороны, и вы увидите, что ваш долг, напротив, беречь себя. Предоставьте это другим, которые ни на что более не годны… Вам не велено приезжать назад, и отсюда вас не отпустили; стало быть, вы можете остаться и ехать с нами, куда нас повлечет наша несчастная судьба. Говорят, едут в Ольмюц. А Ольмюц очень милый город. И мы с вами вместе спокойно поедем в моей коляске.
– Перестаньте шутить, Билибин, – сказал Болконский.
– Я говорю вам искренно и дружески. Рассудите. Куда и для чего вы поедете теперь, когда вы можете оставаться здесь? Вас ожидает одно из двух (он собрал кожу над левым виском): или не доедете до армии и мир будет заключен, или поражение и срам со всею кутузовскою армией.
И Билибин распустил кожу, чувствуя, что дилемма его неопровержима.
– Этого я не могу рассудить, – холодно сказал князь Андрей, а подумал: «еду для того, чтобы спасти армию».
– Mon cher, vous etes un heros, [Мой дорогой, вы – герой,] – сказал Билибин.


В ту же ночь, откланявшись военному министру, Болконский ехал в армию, сам не зная, где он найдет ее, и опасаясь по дороге к Кремсу быть перехваченным французами.
В Брюнне всё придворное население укладывалось, и уже отправлялись тяжести в Ольмюц. Около Эцельсдорфа князь Андрей выехал на дорогу, по которой с величайшею поспешностью и в величайшем беспорядке двигалась русская армия. Дорога была так запружена повозками, что невозможно было ехать в экипаже. Взяв у казачьего начальника лошадь и казака, князь Андрей, голодный и усталый, обгоняя обозы, ехал отыскивать главнокомандующего и свою повозку. Самые зловещие слухи о положении армии доходили до него дорогой, и вид беспорядочно бегущей армии подтверждал эти слухи.
«Cette armee russe que l'or de l'Angleterre a transportee, des extremites de l'univers, nous allons lui faire eprouver le meme sort (le sort de l'armee d'Ulm)», [«Эта русская армия, которую английское золото перенесло сюда с конца света, испытает ту же участь (участь ульмской армии)».] вспоминал он слова приказа Бонапарта своей армии перед началом кампании, и слова эти одинаково возбуждали в нем удивление к гениальному герою, чувство оскорбленной гордости и надежду славы. «А ежели ничего не остается, кроме как умереть? думал он. Что же, коли нужно! Я сделаю это не хуже других».
Князь Андрей с презрением смотрел на эти бесконечные, мешавшиеся команды, повозки, парки, артиллерию и опять повозки, повозки и повозки всех возможных видов, обгонявшие одна другую и в три, в четыре ряда запружавшие грязную дорогу. Со всех сторон, назади и впереди, покуда хватал слух, слышались звуки колес, громыхание кузовов, телег и лафетов, лошадиный топот, удары кнутом, крики понуканий, ругательства солдат, денщиков и офицеров. По краям дороги видны были беспрестанно то павшие ободранные и неободранные лошади, то сломанные повозки, у которых, дожидаясь чего то, сидели одинокие солдаты, то отделившиеся от команд солдаты, которые толпами направлялись в соседние деревни или тащили из деревень кур, баранов, сено или мешки, чем то наполненные.
На спусках и подъемах толпы делались гуще, и стоял непрерывный стон криков. Солдаты, утопая по колена в грязи, на руках подхватывали орудия и фуры; бились кнуты, скользили копыта, лопались постромки и надрывались криками груди. Офицеры, заведывавшие движением, то вперед, то назад проезжали между обозами. Голоса их были слабо слышны посреди общего гула, и по лицам их видно было, что они отчаивались в возможности остановить этот беспорядок. «Voila le cher [„Вот дорогое] православное воинство“, подумал Болконский, вспоминая слова Билибина.
