Історія теорії ефіру

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

Ефір

Херсон 2013

ВСТУП

Введення ідеї ефіру в природознавство приписують Рене Декарту (2 в. н.е.). Ефір у Декарта - це середовище, що заповнює весь простір. Подання про це середовище як про світове середовище фігурувало задовго до Декарта в древньому Китаєві (4 в. до н.е.), древній Індії й древній Японії. Протягом історії подання про ефір поступово ускладнювалося, і ефір у розумінні людей пройшов шлях від «всепроникаючої фізичної субстанції» у древній Індії до «фізичного вакууму» наприкінці 20-го століття. У міру розвитку науки ефір наділявся фізичними властивостями. Але важливо те, що ці властивості в різних учених зовсім різні.

Наприкінці XIX століття в теорії ефіру виникли непереборні труднощі, що змусили фізиків відмовитися від поняття ефіру й визнати электромагнитное поле самодостатнім фізичним об'єктом, що не бідує в додатковому носії. Абсолютний простір був скасований специальной теорией относительности. Кількаразові спроби окремих учених відродити концепцію ефіру в тій або іншій формі (наприклад, зв'язати ефір з физическим вакуумом) успіху не мали.

РОЗДІЛ І. ПОНЯТТЯ ПРО «ЕФІР» ТА ПОГЛЯДИ РІЗНИХ УЧЕНИХ НА ЙОГО ПРОБЛЕМУ

1.1 Історичне виникнення навчання про ефір

ефір інтерферометр вітер фізика

З нечисленних праць, що дійшли до нас, давньогрецьких учених можна зрозуміти, що ефір тоді розумівся як особливу небесну речовину, «заповнювач порожнечі» у Космосі. Платон у діалозі «Тимей» повідомляє, що Бог створив мир з ефіру. Демокрит термін ефір не використав. Лукреций Кар у поемі «Про природу речей» згадує, що «ефір живить созвездья», тобто світила складаються зі згущеного ефіру.

Яка історія виникнення теорії ефіру? Звичайно ж, вона почалася з теорії вихрів Р.Декарта в безперервному середовищі, що заповнює простір. И.Ньютон побудував свою механіку на концепції безструктурної матеріальної крапки на тлі порожнього простору й виграв тим самим у простоті математичного оформлення фізичних законів. Після того як в XVIII столітті, на основі ньютоновских подань, була розвинена гідродинаміка (в основному зусиллями Д.Бернуллі й Л.Эйлера), в XIX столітті повернулися до декартовой теорії вихрів у зв'язку з концепцією електромагнітного ефіру (М.Фарадей, В.Томпсон-Кельвин, Дж.Максвелл і Р.Стокс розвивали цю теорію). Головні пункти критики такі: вихри в грузлої рідини нестійкі - при взаємодії вони можуть дробитися, тому після відкриття квантованности електричного заряду (електрона) теорія вихрів була залишена (усі почали «конструювати» електрон); крім того, були труднощі в цієї теорії й з поясненням закону Ампера для магнітної взаємодії між вихрами, що рухаються; виникли проблеми й з розумінням того, яким образом вихор, що рухається в ефірі, породжує хвилі (світло). Треба помітити, що активно розробляв теорію ефіру Максвелл відмовився від її на користь концепції електромагнітного поля. Так що в теорії залишаються труднощі, які привели до розчарування в ній тих, хто неї розробляв, - ще до виникнення спеціальної теорії відносності (СТО). Тому не один А.Эйнштейн, що замінив ефір вакуумом сучасних релятивістських теорій, «винний» у тім, що ефір на довгі роки зійшов зі сцени теоретичного осмислення фізики. Сучасні захисники концепції ефіру й електричних зарядів як ефірних вихрів в основному розтрачують полемічний запал на критику релятивізму (теорії відносності) і по суті йдуть від конструктивного обговорення труднощів самої ефірної теорії (начебто їх нічого не варто перебороти), хоча необхідність у подібній теорії незаперечна. Що стосується самого Эйнштейна, те він усього лише підтримав точку зору Максвелла.

1.2 Історичний екскурс у проблему ефіру

Порядку 2000 років тому Демокрит увів поняття "атом". Сучасна фізика прийняла цей термін і він позначає одну з основних осередків будови речовини - позитивно зарядженого ядра, навколо якого в безперервному русі перебувають електрони, що компенсують позитивний його заряд негативними зарядами електронів. Факт стійкої рівноваги ядра й хмари електронів наукою порозумівається тільки за допомогою символів квантової механіки й заборони Паули. У противному випадку електрони зобов'язані були б "упасти" на ядро. В одному цьому полягає успіх квантових подань у фізику. Ефіру "смертельно не повезло" у порівнянні з атомом, незважаючи на те, що поняттям ефіру користувалися із часів И. Ньютона й до Френеля, Физо, Майкельсона, Лоренца. Та й Эйнштейн під кінець творчого життя шкодував, що не скористався ефіром, як середовищем, що заповнює порожнечу простору Всесвіту. Дивна справа, що фізики, зачаровані досягненнями матричної математики, що описує порожній простір плюс час, так не возлюбили ефір, що навіть увели нове поняття - фізичний вакуум - замість ефіру. Але на якій підставі уведений новий і незграбний термін типу барокамери замість історично заслуженого терміна - ефір? Підстав для такої заміни абсолютно немає!

Існують історичні досвідчені дані про те, що ефір є невід'ємною частиною нашому Всесвіту. Перелічимо експериментальні докази цього.

