Æter ( lysbærende æter , fra andet græsk αἰθήρ , øvre luftlag; lat. æter ) er et hypotetisk altgennemtrængende medium [1] , hvis vibrationer viser sig som elektromagnetiske bølger (inklusive synligt lys ). Begrebet den lysende æter blev fremsat i det 17. århundrede af Rene Descartes [2] og modtog en detaljeret underbyggelse i det 19. århundrede inden for rammerne af bølgeoptik og Maxwells elektromagnetiske teori . Æteren blev også betragtet som en materiel analog til det Newtonske absolutte rum . Der var også andre versioner af teorien om æter .
I slutningen af det 19. århundrede opstod der uoverstigelige vanskeligheder i teorien om æter, som tvang fysikere til at opgive begrebet æter og anerkende det elektromagnetiske felt som et selvforsynende fysisk objekt, der ikke behøver en ekstra bærer. Den absolutte referenceramme blev afskaffet af den særlige relativitetsteori . Gentagne forsøg fra individuelle videnskabsmænd på at genoplive begrebet æter i en eller anden form (for eksempel at forbinde æteren med det fysiske vakuum ) var ikke succesfulde [1] .
Ud fra de få værker af oldgræske videnskabsmænd, der er kommet ned til os, kan man forstå, at æteren dengang blev forstået som en særlig himmelsk substans, en "fylder af tomrummet" i Kosmos [3] . Platon siger i Timaeus - dialogen , at Gud skabte verden af æter. Lucretius Carus i digtet " Om tingenes natur " nævner, at "æteren føder stjernebillederne", det vil sige, at armaturerne består af kondenseret æter. Anaxagoras forestillede sig æteren anderledes - efter hans mening ligner den jordens luft, kun varmere, tørrere og fortærnet [4] .
Demokrit og andre atomister brugte ikke udtrykket æter , deres system af verden omfattede kun atomer og tomhed [5] .
Et noget mere detaljeret billede er givet i Aristoteles ' skrifter . Han mente også, at planeterne og andre himmellegemer består af æter (eller kvintessens ), som er naturens "femte element", og i modsætning til resten (ild, vand, luft og jord), evig og uforanderlig. Aristoteles skrev: " Solen består ikke af ild; det er en enorm ophobning af æter; Solens varme er forårsaget af dens indvirkning på æteren under dens omdrejning rundt om Jorden . Ether fylder også hele det udenjordiske Kosmos, startende fra Månens sfære; ud fra ovenstående citat kan vi konkludere, at Aristoteles' æter transmitterer lys fra Solen og stjerner samt varme fra Solen. Den aristoteliske forståelse af begrebet blev overtaget af middelalderens skolastikere ; det holdt i videnskaben indtil det 17. århundrede.
En detaljeret hypotese om eksistensen af en fysisk æter blev fremsat i 1618 af René Descartes og blev først fremsat i værket The World, or a Treatise on Light (1634), og senere udviklet og offentliggjort i First Principles of Philosophy ( 1644). Descartes selv brugte næsten ikke udtrykket "æter", måske af den grund, at han tillagde det egenskaber radikalt forskellige fra den gamle æter: "Jorden og himlen er skabt af det samme stof" [6] [2] .
Descartes udtalte for første gang klart, at verdensæteren har de sædvanlige mekaniske egenskaber af stoffet og genoplivede således i den nye fysik begrebet æter i Anaxagoras' ånd (i stedet for den aristoteliske æter, der på den tid blev miskrediteret som et "himmelsk" element ). Begrebet verdensæteren i fortolkningen af Descartes blev bibeholdt indtil begyndelsen af det 20. århundrede.
I overensstemmelse med sin ( cartesianske ) naturfilosofi betragtede Descartes hele universet som et uendeligt udvidet stof, der tog forskellige former under påvirkning af dets iboende bevægelse [6] .
Descartes benægtede tomhed og mente, at alt rum er fyldt med primært stof eller dets derivater. Han repræsenterede urstof som et absolut tæt legeme, hvis dele optager en del af rummet, der er proportionalt med dets størrelse: det er ikke i stand til at strække sig eller komprimere og kan ikke indtage det samme sted med en anden del af stof. Dette stof er i stand til at opdeles i dele af enhver form under påvirkning af en påført kraft, og hver af dens dele kan have enhver tilladt bevægelse [7] . Stoffets partikler bevarer deres form, så længe de har opnået bevægelse. Med tabet af bevægelse er partiklerne i stand til at kombinere [8] . Han antog, at under påvirkning af en påført kraft, slibede partiklerne af det oprindelige stof deres hjørner i forskellige cirkulære bevægelser. De resulterende kugler dannede hvirvler, og fragmenter fyldte hullerne mellem dem.
Den usynlige æter fra Descartes fyldte hele universets rum fri for stof, men viste ikke modstand, når materielle legemer bevægede sig i det. Descartes inddelte "æteriske stoffer" efter deres egenskaber i tre kategorier [9] .