Желая спросить у кого нибудь из этих людей, где главнокомандующий, он подъехал к обозу. Прямо против него ехал странный, в одну лошадь, экипаж, видимо, устроенный домашними солдатскими средствами, представлявший середину между телегой, кабриолетом и коляской. В экипаже правил солдат и сидела под кожаным верхом за фартуком женщина, вся обвязанная платками. Князь Андрей подъехал и уже обратился с вопросом к солдату, когда его внимание обратили отчаянные крики женщины, сидевшей в кибиточке. Офицер, заведывавший обозом, бил солдата, сидевшего кучером в этой колясочке, за то, что он хотел объехать других, и плеть попадала по фартуку экипажа. Женщина пронзительно кричала. Увидав князя Андрея, она высунулась из под фартука и, махая худыми руками, выскочившими из под коврового платка, кричала:
– Адъютант! Господин адъютант!… Ради Бога… защитите… Что ж это будет?… Я лекарская жена 7 го егерского… не пускают; мы отстали, своих потеряли…
– В лепешку расшибу, заворачивай! – кричал озлобленный офицер на солдата, – заворачивай назад со шлюхой своею.
– Господин адъютант, защитите. Что ж это? – кричала лекарша.
– Извольте пропустить эту повозку. Разве вы не видите, что это женщина? – сказал князь Андрей, подъезжая к офицеру.
Офицер взглянул на него и, не отвечая, поворотился опять к солдату: – Я те объеду… Назад!…
– Пропустите, я вам говорю, – опять повторил, поджимая губы, князь Андрей.
– А ты кто такой? – вдруг с пьяным бешенством обратился к нему офицер. – Ты кто такой? Ты (он особенно упирал на ты ) начальник, что ль? Здесь я начальник, а не ты. Ты, назад, – повторил он, – в лепешку расшибу.
Это выражение, видимо, понравилось офицеру.
– Важно отбрил адъютантика, – послышался голос сзади.
Князь Андрей видел, что офицер находился в том пьяном припадке беспричинного бешенства, в котором люди не помнят, что говорят. Он видел, что его заступничество за лекарскую жену в кибиточке исполнено того, чего он боялся больше всего в мире, того, что называется ridicule [смешное], но инстинкт его говорил другое. Не успел офицер договорить последних слов, как князь Андрей с изуродованным от бешенства лицом подъехал к нему и поднял нагайку:
– Из воль те про пус тить!
Офицер махнул рукой и торопливо отъехал прочь.
– Всё от этих, от штабных, беспорядок весь, – проворчал он. – Делайте ж, как знаете.
Князь Андрей торопливо, не поднимая глаз, отъехал от лекарской жены, называвшей его спасителем, и, с отвращением вспоминая мельчайшие подробности этой унизи тельной сцены, поскакал дальше к той деревне, где, как ему сказали, находился главнокомандующий.
Въехав в деревню, он слез с лошади и пошел к первому дому с намерением отдохнуть хоть на минуту, съесть что нибудь и привесть в ясность все эти оскорбительные, мучившие его мысли. «Это толпа мерзавцев, а не войско», думал он, подходя к окну первого дома, когда знакомый ему голос назвал его по имени.
Он оглянулся. Из маленького окна высовывалось красивое лицо Несвицкого. Несвицкий, пережевывая что то сочным ртом и махая руками, звал его к себе.
– Болконский, Болконский! Не слышишь, что ли? Иди скорее, – кричал он.
Войдя в дом, князь Андрей увидал Несвицкого и еще другого адъютанта, закусывавших что то. Они поспешно обратились к Болконскому с вопросом, не знает ли он чего нового. На их столь знакомых ему лицах князь Андрей прочел выражение тревоги и беспокойства. Выражение это особенно заметно было на всегда смеющемся лице Несвицкого.
– Где главнокомандующий? – спросил Болконский.
– Здесь, в том доме, – отвечал адъютант.
– Ну, что ж, правда, что мир и капитуляция? – спрашивал Несвицкий.
– Я у вас спрашиваю. Я ничего не знаю, кроме того, что я насилу добрался до вас.
– А у нас, брат, что! Ужас! Винюсь, брат, над Маком смеялись, а самим еще хуже приходится, – сказал Несвицкий. – Да садись же, поешь чего нибудь.
– Теперь, князь, ни повозок, ничего не найдете, и ваш Петр Бог его знает где, – сказал другой адъютант.
– Где ж главная квартира?
– В Цнайме ночуем.
– А я так перевьючил себе всё, что мне нужно, на двух лошадей, – сказал Несвицкий, – и вьюки отличные мне сделали. Хоть через Богемские горы удирать. Плохо, брат. Да что ты, верно нездоров, что так вздрагиваешь? – спросил Несвицкий, заметив, как князя Андрея дернуло, будто от прикосновения к лейденской банке.