Найперший досвід щодо цього зробив ще датський астроном Олаф Ремер. Він спостерігав у Паризькій обсерваторії в 1676 році супутники Юпітера й помітив істотну різницю в отриманому їм часу повного обігу супутника Ио залежно від кутової відстані між Землею і Юпітером щодо Сонця. У моменти максимальних зближень Землі і Юпітера цей цикл становив 1,77 доби. Спочатку Ремер помітив що, коли Земля і Юпітер перебувають в опозиції, Ио у своєму орбітальному русі чомусь "спізнюється" на 22 хвилини стосовно моменту їхнього найбільшого зближення. Замічена різниця дозволила йому обчислити швидкість поширення світла. Однак, він виявив ще одну варіацію циклу, що досягала максимуму в моменти квадратур Землі і Юпітера. У момент першої квадратури, коли Земля віддалялася від Юпітера, цикл Ио виявлявся більше середнього на 15 секунд, а в момент другої квадратури, коли Земля наближалася до Юпітера - на 15 секунд менше. Цей ефект не міг і не може бути пояснений інакше як додаванням і вирахуванням орбітальної швидкості Землі й швидкості поширення світла, тобто це спостереження недвозначно доводить коректність класичного нерелятивістського співвідношення c = c+v. Однак точність вимірів Ремера була невисока. Так його виміру швидкості світла дали результати нижче майже на 30%. Але якісне явище залишилося непорушним. Є дані про сучасні визначення швидкості світла по способі Ремера, що виявилася порядку 300 110 ^км/_с.

Фізикі XVII-XIX століть уважали, що взаємодії в Природі й у тому числі поширення світла, сил тяжіння здійснюються всесвітнім середовищем - ефіром. На основі цього фізик-самоучка Френель розробив оптичні закони переломлення світла. Також інший французький учений Физо провів по тимі часам блискучий досвід, у якому показав, що ефір "частково" захоплюється середовищем, що рухається (вода зі швидкістю ⁷⁵ /_/сек прогонялась у светолучевом інтерферометрі). Розрахунки зсувів інтерференційних смуг у приладі точно були пояснені спільним рухом ефіру й води.

У сучасних експериментальних даних по додаванню швидкості світла зі швидкістю руху планет і зірок немає недоліку. Ярчайший приклад - експерименти по радіолокації Венери в 1960-их роках (наприклад, Кримська радіолокація Місяця) і аналіз Б. Уоллесом даних радіолокації Венери. Ці результати очевидним образом свідчать на користь формули c = c+v. Офіційно вказується на некоректність методик обробки даних.

1.3 Погляди різних учених на проблему ефіру

Аристотель і поняття ефіру

Аристотель затверджував, що «підмісячний мир» може мінятися, тому що чотири основних якості також можуть змінюватися. Коли холодну й вологу воду нагрівали, вона перетворювалася в гаряче й вологе повітря. «Надмісячний мир» утворений п'ятим елементом - «ефіром», вічною й зробленою матерією. Цей елемент, відповідно до поглядів Аристотеля, показував себе в різних плотностях й утворював всі, аж до Сонця, Місяця, зірок і планет. На противагу чотирьом основним елементам на Землі, Аристотель вірив у вічність «ефіру».

Светоносный ефір Декарта (XVII століття)

По Декарту (1596-1650 р.) світло поширюється в ефірі. Ефір складається з вихрових часток.

Відповідно до Декарту увесь світ складається з матерії, що заповнює весь простір. Області матерії, які рухаються певним чином, становлять молекули матеріальних тел.

Області матерії, які рухаються дуже швидко, становлять ефір. У ньому поширюється світло й здійснюється магнітна й електрична взаємодія.

Декарт уводив швидко рухаються й постійно, що змінюються області, матерії для пояснення полум'я.

По Декарту, світло - це вібрації ефіру, які викликають вібрації органів почуттів у тварин, що приводить до передачі сигналів від органів почуттів по нервових шляхах у головний мозок.

Декарт думав, що ефір складається із часток ефіру, які притягаються друг до друга, причому ці частки мають спіральну форму.

Декарт затверджував, що Земля - це магніт, з одного полюса якого випливають струмка ефіру й утікають в інший полюс. Розподіл металевих осколків уздовж силових ліній він пояснював тим, що струмка ефіру впливають на осколки. Гіпотеза про існування светоносного ефіру була висунута в 1618 году Рене Декартом і розвинена в його «Початках філософії» (1644). У відповідності зі своєї (картезианской) натурфілософією Декарт розглядав ефір як «тонку матерію», подібну рідини, механічні властивості якої визначають закони поширення світла. Ефір Декарта заповнював все вільне від матерії простір Вселеної, однак не робив опору при русі в ньому речовинних тел. Треба відзначити, що порожнечіДекарт, як й Аристотель, не визнавав, і параграфи 16 й 20 «Почав філософії» («Про те, що не може бути порожнечі» й «Про неможливість існування атомів») спеціально присвятив спростуванню атомизма.

Як й інша матерія, картезіанський ефір перебуває в постійному русі, переважно у формі вихрів. Виникаючі при цьому взаємний тиск і відцентрова сила відкидає кулясті частки ефіру ладь від джерела -- спостерігач сприймає цей рух як поширення світла^[3]. Скорость светаДекарт уважав нескінченної. Він побудував також оригінальну теорію цвета, по який різні кольори виходять через різні швидкості обертання ефірних часток.

Цікаво відзначити, що концепція светоносного ефіру Декарта--Гюйгенса стала незабаром загальноприйнятої в науці й не постраждала від розгорнулися в XVII--XVIII століттях споровши картезианцев й атомистов, а также сторонников емісійної й хвильової теорії. Навіть Исаак Ньютон, склонявшийся скоріше до емісійної теорії, допускав, що в зазначених ефектах бере участь й ефір. У працях Ньютона ефір згадується дуже рідко (в основному в ранніх роботах), хоча в особистих листах він іноді дозволяв собі «вигадувати гіпотези» про можливу роль ефіру в оптичних, електричних і гравітаційних явищах.

Гюйгенс

Гюйгенс (1629-1695 р.) порівнював поширення світла з поширенням звуку. Звук поширюється в повітрі.

Він назвав середовище, у якій поширюється світло ефіром.

Гюйгенс затверджував, що звукові хвилі поширюються в стисливому повітрі шляхом передачі тиску в ньому, а світло поширюється в нестисливому ефірі й, тому, швидкість його нескінченна.