Ætherens mekaniske egenskaber, nemlig den absolutte hårdhed af det andet elements partikler og deres tætte tilpasning til hinanden, bidrager til den øjeblikkelige udbredelse af ændringer i dem. Når forandringsimpulserne når Jorden, opfattes de af os som varme og lys [10] .
Descartes anvendte verdens erklærede system til at forklare ikke kun lys, men også andre fænomener. Descartes så årsagen til tyngdekraften (som han anså kun for iboende i jordiske objekter) i trykket fra æteriske partikler, der omgiver Jorden, som bevæger sig hurtigere end Jorden selv [11] . Magnetisme er forårsaget af cirkulationen omkring magneten af to modstrømme af små spiralformede partikler med modsatte tråde, så to magneter kan ikke kun tiltrække, men også frastøde. For elektrostatiske fænomener er partikler med en båndlignende form ligeledes ansvarlige [12] . Descartes byggede også en original farveteori, ifølge hvilken forskellige farver opnås på grund af forskellige rotationshastigheder af partikler af det andet element [13] [14] .
Descartes' lære om lys blev væsentligt udviklet af Huygens i hans Treatise on Light ( Traité de la lumière , 1690). Huygens betragtede lys som bølger i æteren og udviklede det matematiske grundlag for bølgeoptik.
I slutningen af det 17. århundrede blev der opdaget adskillige usædvanlige optiske fænomener, der skulle være i overensstemmelse med modellen for den lysende æter: diffraktion (1665, Grimaldi ), interferens (1665, Hooke ), dobbelt brydning (1670, Erasmus Bartholin , studeret af Huygens), estimering af lysets hastighed ( 1675 , Römer ) [15] . To varianter af den fysiske model af lys er blevet skitseret:
Det er interessant at bemærke, at Descartes-Huygens-begrebet om den lysende æter hurtigt blev almindeligt accepteret i videnskaben og ikke led under de stridigheder, der udspillede sig i det 17.-18. århundrede mellem kartesere og atomister [17] [18] , samt tilhængere af emissions- og bølgeteorien. Selv Isaac Newton , som var mere tilbøjelig til emissionsteorien, indrømmede, at æteren også deltager i disse effekter [19] . I Newtons skrifter nævnes æteren meget sjældent (hovedsageligt i tidlige værker), selvom han i personlige breve nogle gange tillod sig at "opfinde hypoteser" om æterens mulige rolle i optiske, elektriske og gravitationsfænomener. I det sidste afsnit af sit hovedværk " Matematical Principles of Natural Philosophy ", skriver Newton: "Nu skulle der tilføjes noget om en eller anden subtilste æter, der trænger ind i alle faste legemer og er indeholdt i dem." Han opregner derefter eksemplerne på æterens fysiske rolle, der blev antaget på det tidspunkt:
Partikler af legemer på meget små afstande tiltrækkes gensidigt, og når de kommer i kontakt klæber de sammen, elektrificerede legemer virker over lange afstande, både frastøder og tiltrækker tætte små legemer, lys udsendes, reflekteres, brydes, afbøjes og opvarmer legemerne , er enhver følelse ophidset, der får dyrenes lemmer til at bevæge sig efter forgodtbefindende, transmitteret præcist af vibrationerne fra denne æter fra de ydre sanseorganer til hjernen og fra hjernen til musklerne.
Newton kommenterer imidlertid ikke alle disse hypoteser på nogen måde, idet han begrænser sig til bemærkningen: "Men dette kan ikke siges kort, desuden er der ikke et tilstrækkeligt udbud af eksperimenter, hvorved denne æters virkningslove ville være nøjagtigt bestemt og vist” [20] .
Takket være Newtons autoritet blev emissionsteorien om lys generelt accepteret i det 18. århundrede. Æteren blev ikke betragtet som en bærer, men som en bærer af lette partikler, og lysets brydning og diffraktion blev forklaret ved en ændring i æterens tæthed - nære legemer (diffraktion) eller når lys passerer fra et medium til et andet (brydning) [21] . Generelt trådte æteren som en del af verdens system tilbage i baggrunden i det 18. århundrede, men teorien om æterhvirvler blev bevaret, og der var mislykkede forsøg på at anvende den til at forklare magnetisme og tyngdekraft [22] .
I begyndelsen af det 19. århundrede vandt bølgeteorien om lys, der betragtede lys som bølger i æteren, en afgørende sejr over emissionsteorien. Det første slag mod emissionsteorien blev givet af den engelske universalvidenskabsmand Thomas Young , som i 1800 udviklede bølgeteorien om interferens (og introducerede selve begrebet) baseret på princippet om bølgesuperposition formuleret af ham. Baseret på resultaterne af hans eksperimenter estimerede han ganske nøjagtigt lysets bølgelængde i forskellige farveområder.
