Теории эфира

Эта статья содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, переведя её до конца.

Статья содержит ошибки и/или опечатки. Необходимо проверить содержание статьи на соответствие грамматическим нормам русского языка.

Теории эфира — теории в физике предпологающие существование эфира как вещества или поля, запоняющего пространство, а также среды для передачи и распространения электромагнитных и гравитационных сил. Различные теории эфира воплощают различные концепции этой среды или вещества. В современных теориях эфир имеет мало общего с классическим понятием эфир, из которого и было заимствовано его имя. С момента разработки специальной теории относительности теории эфира больше не используются в современной физике и заменяются на более абстрактные модели.

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. Впрочем, вывод был 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».^[1]

Механический гравитационный эфир

С 16-го по 19-й века различные теории использовали эфир для описания гравитационных явлений. Наиболее известна теория гравитации Лесажа, хотя другие модели были 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.^[2]

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.[3]

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.^[4] Однако, гипотиза Дирака была мотивирована его неудовлетворением по поводу квантовой электродинамики, и он 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.[5]

Теория волны-пилота

Основная статья: Теория волны-пилота

Луи де Бройль заявил:

Any particle, even isolated, has to be imagined as in continuous “energetic contact” with a hidden medium.[6][7]

Тёмная материя и тёмная энергия как эфир

В настоящее время некоторые ученые начинают видеть в тёмной материи и тёмной энергии новую ссылку на концепцию эфира. New Scientist сообщил о ряде исследований в Оксфордском университете, которые стремятся связать тёмную энергию и эфир для решения проблемы гравитации и массы:

Starkman and colleagues Tom Zlosnik and Pedro Ferreira of the University of Oxford are now reincarnating the ether in a new form to solve the puzzle of dark matter, the mysterious substance that was proposed to explain why galaxies seem to contain much more mass than can be accounted for by visible matter. They posit an ether that is a field, rather than a substance, and which pervades space-time. This is not the first time that physicists have suggested modifying gravity to do away with this unseen dark matter. The idea was originally proposed by Mordehai Milgrom while at Princeton University in the 1980s. He suggested that the inverse-square law of gravity only applies where the acceleration caused by the field is above a certain threshold, say a0. Below that value, the field dissipates more slowly, explaining the observed extra gravity. "It wasn't really a theory, it was a guess," says cosmologist Sean Carroll at the University of Chicago in Illinois.

Затем в 2004 году эта идея - модифицированная ньютоновская динамика (MOND) согласуется с общей теорией относительности. Якоб Бекенштейн (Еврейский университет в Иерусалиме, Израиль) пишет 22 января 2005 года в New Scientist:

Now Starkman's team has reproduced Bekenstein's results using just one field - the new ether (www.arxiv.org/astro-ph/ 0607411). Even more tantalisingly, the calculations reveal a close relationship between the threshold acceleration a0 - which depends on the ether - and the rate at which the universe's expansion is accelerating. Astronomers have attributed this acceleration to something called dark energy, so in a sense the ether is related to this entity. That they have found this connection is a truly profound thing, says Bekenstein. The team is now investigating how the ether might cause the universe's expansion to speed up. Andreas Albrecht, a cosmologist at the University of California, Davis, believes that this ether model is worth investigating further. "We've hit some really profound problems with cosmology Ð with dark matter and dark energy," he says. "That tells us we have to rethink fundamental physics and try something new."

См. также

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

Примечания

1. ↑ Экспериментальные основания теории относительности. С. И. Вавилов. Собрание сочинений, т.~4, АН СССР, М., 1956 г. (pdf, русс.)(Ч.II. Опыты Майкельсона, его повторения и аналоги.)
2. ↑ Kostro, L. (1992), "An outline of the history of Einstein's relativistic ether concept", in Jean Eisenstaedt & Anne J. Kox, «Studies in the history of general relativity», vol. 3, Boston-Basel-Berlin: Birkäuser, сс. 260–280, ISBN 0-8176-3479-7 
3. ↑ Einstein, Albert: "Ether and the Theory of Relativity" (1920), republished in Sidelights on Relativity (Methuen, London, 1922)
4. ↑ Dirac, Paul: "Is there an Aether?", Nature 168 (1951), p. 906.
5. ↑ Laughlin Robert B. A Different Universe: Reinventing Physics from the Bottom Down. — NY, NY: Basic Books, 2005. — P. 120–121. — ISBN 978-0-465-03828-2
6. ↑ Annales de la Fondation Louis de Broglie, Volume 12, no.4, 1987
7. ↑ Foundations of Physics, Volume 13, Issue 2. — Springer, 1983. — P. 253-286.

Литература

• Декарт Рене. Первоначала философии // Сочинения в двух томах. — М.: Мыcль, 1989. — Т. I.
• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1974.
• Спасский Б. И. История физики. — М.: Высшая школа, 1977.
  • Том 1: Часть 1-я; Часть 2-я
  • Том 2: Часть 1-я; 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
• Сайт Modern Cosmology, содержащий в том числе подборку материалов по тёмной материи.
• Г.В.Клапдор-Клайнгротхаус, А.Штаудт Неускорительная физика элементарных частиц. М.: Наука, Физматлит, 1997.
• Whittaker, Edmund Taylor (1910), «A History of the theories of aether and electricity» (1 ed.), Dublin: Longman, Green and Co., <http://www.archive.org/details/historyoftheorie00whitrich> 
• Schaffner, Kenneth F. (1972), «Nineteenth-century aether theories», Oxford: Pergamon Press, ISBN 0-08-015674-6 
• Darrigol, Olivier (2000), «Electrodynamics from Ampére to Einstein», Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-850594-9 
• Maxwell, James Clerk (1878), "«Ether»", Encyclopædia Britannica Ninth Edition Т. 8: 568–572, <http://en.wikisource.org/wiki/Encyclop%C3%A6dia_Britannica_Ninth_Edition/Ether> 
• Harman, P.H. (1982), «Energy, Force and Matter: The Conceptual Development of Nineteenth Century Physics», Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 0-521-28812-6 
• Decaen, Christopher A. (2004), "«Aristotle's Aether and Contemporary Science»", The Thomist Т. 68: 375–429, <http://www.thomist.org/jour/2004/July/2004%20July%20A%20Dec.htm>. Проверено 5 марта 2011. 
• Joseph Larmor, "Ether", Encyclopædia Britannica, Eleventh Edition (1911).
• Oliver Lodge, "Ether", Encyclopædia Britannica, Thirteenth Edition (1926).
• "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)
• Epple, M. Topology, Matter, and Space, I: Topological Notions in 19th-Century Natural Philosophy. Arch. Hist. Exact Sci. 52 (1998) 297–392.

Ссылки