Ньютон

Ньютон (1643-1727 р.) кілька разів відмовлявся від ефіру й приймав його. В остаточному підсумку, він прийшов до висновку, що всі тіла утворені зчепленими між собою частками. Він також затверджував, що світло може породжувати матеріальні тіла. По Ньютону, гравітація виникає через градієнт щільності ефіру. Тіло рухається від ефіру з більшою щільністю до ефіру з меншою щільністю.

Ньютон створив наступну модель ефіру. Частки ефіру мають велику пружність (в 700 000 разів ефір більше пружний чим повітря) і дуже малою щільністю (в 700 000 разів менш щільний чим повітря). При цьому розміри часток ефіру набагато менше часток повітря. За його розрахунками, ефір повинен чинити опір в 600 мільйонів разів менше, чим вода. Таким чином, він пояснив дуже малий опір руху небесних тіл у безповітряному просторі.

Эйлер

Л. Эйлер (1734-1800 р.) уважав, що різні кольори обумовлені різними частотами коливань ефіру подібно тому, як різні звуки обумовлені різними частотами коливань повітря. Тіло, поки воно висвітлюється світлом, повідомляє коливання ефіру на різних частотах.

Эйлер думав, що ефір захоплюється речовиною. Оскільки швидкість руху зростає по напрямку від центра обертового тіла, те, відповідно до законів гідродинаміки, тиск збільшується по напрямку від центра. Це й викликає гравітаційне притягання. Його результати погодяться з формулою для гравітаційної сили.

Стокс

Відповідно до Стокса (1819-1903 р.), стану тіл залежать від їхньої ваги, сили зчеплення або пружності й від часу впливу на тіла. Наприклад, тіло на Землі може бути у твердому стані, а на Сонце в рідкому. Вода при швидких процесах проявляє властивості твердого тіла. Точно також й ефір у процесах, що наближаються до швидкості світла, є твердим тілом, а при повільних процесах є рідиною [4].

Томсон

По Томсону (1824-1907 р.) ефір складається з вовчків. Він легко змінює форму, але має опір обертанню подібно тому, як має опір обертанню ящик, у якому перебуває безліч вовчків, що обертаються навколо різних осей.

Максвелл

В 1865 р. Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879 р.) показав те, що світло може інтерпретуватися як волноподобные коливання в ефірі електричних і магнітних полів, що задовольняють Максвелловским рівнянням для цих полів.

Про ефірний вітер

Створення Максвеллом теорії електромагнітного поля поставило перед фізикою нові завдання, однієї з яких була проблема застосовності принципу відносності, сформульованого Галилеем в XVII в., до електродинамічних явищ. Рішення цієї проблеми, як указав сам Максвелл, могло бути отримане при дослідженні відносного руху Землі й «светоносного» електромагнітного ефіру, що у теорії Максвелла замінив пружний (механічний) ефір Юнга - Френеля. Якби існував ефір, то його можна було б прийняти за абсолютну систему відліку, що означало б відмову від принципу відносності. До моменту створення теорії електромагнітного поля вже були спостереження й експерименти (спостереження аберації світла, досвіди Физо по дослідженню поширення світла у воді, що рухається, і ін.), результати яких дозволили висловити певні гіпотези про властивості ефіру.

Майкельсон

Майкельсон (Michelson) Альберт (19.XII.1852-9.V.1931). Американський фізик. В 1878-82 й 1924-26 провів виміру швидкості світла, довгий час що залишалися неперевершеними по точності. В 1881 експериментально довів і разом з Э. У. Морли (1885-87) підтвердив з великою точністю незалежність швидкості світла від швидкості руху Землі. Ці роботи з'явилися експериментальним обґрунтуванням спеціальної теорії відносності. У своєму досвіді Майкельсон застосував винайдений їм інтерферометр, за допомогою якого в 1892-93 провів виміру спектральних ліній різних елементів. Запропонував у якості еталона довжини взяти довжину хвилі червоної лінії кадмію. Побудував спектральний прилад надвисокої роздільної сили. В останні роки життя займався визначенням кутових діаметрів зірок, для чого створив зоряний інтерферометр.

Нобелівська премія (1907) за створені їм оптичні прилади й проведені з їхньою допомогою дослідження.

Досвід Майкельсона

Майкельсоном (1852-1931 р.) був поставлений досвід по перевірці нерухомості ефіру. У результаті швидкість ефіру виявилася рівної нулю.

Були висловлені три гіпотези для теоретичного обґрунтування досвіду Майкельсона:

1) гіпотеза Лоренца-Фицджеральда, відповідно до якої розміри тіла стискуються при русі;

2) гіпотеза Френеля, що говорила, що матеріальні тіла захоплюють за собою ефір;

3) гіпотеза, що говорила про те, що швидкість світла щодо джерела завжди постійна.

Жодна із цих гіпотез не могла пояснити результат досвіду.

Якесь обґрунтування результату дав Эйнштейн. Він взагалі виключив ефір із простору. Це помітно в спеціальній і загальній теорії відносності.

Приклад А.Майкельсона із човном при виявленні швидкості ефірного вітру

Запізнювання уздовж плину ріки

«Уявимо собі весляра в човні, і при тім спочатку на спокійному озері, а потім на ріці. Якщо він рухається зі швидкістю, наприклад, 4 милі в годину і якщо відстань між станціями рівняється 12 миль, то йому необхідно 3 години, щоб проїхати ця відстань, і 3 години, щоб повернутися, тобто в сумі 6 годин. Але це вірно тільки в тому випадку, коли у воді немає плину.

Але якщо існує плин, швидкість якого дорівнює, наприклад, 1 милі в годину, то час, потребное для того, щоб проїхати вся відстань за течією, буде рівнятися не 12:4, а 12:(4 + 1), тобто 2,4 години. Час, необхідне для дороги назад, тобто проти плину, буде рівнятися 12:(4 -- 1), тобто 4 годинникам, і разом з першим проміжком це складе 6,4 години замість колишніх 6 годин».