I første omgang blev Jungs teori mødt med fjendtlighed. Netop på dette tidspunkt blev fænomenet dobbeltbrydning og polarisering af lys dybt undersøgt , opfattet som afgørende bevis til fordel for emissionsteorien. Men her til støtte for bølgemodellen (uden at vide noget om Jung) talte Augustin Jean Fresnel . I en række vittige eksperimenter demonstrerede han rene bølgevirkninger, fuldstændig uforklarlige ud fra et korpuskulært synspunkt, og hans erindringer, der indeholdt en omfattende undersøgelse fra bølgepositioner og en matematisk model af alle lysets dengang kendte egenskaber (undtagen polarisering), vandt konkurrencen af Paris Academy of Sciences ( 1818 ). Arago beskriver en besynderlig sag : på et møde i akademikerkommissionen talte Poisson imod Fresnels teori, da det fulgte af den, at der under visse betingelser kunne opstå et stærkt oplyst område i midten af skyggen fra en uigennemsigtig cirkel. På et af de følgende møder demonstrerede Fresnel og Arago over for medlemmerne af kommissionen denne effekt, som blev kaldt " Poisson-stedet " [23] .
Jung og Fresnel betragtede til at begynde med lys som elastiske (langsgående) svingninger af en sjældent, men ekstremt elastisk æter, svarende til lyd i luft. Enhver lyskilde udløser elastiske oscillationer af æteren, som opstår med en gigantisk frekvens, der ikke findes andre steder i naturen, på grund af hvilke de udbreder sig med en enorm hastighed [24] . Enhver materiel krop tiltrækker æter, som trænger ind i kroppen og tykner der. Lysets brydningsindeks [25] afhang af tætheden af æteren i et gennemsigtigt legeme .
Det var tilbage at forstå polariseringsmekanismen. Allerede i 1816 diskuterede Fresnel muligheden for, at æterens lysvibrationer ikke er langsgående, men tværgående. Dette ville let forklare fænomenet polarisering. Jung kom også med denne idé på dette tidspunkt. Imidlertid blev tværgående vibrationer tidligere kun mødt i usammentrykkelige faste stoffer, mens æteren blev anset for at svare til en gas eller væske. I 1822-1826 præsenterede Fresnel memoirer, der beskrev nye eksperimenter og en komplet teori om polarisering, som stadig er relevant i dag.
Cauchy-Stokes-modellenInteressen og tilliden til begrebet æter steg dramatisk i det 19. århundrede. De næste (efter 1820'erne) næsten hundrede år er præget af bølgeoptikkens triumferende succes på alle områder. Klassisk bølgeoptik blev afsluttet og stillede samtidig det sværeste spørgsmål: hvad er æteren?
Da det blev klart, at lysvibrationer er strengt tværgående, opstod spørgsmålet om, hvilke egenskaber æteren skulle have for at tillade tværgående vibrationer og udelukke langsgående. Henri Navier i 1821 opnåede generelle ligninger for udbredelsen af forstyrrelser i et elastisk medium. Navier-teorien blev udviklet af O. L. Cauchy (1828), som viste, at der generelt set også må eksistere longitudinelle bølger [26] .
Fresnel fremsatte en hypotese, ifølge hvilken æteren er inkompressibel, men tillader tværgående forskydninger. En sådan antagelse er svær at forene med etherens totale permeabilitet med hensyn til stoffet. D. G. Stokes forklarede vanskeligheden ved, at æteren er som en harpiks: med hurtige deformationer (lysemission) opfører den sig som en fast krop, og med langsomme (f.eks. under planeternes bevægelse) er den plastisk. I 1839 forbedrede Cauchy sin model ved at skabe teorien om en kontraherende (labil) æter, senere forfinet af W. Thomson .
For at alle disse modeller ikke skal betragtes som rent spekulative, burde hovedeffekterne af bølgeoptikken formelt være afledt fra dem. Sådanne forsøg havde dog ringe succes. Fresnel foreslog, at æteren består af partikler, hvis størrelse er sammenlignelig med lysets bølgelængde. Med denne yderligere antagelse lykkedes det Cauchy at underbygge fænomenet lysspredning . Alle forsøg på at forbinde for eksempel Fresnel-teorien om lysbrydning med en hvilken som helst model af æteren var imidlertid mislykkede [27] .
Æter og elektromagnetismeFaraday var skeptisk over for æteren og udtrykte usikkerhed om dens eksistens [28] . Med opdagelsen af den klassiske elektrodynamiks ligninger af Maxwell fik æterens teori et nyt indhold.
I sit tidlige arbejde brugte Maxwell hydrodynamiske og mekaniske modeller af æteren, men han understregede, at de kun tjener til afklaring ved hjælp af en visuel analogi. Man skal huske på, at vektoranalyse ikke eksisterede dengang, og Maxwell havde først og fremmest brug for en hydrodynamisk analogi for at forklare den fysiske betydning af differentialoperatorer ( divergens , rotor , osv.). For eksempel forklarede Maxwell i artiklen "On Faraday's Lines of Force" (1855), at den imaginære væske, der blev brugt i modellen "kun er en samling af fiktive egenskaber, kompileret med det formål at præsentere visse sætninger af ren matematik i en form der er mere visuelt og lettere anvendeligt til fysiske problemer end en form, der bruger rene algebraiske symboler” [29] . Senere (siden 1864) udelukkede Maxwell ræsonnement ved analogi fra sine værker [30] . Maxwell udviklede ikke specifikke modeller af æteren og stolede ikke på nogen egenskaber ved æteren, bortset fra evnen til at opretholde en forskydningsstrøm , det vil sige bevægelsen af elektromagnetiske svingninger i rummet.
