Теории эфира

Теории эфира — теории в физике, предполагающие существование эфира как вещества или поля, которое заполняет пространство и служит средой для передачи и распространения электромагнитных (и, возможно, гравитационных) взаимодействий. Различные теории эфира воплощают различные концепции этой среды или вещества. С момента утверждения специальной теории относительности, понятие эфира больше не используется в современной физике[1].

Исторические модели

Светоносный эфир
Основная статья: Эфир (физика)

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.

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, теория эфира 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 понятия эфира в физике.

Механический гравитационный эфир

С XVI по XIX век 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

Альберт Эйнштейн предложил использовать термин «эфир» для обозначения физического пространства в общей теории относительности, но эта терминология никогда не получала широкую поддержку[2].

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.


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[3]. 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[4].

Теория волны-пилота
Основная статья: 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[5][6].

Тёмная материя и тёмная энергия как эфир

В настоящее время некоторые ученые начинают видеть в тёмной материи и тёмной энергии новый взгляд на концепцию эфира. Кроме того, эфиром иногда называют гипотетические 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

Примечания
  1. Эфир // Физическая энциклопедия (в 5 томах) / Под редакцией акад. А. М. Прохорова. — М.: Советская Энциклопедия, 1988. — Т. 5. — С. 688. — ISBN 5-85270-034-7.
  2. Kostro, L. An outline of the history of Einstein's relativistic ether concept // Studies in the history of general relativity / Jean Eisenstaedt & Anne J. Kox. — Boston-Basel-Berlin: Birkäuser, 1992. — С. 260—280. — ISBN 0-8176-3479-7.
  3. Dirac, Paul. Is there an Aether? (англ.) // Nature. — 1951. — No. 168. — P. 906.
  4. Laughlin, Robert B. A Different Universe: Reinventing Physics from the Bottom Down (англ.). — NY, NY: Basic Books, 2005. — P. 120—121. — ISBN 978-0-465-03828-2.
  5. Louis de Broglie. Annales de la Fondation. — 1987. — Вып. 12, № 4.
  6. Foundations of Physics, Volume 13, Issue 2 (англ.). — Springer, 1983. — P. 253—286. — doi:10.1007/BF01889484.. — «It is shown that one can deduce the de Broglie waves as real collective Markov processes on the top of Dirac's aether».

Литература
  • Декарт Рене. Первоначала философии // Сочинения в двух томах. — М.: Мысль, 1989. — Т. I.
  • Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1974.
  • Спасский Б. И. История физики. — М.: Высшая школа, 1977.
  • 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. 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. 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. Aristotle's Aether and Contemporary Science // The Thomist. — 2004. — Вып. 68. — С. 375—429. (недоступная ссылка)
  • 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
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.