Пример у спокійній воді	Приклад із плином

1.4 Ефірний вітер

Реальна й уявлювана фізика

Ще за 230 років до виникнення СТО в 1676 році датський астроном Оле Кристенсен Ремер по затіненню супутників Юпітера визначив швидкість світла й факт її розходження для зближення й розбіжності планет, що відповідає закону додавання швидкостей Галилея. З моменту цього відкриття сама спроба розмови про такий псевдотеории як СТО повинна була б розглядатися як антинауковим, суперечним фактам.

Піввіку через, в 1728 році англійський астроном Дж. Брадлей, виходячи зі своїх спостережень аберації зірок, установив не тільки швидкість світла, але і її підпорядкованість тому ж закону додавання швидкостей Галилея. Те, що дане явище не може бути пояснено СТО без скривлення логіки, ніяк не бентежить її апологетів.

Структура ефіру

Ефір являє собою двухкомпонентную середовище із двох фазових станів тих самих елементів, уведених ще Демокритом, - амеров. Ефір складається з амеров - сферичних, пружних, практично нестисливих першоелементів розміром в 1.616 ·10^-35 [m], обладающих свойствами идеального волчка - гироскопа с внутренней энергией 1.956 ·10⁹ [J].

Основне із двох станів цього середовища - корпускулярний ефір, являє собою ідеальну сверхтекучую псевдожидкость. Амеры корпускулярного ефіру інтегрально (тобто усереднено в часі) строго нерухомі й зібрані в ефірні домены, що володіють при звичайній температурі ефіру 2.723 ^o K розмірами, порівнянними з розміром класичного електрона, нуклона. При цій температурі в кожному домене 2.7·10⁶³ амеров.

Пристрій і робота інтерферометра.

Ідея досвіду пояснюється малюнком 1. Тут монохроматичний ("одноколірний") промінь світла від джерела s за допомогою напівпрозорого дзеркала а розщеплюється на два. Перший проходить крізь а не міняючи напрямку, досягає дзеркала k, відбивається від нього й повертається до а. Потім, відбившись від а, іде до лабораторного телескопа f.

Другий промінь, відбившись від а, іде під кутом 90° до першого, досягає дзеркала Ь, відбивається від нього й, пройшовши крізь а, іде, як і перший, у напрямку af.



Рис. 1

В окулярі телескопа, при відповідному регулюванні дзеркал, спостерігається результат додавання обох променів - так називана інтерференційна картина, що, має вигляд чередующихся темних і світлих вертикальних смуг.

Припустимо тепер, що вся установка обдувається потоком ефіру, що має постійну швидкість v у напрямку ka, як показано стрілкою на мал. 1. Знайдемо, як вплине цей ефірний вітер на час шляху "туди" й "назад" для першого й другого променів.

Уведемо позначення: з -- швидкість світла відносно светоносной середовища (ефіру); v -- швидкість светоносной середовища щодо інтерферометра; D = ak = ab -- довжина кожного із плечей інтерферометра.

Тоді в системі координат, пов'язаної з інтерферометром, тривалість шляху першого променя від а до k виразиться формулою

t₁' = D/(c - v),

а тривалість дороги назад - формулою

t₁'' = D/(c+v).

Тривалість шляху першого променя туди й назад складе

t₁ = t₁'+t₁'' =2Dc/(c² - v²).

Якщо цей відрізок часу помножити на швидкість світла в ефірі, то одержимо довжину шляху світлового променя щодо ефіру, що будемо називати оптичною довжиною шляху світлового променя й позначати буквою l:

Будемо розглядати праву частину останньої рівності як формулу суми геометричної прогресії й випишемо перші два члени останньої [зневажаючи склада четвертого й більше високих порядків малості відносно (v/c)]:

Справа в тому, що відношення v/c, відоме з теорії астрономічної аберації, становить 10^-4. Квадрат цієї величини дорівнює 10^-8. Четвертою й більше високими ступенями цілком припустимо зневажити в порівнянні із квадратом,

Другий промінь на шляху до дзеркала b і назад зноситься ефірним вітром "униз" (на кресленні), подібно плавцю, що пливе поперек плину.

Щоб після відбиття від b він потрапив (при наявності зносу!) у крапку а інтерферометра, його напрямок повинне відхилятися від аb на якийсь (досить малий) кут ?, як показано штриховою лінією ab₁ на мал. 1.

З малюнка треба, що оптична довжина шляху цього променя дорівнює подвоєній гіпотенузі трикутника, один катет якого дорівнює a₁b₁ = D, а іншої -- aa₁=(D/c)v, тобто відрізку, на який зміщається середовище за час поширення світла на відстань D.

Итак, оптична довжина шляху другого променя (тобто шлях відносно светоносной середовища) виражається формулою

Тут для переходу до правої частини рівності операцію витягу кореня заміняємо зведенням підкореневого вираження в ступінь 1/2 і застосовуємо формулу бінома, обмежуючись першими двома членами розкладання, тобто зневажаючи склада четвертого й більше високих порядків відносно (v/c).

Из порівняння правих частин формул (1) і (2) треба важливий для розуміння роботи приладу висновок:

оптична довжина шляху лучачи, паралельного напрямку швидкості середовища, більше, ніж оптична довжина шляхи перпендикулярного.

Різниця шляхів паралельного й перпендикулярного променів, тобто правих частин (1) і (2), виражається формулою

l₁ - l₂ = D(v/c)². (3)

Почнемо обертати прилад по годинній стрілці щодо осі, перпендикулярної площини плечей і минаючої через крапку їхнього перетинання. Можна зміркувати, що оптична довжина першого шляху буде при цьому зменшуватися, а другого -- збільшуватися. При повороті приладу на кут ? = 45° різниця шляхів звертається в нуль і надалі стає негативною (див. штрихової графік 1 на мал. 2). При куті повороту, рівному 90°, негативне значення різниці проходить через экстремум, чисельно дорівнює значенню -- D(v/c)² (При цьому значенні кута повороту "паралельне" й "перпендикулярне" плечі приладу помінялися місцями в порівнянні з їхнім вихідним положенням.) Після цього, у процесі зміни кута від 90° до 180°, довжина першого шляху монотонно росте, а другого -- убуває, і при куті ?=180° різниця шляхів повертається до вихідного (при ?=0°) значенню.