Da eksperimenterne af G. Hertz bekræftede Maxwells teori, begyndte æteren at blive betragtet som en almindelig bærer af lys, elektricitet og magnetisme. Bølgeoptik er blevet en integreret del af Maxwells teori, og håbet opstod om at bygge en fysisk model af æteren på dette grundlag. Forskning på dette område blev udført af de største videnskabsmænd i verden. Nogle af dem (for eksempel Maxwell selv, Umov og Helmholtz ), selvom de skrev om æterens egenskaber, studerede faktisk egenskaberne af det elektromagnetiske felt . En anden del (for eksempel D. G. Stokes , W. Thomson ) forsøgte at afsløre æterens natur og egenskaber - at estimere trykket i den, tætheden af dens masse og energi, for at forbinde den med atomteori.
Kemi i forsøg på at forstå æteren (D. I. Mendeleev)I D. I. Mendeleevs værker er dette spørgsmål direkte relateret til hans forståelse af de fysiske årsager til periodicitet . Da grundstoffernes egenskaber er i periodisk afhængighed af atomvægte (masse), havde videnskabsmanden til hensigt at bruge disse mønstre til at løse det virkelige problem - ved at bestemme årsagerne til gravitationskræfter og ved at studere egenskaberne af det medium, der transmitterer dem. [31]
Som allerede nævnt blev det antaget, at "æteren", der fylder det interplanetariske rum, er et medium, der transmitterer lys, varme og tyngdekraft. I forbindelse med sådanne ideer syntes undersøgelsen af stærkt forsaldnede gasser at være en mulig måde at bestemme det navngivne stof på, når egenskaberne af det "almindelige" stof ikke længere ville være i stand til at skjule egenskaberne af "æteren" [31 ] .
I en af hans hypoteser blev D. I. Mendeleev styret af det faktum, at "ether" eller en ukendt inert gas med en meget lav vægt, det vil sige det letteste kemiske element , kunne vise sig at være en specifik tilstand af meget fortærnede luftgasser . Videnskabsmanden skriver på et print fra Fundamentals of Chemistry på en skitse af det periodiske system fra 1871: "Ether er den letteste af alle, millioner af gange"; i sin arbejdsbog fra 1874 gør han sin pointe mere tydelig: "Ved nul tryk har luft en vis massefylde, og det er æter!" Men i hans udgivelser fra den tid blev disse tanker ikke afspejlet. Opdagelsen af inerte gasser i slutningen af det 19. århundrede aktualiserede spørgsmålet om verdensæterens kemiske natur. På forslag af William Ramsay inkluderede Mendeleev nulgruppen i det periodiske system , hvilket gav plads til grundstoffer lettere end brint . Ifølge Mendeleev kunne gruppen af inaktive gasser suppleres med koronium og det letteste, dog ukendte grundstof, som han kaldte newtonium , som udgør verdensæteren [32]
I april 1902 uddybede han sine synspunkter i essayet "Et forsøg på en kemisk forståelse af verdensetheren" (udgivet på engelsk i 1904, på russisk i 1905). I den sidste del af dette værk skriver D. I. Mendeleev [31] [33] :
Ved at repræsentere æteren som en gas, der har de angivne egenskaber og tilhører nulgruppen, stræber jeg først og fremmest efter at uddrage fra den periodiske lov, hvad den kan give, for virkelig at forklare materialiteten og den generelle fordeling af det æteriske stof i hele naturen og dens evne til at trænge igennem alle stoffer, ikke kun gas eller damp, men også faste og flydende, da atomerne i de letteste grundstoffer, som vores almindelige stoffer består af, stadig er millioner af gange tungere end æteriske, og som man kunne tro, deres forhold vil ikke ændre sig meget fra tilstedeværelsen af sådanne lette atomer som atomer eller æteriske. Det siger sig selv, at så har jeg selv en hel række spørgsmål, at det forekommer mig umuligt at besvare de fleste af dem, og at jeg i præsentationen af mit forsøg hverken tænkte på at rejse dem eller forsøge at besvare dem. det forekommer mig løseligt. Jeg skrev ikke mit "forsøg" på dette, men kun for at udtale mig om et spørgsmål, som mange, jeg ved, tænker på, og som man burde begynde at tale om.
Selv i sine tidlige værker kom D. I. Mendeleev til metodiske principper og bestemmelser, der blev udviklet i hans efterfølgende studier. Han søger at nærme sig løsningen af et bestemt problem ved at følge disse generelle principper og skabe et filosofisk koncept, inden for hvilket analysen af specifikke data vil blive udført. Dette er også typisk for undersøgelser relateret til dette emne, som blev udtrykt i resultater, der ikke er direkte relateret til det. [34] Drevet af ideen om at opdage æteren begyndte D. I. Mendeleev eksperimentelt at studere fordærvede gasser, og ved at beskæftige sig med dette emne, formulerede eller bekræftede bestemmelserne i kinetisk teori og termodynamik , teoretisk underbyggede betingelserne for opførsel af komprimeret gasser [35] : han opnåede den ideelle gasligning indeholdende den universelle gaskonstant , og opnåede viriale udvidelser , der er i fuld overensstemmelse med de første tilnærmelser i de nu kendte ligninger for virkelige gasser . Meget værdifuldt, men noget for tidligt, var D. I. Mendeleevs forslag om indførelse af en termodynamisk temperaturskala [31] .
Lorentz' teori om æterI perioden 1892-1904 udviklede Hendrik Lorentz "elektron-ether"-teorien, hvori han indførte en streng adskillelse mellem stof (elektroner) og æter. I hans model er æteren fuldstændig ubevægelig og sættes ikke i gang af tungt stof. I modsætning til tidligere elektroniske modeller fungerer det etherelektromagnetiske felt som et mellemled mellem elektroner, og ændringer i dette felt kan ikke forplante sig hurtigere end lysets hastighed.
Det grundlæggende begreb i Lorentz' teori i 1895 var "det tilsvarende tilstandssætning" for ordensorden v/c [A 1] . Denne teorem siger, at en observatør, der bevæger sig i forhold til æteren, foretager de samme observationer som en observatør i hvile (efter en passende ændring af variabler). Lorentz bemærkede, at det er nødvendigt at ændre rum-tidsvariablerne, når man ændrer referencerammer og introducere to begreber:
Dette førte til formuleringen af de såkaldte Lorentz-transformationer af Larmor (1897, 1900) [A 3] [A 4] og Lorentz (1899, 1904), [A 5] [A 6] , hvor (det blev bemærket af Larmor) den fulde formulering af lokal tid er ledsaget af en vis deceleration af tiden for elektroner, der bevæger sig i æteren. Som Lorentz (1921, 1928) senere bemærkede, betragtede han tiden angivet af ure, der hvilede i æteren, som "sand" tid, mens han betragtede lokal tid som en heuristisk arbejdshypotese og en rent matematisk enhed [A 7] [A 8] . Derfor betragtes Lorentz-sætningen af moderne forfattere som en matematisk transformation fra et "rigtigt" system i hvile i æteren til et "fiktivt" system i bevægelse [B 1] [B 2] [B 3] .
Lorentz' arbejde blev matematisk begrundet og forbedret af Henri Poincaré , som formulerede det universelle relativitetsprincip og forsøgte at forene det med elektrodynamik. Han erklærede samtidighed for intet andet end en bekvem konvention, der afhænger af lysets hastighed, hvorved lyshastighedens konstanthed ville være et nyttigt postulat til at gøre naturlovene så enkle som muligt. I 1900 og 1904 [A 9] [A 10] fortolkede han fysisk Lorentz' lokale tid som et resultat af klokkesynkronisering ved hjælp af lyssignaler. I juni og juli 1905 [A 11] [A 12] erklærede han, at relativitetsprincippet var en generel naturlov, inklusive tyngdekraften. Poincaré korrigerede nogle af Lorentz' fejl og beviste Lorentz-invariansen af elektrodynamikkens ligninger. Han brugte dog begrebet æteren som et ægte, men fuldstændig uopdageligt medie, og skelnede mellem tilsyneladende og virkelig tid, så de fleste videnskabshistorikere mener, at Poincare ikke var i stand til at skabe en særlig relativitetsteori [B 1] [B 4 ] [B 2] .
I løbet af det 17.-19. århundrede blev der gjort adskillige forsøg på at forbinde æteren med tyngdekraften og bringe et fysisk grundlag under den newtonske lov om universel tyngdekraft . Historiske anmeldelser nævner mere end 20 sådanne modeller af varierende grad af udvikling. Oftere end andre blev følgende ideer udtrykt [36] [37] [38] .
Alle disse modeller er blevet udsat for begrundet kritik og har ikke opnået bred videnskabelig anerkendelse [37] .
Hydrostatisk modelDenne model blev først offentliggjort på listen over problemer og spørgsmål, som Newton stillede i slutningen af sin Optik (1704). Newton selv udtalte sig aldrig til støtte for en sådan tilgang og begrænsede sig til den velkendte udtalelse: "Jeg kunne stadig ikke udlede årsagen til disse egenskaber ved tyngdekraften ud fra fænomener, men jeg opfinder ikke hypoteser." Denne idé har aldrig fået nogen seriøs udvikling [37] .
En anden version af denne model blev foreslået af Robert Hooke : tiltrækning er forårsaget af vibrationer af atomer, der overføres fra krop til krop gennem æteren. Denne idé blev udviklet i det 19. århundrede i form af "pulsation"-teorier [37] .