При подальшому збільшенні кута від 180° до 360° весь описаний процес повторюється, як показує штрихової графік 1 на мал. 2.

Рис. 2

Отже, обертання інтерферометра при наявності ефірного вітру супроводжується зміною різниці оптичних довжин двох променів приладу. Як впливає ця обставина на інтерференційну картину, спостережувану в окулярі телескопа?

Відзначалося, що вона має вигляд чередующихся світлих і темних вертикальних смуг. Зміна різниці довжин оптичних шляхів приводить до зсуву смуг у горизонтальному (паралельно самим собі) напрямку. Має місце дуже проста залежність: якщо різниця довжин оптичних шляхів зміниться, наприклад, на 0,4 довжини хвилі, то картина зміститься на 0,4 відстані між серединами сусідніх однотонних (тобто або світлих або темних) смуг.

У загальному випадку, зсув картини, виражене в інтервалах між серединами двох сусідніх однотонних смуг, дорівнює зміні різниці довжин оптичних шляхів, вираженій у довжинах хвиль світла, застосовуваного в установці. Напрямок зсуву -- вправо або вліво -- залежить від вихідного регулювання дзеркал.

При описі ефірних досвідів зложилася традиція говорити не про "зсув картини", а про "зсув смуги", маючи на увазі смугу, обрану при виконанні даного обертання в якості основної (опорної).

Рис. 3. Зовнішній вигляд інтерферометра

Висновок. ефект, Що Випрямляє, ефірного інтерферометра споконвічно далеко не очевидний. Тому немає нічого дивного, що протягом ста одинадцяти років він вислизав від уваги дослідників. З урахуванням цього ефекту, тобто при правильному поясненні причини монотонного зсуву центральної смуги, всі ефірні досвіди, виконані з інтерферометром Майкельсона, свідчать про існування ефірного вітру.

1.5 Експеримент Майкельсона-Морли

Два американських фізики, Альберт Майкельсон (1852-1931) і Уильямс Морли (1838-1923), провели експеримент у Технологічному Інституті Кейса в Кливленде (штат Огайо), з метою виміряти залежність швидкості світла від руху Землі відносно «ефіру» за допомогою інтерферометра. Тоді вже не було сумніву в існуванні «ефіру». Відповідно до їх підходу, якщо «ефір» наповнює весь космос, те всі небесні тіла повинні мати певну швидкість залежно від ефіру. Кожний, хто коштує на Землі й дивиться убік руху земної кулі в космосі, відчує на своїй особі «подув вітру ефіру». Відповідно до цієї ідеї світлова хвиля, що рухається в однаковому напрямку з «ефірним вітром», буде рухатися швидше, ніж світлова хвиля, що йде проти «ефірного вітру». Вони спробували довести це твердження у своєму експерименті. В умовах тих днів вони виміряли інтерферометром швидкість двох світлових пучків, спрямованих назустріч один одному. Результат експерименту був негативний. Незважаючи на це, Майкельсон не переставав вірити в ефірну теорію й до самої смерті відкидав теорію відносності Эйнштейна, тому що эйнштейновская теорія відносності не відводила місця ефірній гіпотезі. Фізики прийшли до висновку: «Якби був дуже тонкий і прозорий ефір, то він утворив би абсолютно нерухому, стабільну систему відліку, що не піддавалася б ніякому впливу. Отже, пучки світла на поверхні Землі, наведені по напрямку обертання Землі й навпаки, мали б різні швидкості й видавали б різні величини. Інакше кажучи, ефір, навіть незначно, але все-таки буде сповільнювати швидкість руху світла, спрямованого в протилежну сторону обертання Землі. Але, незважаючи на дуже акуратно проведений по тимі часам експеримент, швидкості двох світлових пучків, спрямованих у протилежні один одному напрямку, виходили однаковими, і ніяк не вдавалося визначити навіть приблизну швидкість обертання Землі залежно від ефіру. Не існувало такої речі, як ефір».

З точки зору фізиків періоду епохи теорії відносності Эйнштейна, швидкість світла може бути однакової у всіх напрямках тільки в системі відліку, пов'язаної з «ефіром». Тому існування ефіру було необхідністю. А Эйнштейн побудував свою теорію відносності, заздалегідь (апріорі) визнавши однаковість швидкості світла не тільки в одній системі відліку, пов'язаної з нерухомим «ефіром», але й у всіх нерухомих системах відліку. Відповідно до цьому світлові хвилі не можуть бути коливаннями «ефіру», що залежить від однієї системи відліку: швидкість світла абсолютна. Тому що досвіди не могли спростувати теорію відносності, поняття «ефіру» було залишено без уваги. Абсолютність швидкості світла, тобто з якої би системи відліку не дивилися, дає однакову величину, і її визнання як граничної швидкості руху дотепер залишається відкритою темою для суперечок.

РОЗДІЛ ІІ. ЕФІР Й «СХОВАНА МАСА»

«Ефір», що був оголошений «мертвим» приблизно сто років тому, сьогодні знову став темою, до якої звертаються в надії знайти відповідь на питання схованої маси - темна матерія, темна речовина, темна енергія й т.д. За минулий час стало відомо, що окремі галактики в групі таких галактик мають більше маси, чим було вирахувано раніше за допомогою даних, отриманих тільки за допомогою телескопа. Була виявлена маса, що не піддається прямим спостереженням засобами сучасної астрономії, що назвали «темною масою».

Гленн Старкман з Університету Кейс Вестерн Резерв у штаті Огайо й Том Злотник разом з Педро Феррейра з Оксфордского Університету в 2006 р. висунули ідею повторного вивчення «ефіру» з метою рішення загадки схованої маси. Вони сприймають «ефір» як поле (подібно магнітному полю), і затверджують, що якщо навіть все зникне у Вселеної, «ефір» продовжить своє існування. Вони затверджують, що «ефір» не має відносини до світла і є чимсь, що підтримує гравітацію поблизу зірок і галактик і змушує їх виглядати більше важкими. Вони говорять: «Ефір впливає на збільшення гнучкості час^-часові-часу-простору-часу й це стає явним. Звичайний простір-час уявляється як покривало (середовище), що розтягується й изгибается через присутність ваги. «Ефір» викликає часткове збільшення еластичності цього гнучкого покривала. Таким чином, матерія виглядає, начебто вона має більше гравітації, чим очікувалося від її ваги. Розрахунки показують, що гравітація, викликана «ефіром», здатна пояснити високі швидкості, спостережувані в зірок у галактиках, які сьогодні приписуються схованій масі».

2.1 Ейнштейн

Фізична сутність перетворень Лоренца розкрилася після робіт Ейнштейна. У статті 1905 года Ейнштейн розглянув два постулати: загальний принцип относительности і сталість швидкості світла. Із цих постулатів відразу випливали перетворення Лоренца (уже не тільки для електродинаміки), скорочення довжини й відносність одночасності подій. Ейнштейн указав у цій же статті на непотрібність ефіру, оскільки ніяких розумних фізичних атрибутів приписати йому не вдалося, а все те, що вважалося динамічними властивостями ефіру, увібрала в себе кінематика специальной теории относительности (СТО). Із цього моменту електромагнітне поле стало розглядатися не як енергетичний процес в ефірі, а як самостійний фізичний об'єкт.

Ейнштейн (1879-1955 р.) і Инфельд в «Еволюції фізики» розглядали ефір з механістичної точки зору. Вони починали з того, що ефір заповнює все вільне від тіл простір, а світло поширюється в ефірі як хвиля. При влученні світла з вакууму в рідину хвилі світла поширюються спочатку в ефірі, а потім у рідині. Виходить, що частки ефіру впливають на частки речовини. Але якщо це так, то планети при русі випробовували б опір з боку ефіру, а цього не відбувається. Проте, автори не заперечують той, що світло поширюється в ефірі як хвиля.

До Ейнштейна існувало поняття про ефір як про нерухомій механічну «рідині», що заповнює весь простір. У спеціальній теорії відносності Ейнштейн показав, що ефір не може бути нерухомий. Зі спеціальної теорії відносності треба, що в системі, що рухається, відліку ефір повинен рухатися разом із системою. Із усього цього треба, що ефір не механістичне поняття.

У спеціальній теорії відносності ефір не враховувався через недостатність моделі побудови.

На підставі загальної теорії відносності можна зробити висновок, що порожнечі немає. Простір має фізичні властивості. Дійсно, у вакуумі за рахунок гравітації притягаються два тіла. Звідси треба, що простір заповнений ефіром.

У роботі «Ефір і теорія відносності» Ейнштейн показав, що без ефіру неможливе поширення світла.

2.2 Двадцяте століття

Сто років тому поняття ефіру було прибрано з фізики як що не відповідає реальності. Однак фізикам довелося ввести нове поняття - фізичний вакуум. Поряд із введенням обмінних віртуальних часток вакууму при електромагнітних й ядерних взаємодіях це є крок до "відступу" і визнанню існування ефіру на новій фізичній основі. За допомогою вакуумного і ядерного фотоефектів створені основи теорії ефіру. Визначено основні параметри його структури. Виділено фотонний й ядерний ефір, які зв'язані між собою спільністю структурних утворень на основі віртуальних пар з електрона й позитрона. Структура різновидів ефіру привела до об'єднання гравітації й електромагнетизму у фотонному ефірі, до об'єднання ядерних сил, електромагнетизму й гравітації в мезонному ефірі.

Тепер про вакуум. Прихильники ефірних теорій звичайно не обертають уваги на різницю між вакуумом й ефіром. Але вакуум, на відміну від ефіру, з'являється в релятивістських теоріях, побудованих з повним обліком всіх вимог СТО, -- для пояснення квантового поводження матерії. Справа в тому, що релятивізм не взагалі заперечує якого-небудь фізичного посередника між геометричною порожнечею простору й матерією (так визначали ефір Н.Тесла і Дж. Кили), він унеможливлює існування «вагомого ефіру», тобто ефіру - як речовини поряд з іншими речовинами. Те, що ефір в XIX сторіччі розумівся саме так, доводить хоча б приклад Д.И.Менделєєва, що поміщав «атом ефіру» у таблицю елементів перед воднем у якості найлегшого хімічного елемента. У теорії ефіру як вагомої матерії залишається невирішеним питання: захоплюється ефір тілами, що рухаються, або не захоплюється, насичуються тіла, що рухаються, ефіром або не насичуються, - тобто не ясне питання про взаємодію ефіру як речовинного середовища з іншими речовинами (з усією іншою вагомою матерією). Досвіди А.Физо (1819-1896), і не тільки цього вченого, говорили про те, що ефір, якщо він є, повинен одночасно й захоплюватися тілами при їхньому русі, і не захоплюватися. Рішення Г.Лоренца (1853-1928), що не прийняв СТО, полягало в наступному: порожній простір Ньютона («абсолют» класичної механіки) заповнений невагомим ефіром, що не захоплюється тілами при їхньому русі, але приводить до того, що через взаємодію ефірного середовища з вагомою матерією тіла скорочують свої розміри при русі в цьому середовищі, а власний час сповільнюється (через асиміляцію ефіру тілом, що рухається). Мало відомо, що теорія невагомого ефіру Лоренца не відкидається теорією відносності й, більше того, багато в чому еквівалентна їй; інша справа, що з нею математично сутужніше працювати, чим зі СТО у формулюванні Г.Минковского, а значить і сутужніше вписувати в неї узагальнення, яких жадають від теорії нові експерименти. Релятивістська теорія привела до такої реконструкції механіки, що всі ефекти, які раніше приписували ефіру, взяло на себе порожній простір-час (Пр-Вр), його плоска псевдоэвклидова геометрія. З розвитком квантової механіки з'ясувалося, що є особливий рід фізичної, а не геометричної (як би вона не була влаштована) порожнечі, і що ця порожнеча складно влаштована. Але це фізичне середовище не придбало, проте, ніяких механічних ознак вагомої матерії - ні маси, ні інших інтегралів руху (енергії, імпульсу, моменту імпульсу).