"Ripple"-teorierBlandt "pulsation"-teorierne indtager den mest fremtrædende plads modellen af den norske fysiker Karl Bjorknes , som var en af de første til at forsøge at skabe en samlet teori for alle felter . Publikationerne af Bjorknes (1870'erne) udviklede følgende idé: legemer i æteren opfører sig som synkront pulserende legemer i en inkompressibel væske, mellem hvilken der som bekendt opstår en tiltrækning, der er omvendt proportional med kvadratet af afstanden. Bjorknes' koncept blev understøttet af de engelske fysikere Frederick Guthrie og William Mitchinson Hicks , sidstnævnte teoretisk beskrev "negativt stof", hvis atomer oscillerer i antifase og antigravitation. I 1909 blev Bjerknes' teori udviklet af Charles V. Burton , som tilskrev pulseringer til elektroner inde i legemer [39] .
"Ripple"-modeller er blevet skarpt kritiseret, følgende indvendinger er blevet fremsat mod dem [39] .
Hovedforfatterne af denne gruppe af modeller var de engelske videnskabsmænd Karl Pearson (senere en berømt statistiker) og George Adolf Schott . Pearson, som var seriøst involveret i hydrodynamik i 1880'erne, støttede først pulsationsteorier, men foreslog i 1891 en model af atomet som et system af etherstråler, hvormed han håbede at kunne forklare både elektromagnetiske og gravitationelle effekter [40] [41 ] :
Det primære stof er et flydende ikke-roterende medium, og atomerne eller grundstofferne er dette stofs stråler. Hvor disse jetfly kom fra i tredimensionelt rum, er det umuligt at sige; i muligheden for at kende det fysiske univers, er teorien begrænset af deres eksistens. Måske er deres udseende forbundet med et rum af en højere dimension end vores egen, men vi kan ikke vide noget om det, vi har kun at gøre med strømme ind i vores miljø, med strømme af æter, som vi foreslog at kalde "stof".
Massen er ifølge Pearson bestemt af gennemsnitshastigheden af etherstrålerne. Ud fra disse generelle betragtninger var Pearson i stand til at udlede Newtons tyngdelov. Pearson forklarede ikke, hvor og hvor æterstrålerne flyder, og begrænsede sig til at antyde eksistensen af den fjerde dimension [42] . Schott forsøgte at præcisere dette aspekt, idet han antog, at elektronens radius stiger med tiden, og denne "inflation" er kilden til æterens bevægelse. I Schott-versionen ændres gravitationskonstanten med tiden [40] .
Lesages teoriIdeen om denne vittige mekaniske tyngdekraftsmodel dukkede op i Newtons dage ( Nicola Fatio de Duillier , 1690), forfatteren til den udviklede teori var den schweiziske fysiker Georges Louis Lesage , hvis første publikation udkom i 1782 [43] . Essensen af ideen er vist i figuren: rummet er fyldt med nogle hurtigt og tilfældigt bevægende æteriske blodlegemer, deres tryk på en enkelt krop er afbalanceret, mens trykket på to tætte legemer er ubalanceret (på grund af delvis screening fra kroppene ), som skaber effekten af gensidig tiltrækning. En stigning i kropsmasse betyder en stigning i antallet af atomer, der udgør denne krop, på grund af hvilken antallet af kollisioner med blodlegemer og mængden af tryk fra deres side stiger proportionalt, så tiltrækningskraften er proportional med massen af kroppen. Heraf udledte Lesage Newtons gravitationslov [44] .
Kritikere af Le Sages teori har bemærket mange af dens svagheder, især med hensyn til termodynamik . James Maxwell viste, at i Le Sage-modellen vil energi helt sikkert blive til varme og hurtigt smelte enhver krop. Som et resultat konkluderede Maxwell [45] :
Vi har afsat mere plads til denne teori, end den ser ud til at fortjene, fordi den er genial, og fordi den er den eneste teori om årsagen til tyngdekraften, der er udviklet så detaljeret, at det har været muligt at diskutere argumenter for og imod. Det kan tilsyneladende ikke forklare os, hvorfor kroppens temperatur forbliver moderat, mens deres atomer modstår et sådant bombardement.
Henri Poincaré beregnede (1908), at blodlegemernes hastighed må være mange størrelsesordener højere end lysets hastighed, og deres energi ville forbrænde alle planeterne [44] . Uoverstigelige logiske vanskeligheder er også blevet bemærket [37] :
George Darwins forsøg på at erstatte blodlegemer med bølger i æteren var også mislykket [46] . I en anmeldelse af 1910 er Le Sages model med sikkerhed karakteriseret som uholdbar [44] .
I 1728 opdagede den engelske astronom Bradley lysets aberration : alle stjerner beskriver små cirkler på himlen med en periode på et år. Fra den æteriske lysteoris synspunkt betød dette, at æteren er ubevægelig, og dens tilsyneladende forskydning (når Jorden bevæger sig rundt om Solen) afbøjer stjernernes billeder i henhold til princippet om superposition. Fresnel indrømmede dog, at inde i det bevægelige stof er æteren delvist medført. Denne opfattelse syntes at blive bekræftet af Fizeaus eksperimenter .
Maxwell i 1868 foreslog et skema for et afgørende eksperiment, som efter opfindelsen af interferometeret var i stand til at udføre i 1881 den amerikanske fysiker Michelson . Senere gentog Michelson og Edward Morley eksperimentet flere gange med stigende nøjagtighed, men resultatet var uvægerligt negativt – "ætervinden" eksisterede ikke.
I 1892 foreslog G. Lorentz og, uafhængigt, J. Fitzgerald , at æteren er ubevægelig, og længden af ethvert legeme er reduceret i retning af dets bevægelse, hvilket gør "ætervinden" sværere at opdage. Spørgsmålet forblev dog uklart - hvorfor længden er reduceret nøjagtigt i en sådan grad, at det umuliggør påvisning af æteren (mere præcist, bevægelse i forhold til æteren). Samtidig blev Lorentz-transformationer opdaget , som først blev betragtet som specifikke for elektrodynamik. Disse transformationer forklarede den Lorentziske længdesammentrækning, men var i strid med klassisk mekanik baseret på de galilæiske transformationer . Henri Poincaré viste, at Lorentz-transformationerne svarer til relativitetsprincippet for det elektromagnetiske felt; han troede, at æteren eksisterer, men grundlæggende ikke kan opdages.
Den fysiske essens af Lorentz-transformationerne blev afsløret efter Einsteins arbejde . I et papir fra 1905 overvejede Einstein to postulater: det universelle relativitetsprincip og konstanten af lysets hastighed. Lorentz' transformationer fulgte umiddelbart efter disse postulater (ikke kun for elektrodynamik), længdesammentrækning og relativitet af samtidighed af begivenheder. Einstein påpegede i samme artikel æterens ubrugelighed, da der ikke kunne tilskrives nogen rimelige fysiske egenskaber til den, og alt, hvad der blev betragtet som æterens dynamiske egenskaber, blev absorberet af kinematik af den særlige relativitetsteori (SRT). Siden det øjeblik er det elektromagnetiske felt ikke blevet betragtet som en energiproces i æteren, men som et selvstændigt fysisk objekt.
Nye ideer vandt ikke med det samme, en række fysikere gjorde forsøg på at genoprette tilliden til ætermodellen i flere årtier efter 1905. Dayton Miller annoncerede i 1924, at han havde opdaget "ætervinden". Millers resultat blev ikke bekræftet, og meget mere nøjagtige målinger (ved forskellige metoder) viste igen, at der ikke var nogen "ætervind" [48] . Andre fysikere forsøgte at bruge Sagnac-effekten til at bevise eksistensen af æteren , men dette fænomen er fuldt ud forklaret inden for rammerne af relativitetsteorien [49] . De mulige grænser for anvendeligheden af relativitetsteorien [50] bliver også undersøgt .
Hovedårsagen til, at det fysiske begreb om æteren blev forkastet, var det faktum, at dette begreb, efter udviklingen af den særlige relativitetsteori, viste sig at være overflødigt. Andre årsager omfatter modstridende egenskaber, der tilskrives æteren - umærkelighed for stof, tværgående elasticitet, utænkelig sammenlignet med gasser eller væsker , hastigheden af udbredelse af vibrationer osv. Et yderligere argument var beviset for det elektromagnetiske felts diskrete ( kvante ) natur , uforenelig med hypotesen om en kontinuerlig ether.
I sit papir "The Principle of Relativity and Its Consequences in Modern Physics" (1910) forklarede Albert Einstein i detaljer, hvorfor konceptet om en lysende æter er uforeneligt med relativitetsprincippet . Overvej for eksempel en magnet, der bevæger sig hen over en lukket leder. Det observerede mønster afhænger kun af magnetens og lederens relative bevægelse og inkluderer udseendet af en elektrisk strøm i sidstnævnte. Men fra synspunktet om æterens teori i forskellige referencerammer er billedet væsentligt anderledes. I den referenceramme, der er knyttet til lederen, når magneten bevæger sig, ændres styrken af magnetfeltet i æteren, hvilket resulterer i, at der dannes et elektrisk felt med lukkede kraftlinjer, som igen skaber en strøm i leder. I referencerammen forbundet med magneten opstår det elektriske felt ikke, og strømmen skabes af den direkte virkning af ændringen i magnetfeltet på elektronerne i den bevægelige leder. Virkeligheden af processer i æteren afhænger således af observationspunktet, hvilket er uacceptabelt i fysik [51] .
Senere, efter skabelsen af den generelle relativitetsteori (GR), foreslog Einstein at genoptage brugen af udtrykket og ændre dets betydning, nemlig at forstå det fysiske rum i GR som æteren [52] . I modsætning til den lysende æter er det fysiske rum ikke væsentligt (det er f.eks. umuligt at tilskrive sin egen bevægelse og selvidentitet til rummets punkter), derfor er der for rummet, i modsætning til Lorentz-Poincaré-etheren, ingen vanskeligheder med relativitetsprincippet [53] . De fleste fysikere har dog valgt ikke at vende tilbage til brugen af det nu forældede udtryk.