2.3 Властивості ефіру

Інерція ефіру.

Допустимо, що ефір рухливий. Можна припустити, що він має інерцію як матеріальні тіла. Тоді світло при русі породжував би вихри в ефірі й швидкість у цих вихрах була б неприпустимо великий при щільності ефіру 10^-22 (по розрахунках щільність ефіру перевищує 4·10^-22. Розрахунок ґрунтується на рівності сповненої енергії, що складається з кінетичної й потенційної енергій ефіру. Ця енергія прирівнюється яскравості ефіру.). Можна припустити, що ефір нерухомий і не рухається при русі тел. Але тоді ми приходимо до протиріччя із третім законом Ньютона. Дійсно, розглянемо пластину, одна поверхня в якої дзеркальна, а інша чорна. Тому що чорна сторона випромінює більше, те пластина прийшла б у рух. Але того не може бути, оскільки ізольована система не може рухатися за рахунок внутрішньої енергії. Тут передбачається, що третій закон Ньютона застосуємо до ефіру. Але це може бути не так. Якщо вдасться довести нерухомість ефіру, то потрібно буде шукати новий, більше загальний закон, що зводиться до третього закону Ньютона при переході від ефіру до матеріальних тіл.

Рухливість ефіру

Можна відійти від оптичних властивостей ефіру й розглянути електромагнітні властивості. Відомо, що при русі магніту щодо провідника в останньому виникає електричний струм. Можна припустити, що при русі ефіру змінюється електромагнітне поле. У досвіді Фарадея котушка падала вертикально вниз й у ній не виникав електричний струм. У досвіді де Кудра через дві котушки пропускався електричний струм і виникала магнітна сила відштовхування. Вона компенсувалася третьою котушкою. Ця система не розбудовувалася залежно від напрямку до напрямку руху Землі. Ці досвіди нічого не промовляють на користь руху ефіру, але й нічого не промовляють на користь його нерухомості.

Стокс затверджував, що тіла захоплюють за собою ефір, але не вказував причину цього. За допомогою цього він пояснював абберацию зірок, відкриту в 1728 м Брадлеем.

По Лоренцу - ефір нерухомий. Абберацию світла він пояснював перекручуванням розмірів приладу при русі. Але якщо припустити, що ефір нерухомий, те тоді молекули тіл не будуть впливати на ефір при русі. Отже, і ефір не може впливати на речовину, але це суперечить основним поданням про ефір.

Ритц також думав, що ефір нерухомий. У його моделі швидкість світла складається зі швидкістю джерела. Якби це було так, то в подвійних зірках зірка, що рухається в напрямку до нас рухалася б у зворотному напрямку. В експерименті Де-Ситтера зворотного руху зафіксовано не було.

Френель (1788-1828 р.) для пояснення абберации зірок увів коефіцієнт захоплення ефіру, що залежав від коефіцієнта переломлення середовища.

Френель затверджував, що, якщо світло проходить через середовище, що рухається в протилежному поширенню світла напрямку, те це вплине на поширення світла. Це погодиться з ефектом Допплера, відповідно до якого відбувається зміна частоти світла або звуку при русі. Френель пояснював це явище наявністю ефірного вітру.

Міллеру вдалося зафіксувати ефірний вітер. На висоті 250 м його швидкість була 3 км/з, а на висоті 1860 м - близько 10 км/с.

У досвіді Майкельсона швидкість ефіру була дорівнює 6 км/з на висоті 1860 м.

Гравітаційна властивість ефіру

Існує гіпотеза про те, що гравітаційне притягання двох тіл відбувається через ефір. Томсон розглядає гравітаційне притягання подібно електричному притяганню двох заряджених часток. Притягання заряджених часток відбувається за допомогою електромагнітних хвиль в ефірі. Він затверджував, що гравітаційне притягання здійснюється за допомогою гравітаційних хвиль в ефірі.

По Томсону, тіла притягають молекули ефіру, а електрони - це молекули ефіру зі зміненими властивостями.

Ж. Л. Лесаж затверджував, що ефір - газоподобное речовина. На його думку, гравітаційне притягання виникає через різницю тисків з боку ефіру, обумовленої поглинанням ефіру тілом.

Ломоносов також уважав, що гравітація виникає через різницю тисків в ефірі, але він висловив цю ідею раніше Лесажа майже на сорок років.

М. Юнг й О. Френель уважали, що ефір частково захоплюється тілами, а пружність ефіру при цьому не міняється .

Оптичні властивості ефіру.

Якщо розглядати оптичні властивості ефіру, то можна виділити наступні випадки:

1) Джерело, приймач і середовище рухаються з однаковими швидкостями.

2) Джерело, приймач і середовище рухаються з різними швидкостями. Ця ситуація у свою чергу розділяється на дві:

2а) Джерело й приймач рухаються з однаковими швидкостями, а середовище рухається з іншою швидкістю.

2б) Джерело рухається з однією швидкістю, а приймач і середовище рухаються з іншими швидкостями.

По першому випадку були поставлені наступні досвіди:

1) Досвід Максвелла.

Промені від освітленого хреста спектроскопа проходили крізь призми й відбивалися назад. Призми й промені, що йдуть через них, оберталися. Можна було б припустити, що при зміні положення призм щодо напрямку руху Землі зображення хреста зміститься внаслідок руху ефіру. Цього не відбувалося.