Nogle videnskabsmænd fortsatte med at støtte konceptet om den lysende æter efter 1905, de fremsatte forskellige alternative hypoteser og forsøgte at bevise dem eksperimentelt. Det har dog altid vist sig, at relativitetsteorien og teorierne baseret på den er i overensstemmelse med resultaterne af alle observationer og eksperimenter, [54] [55] mens en konkurrerende æterteori, der er i stand til at beskrive hele sættet af eksperimentelle fakta er ikke dukket op.
I moderne videnskabelige artikler bruges udtrykket "ether" næsten udelukkende i værker om videnskabshistorie [56] . Ikke desto mindre er der fra tid til anden forslag om at genoplive dette koncept som nyttigt for fysik.
Nogle af disse udtalelser er mere terminologiske. Som nævnt ovenfor foreslog selv Einstein at kalde det fysiske rum for æter for at understrege, at det ikke kun har geometriske, men også fysiske egenskaber. Whittaker skrev senere: " Det forekommer mig absurd at beholde navnet ' vakuum ' for en kategori med så mange fysiske egenskaber, men det historiske udtryk 'ether' er perfekt egnet til dette formål " [57] . Nobelprisvinderen i fysik Robert B. Laughlin sagde dette om æterens rolle i moderne teoretisk fysik:
Paradoksalt nok er der i Einsteins mest kreative værk ( generel relativitetsteori ) et behov for rummet som medie, mens der i hans oprindelige præmis ( speciel relativitetsteori ) ikke er behov for et sådant medie... Ordet "æter" har en ekstrem negativ karakter. konnotation i teoretisk fysik på grund af dens tidligere sammenhæng med opposition til relativitet. Det er trist, for det afspejler ret præcist, hvordan de fleste fysikere rent faktisk tænker om vakuum... Relativitetsteorien siger ikke rigtig noget om eksistensen eller ikke-eksistensen af stof, der gennemsyrer universet... Men vi taler ikke om fordi det er tabu . [58]
Disse forslag modtog ikke væsentlig støtte [59] [60] [61] . En af grundene til dette er, at æteren er forbundet med mekaniske modeller, der er karakteriseret ved mediets hastighed i hvert punkt (tre- eller firedimensionel vektor), og de kendte fysiske felter har ikke sådanne egenskaber, f.eks. , er det metriske felt tensor , ikke vektor , men målevektorfelter i standardmodellen har yderligere indekser.
Udtrykket ether bruges lejlighedsvis i videnskabelige artikler, når der skabes ny terminologi. Så, for eksempel, i A. de Gouvêas arbejde [62] betyder den " CPT-krænkende æter" kun visse typer udtryk i potentialet for neutrinoen Lagrangian .
Mere radikale konstruktioner, hvor æteren fungerer som et stof (miljø), kommer i konflikt med relativitetsprincippet [54] . En sådan æter, på grund af en meget svag interaktion med den almindelige verden , kan føre til nogle fænomener, hvoraf det vigtigste er en svag krænkelse af Lorentz-invariansen af teorien. Links til nogle af disse modeller kan findes på stanford.edu [63] .
Imidlertid er der hidtil ikke blevet opdaget nogen observerbare fysiske fænomener, der kunne retfærdiggøre genoplivningen af konceptet om en væsentlig æter i nogen form. I Bulletinen " In Defense of Science " (2017), udgivet af Kommissionen for Bekæmpelse af Pseudovidenskab og Falsificering af Videnskabelig Forskning under Præsidiet for Det Russiske Videnskabsakademi , karakteriseres etherteorien som pseudovidenskab [64] .
Radio dukkede op længe før begrebet broadcast faldt ud af videnskabelig brug, og mange vendinger relateret til udsendelsen slog rod i mediebranchens professionelle terminologi: programmet gik i luften , live osv. Udtrykket "broadcast" blev brugt i en række artikler Civil Code of the Russian Federation om ophavsret og beslægtede rettigheder. Den engelske version af udtrykket ( Ether ) findes i mange elektroniske termer (f.eks. " Ethernet "), selvom ordet luft bruges til radiokommunikation og udsendelser .
" Ether " (ether) kaldes en kryptovaluta på " Ethereum " platformen.
Klassiske skrifter
Historiske anmeldelser
Noter
... der er snesevis af sande pseudovidenskaber, såsom astrologi og håndfladelære, ekstrasensorisk perception og parapsykologi, kryptobiologi og bioenergetik, bioresonans og iridologi, kreationisme og telegoni, ufologi og palæoastronautik, eniologi og dianetik, numerologi og socionik, fysiologi, information og og universologi, dowsing og kontakt, dermatoglyfiske test og geopatogene zoner, geopolitik og månekonspiration, teorier om æter- og torsionsfelter, vandhukommelse og bølgegenetik
Ordbøger og encyklopædier |
|
---|---|
I bibliografiske kataloger |