2) Досвід Майкельсона.

Промінь розділявся на два промені: відбитий і переломлений. Ці промені проходили шлях в 11 м, після чого відбивалися від дзеркал. Потім ці промені поверталися й интерферировали. Зрушення інтерференційних смуг не спостерігалося при обертанні приладу, що говорить про нерухомість ефіру щодо установки.

3) Досвід Нордмайера.

Джерело світла перебував посередині між двома термоелементами й струм у них приводився до нуля. Струм не змінювався при повороті системи на 90°.

З нагоди 2а) був поставлений наступний досвід.

4) Досвід Физо (1851 р.).

По двох трубах текла вода в різних напрямках. Інтерференційна картина, утворена від двох променів, що проходять по цих трубах, сильно мінялася зі зміною напряму руху води. Результати согласовывались із формулою Френеля, у якій фігурує коефіцієнт переломлення. Якщо припустити, що світло поширюється в ефірі, то виходить, що ефір має ту ж швидкість що й вода. Виходить, що ефір рухливий.

5) Досвід Лоджа.

Два диски - діаметром по одному метрі кожний - оберталися. Кожна частина роздвоєного променя проходила простір між дисками й зрештою обидва промені интерферировали. Картина інтерференції не мінялася при збільшенні частоти обертання дисків до 50 Гц.

Між досвідом Майкельсона й досвідом Физо виникає протиріччя. З одного боку, у досвіді Майкельсона ефір нерухомий щодо установки, а з іншого боку, у досвіді Физо ефір рухається.

Це протиріччя знімається, якщо припустити, що між частками ефіру й звичайних часток є зчеплення. Тоді Земля захоплює за собою шар ефіру. Можна припустити, що сили зчеплення в ефірі - гравітаційні сили .

Вихрова властивість ефіру.

Дж. Дж. Томсон на основі вихрового ефіру вивів закон Е=mc² задовго до Эйнштейна.

Кастерин розглядав процеси в ефірі на зразок процесам у газі. У нього ефір підкоряється рівнянням аеродинаміки. Він уточнив закони вихрового руху в газах і застосував їх до процесів в ефірі.

2.4 Розвиток моделей ефіру в XIX столітті

Хвильова теорія світла

На початку XIX століття хвильова теорія світла, що розглядала світло як хвилі в ефірі, здобула рішучу перемогу над емісійною теорією. Перший удар по емісійній теорії наніс англійський вчений-універсал Томас Юнг, в 1800 году разработавший хвильову теорію интерференции (інтерференціївід термін) на основі сформульованого їм принципа суперпозиции хвиль. За результатами своїх досвідів він досить точно оценилдлину волны света в різних колірних діапазонах.

Спочатку теорія Юнга була зустрінута вороже. Саме в цей час було глибоко вивчене явище двойного лучепреломления і поляризации света, сприйняте як вирішальний доказ на користь емісійної теорії. Але отут у підтримку хвильової моделі (нічого не знаючи про Юнгу) виступив Огюстен Жан Френель. Рядом дотепних досвідів він продемонстрував чисто хвильові ефекти, зовсім непояснені з позицій корпускулярної теорії, а його мемуар, що містить всебічне дослідження із хвильових позицій і математическую модель всіх відомих тоді властивостей світла (крім поляризації).

Юнг і Френель споконвічно розглядали світло як пружні (поздовжні) коливання розрідженого, але надзвичайно пружного ефіру, подібні до звуку в повітрі. Любою джерело світла запускає пружні коливання ефіру, які відбуваються з гігантської, ніде більше не відзначеної в природі частотою, завдяки чому досягається поширення їх з колоссальной скоростью. Будь-яке речовинне тіло притягає ефір, що проникає усередину тіла й згущається там. Від щільності ефіру в прозорому тілі залежав коефіцієнт переломлення світла^[12].

Залишалося зрозуміти механізм поляризації. Ще в 1816 році Френель обговорював можливість того, що світлові коливання ефіру не продольны, а поперечны. Це легко пояснило б явище поляризації. Юнг у цей час теж прийшов до такої ідеї. Однак поперечні коливання раніше зустрічалися тільки в нестисливих твердих тілах, у те час як ефір уважали близьким по властивостях до газу або рідини. В 1822-1826 роках Френель представив мемуари з описом нових досвідів і повну теорію поляризації, що зберігає значення й у наші дні.

Модель Коша-Стокса

Інтерес і довіра до концепції ефіру в XIX столітті різко зросли. Наступні (після 1820-х) майже сто років позначені тріумфальним успіхом хвильової оптики у всіх областях. Класична хвильова оптика була завершена, поставивши в той же час труднейший питання: що ж являє собою ефір?

Коли з'ясувалося, що світлові коливання строго поперечны, устало питання про те, якими властивостями повинен володіти ефір, щоб допускати поперечні коливання й виключити поздовжні. А. Навье в 1821 році одержав загальні рівняння поширення збурювань у пружному середовищі. Теорія Навье була розвинена О. Л. Коши (1828), який показав, що, загалом кажучи, поздовжні хвилі також повинні існувати^[13].

Френель висунув гіпотезу, відповідно до якої ефір не стискаємо, але допускає поперечні зрушення. Таке припущення важко погодити з повною проникністю ефіру стосовно речовини. Д. Г. Стокспояснив утруднення тим, що ефір подібний до смоли: при швидких деформаціях (випромінювання світла) він поводиться як тверде тіло, а при повільних (скажемо, при русі планет) пластичний. В 1839 році Коші вдосконалив свою модель, створивши теорію стискальні (лабільного) ефіру, пізніше дороблену У. Томсоном.

Чтобы всі ці моделі не розглядалися як чисто спекулятивні, з них випливало формально вивести основні ефекти хвильової оптики. Однак подібні спроби мали мало успіху. Френель припустив, що ефір складається із часток, величина яких порівнянна з довжиною світлової хвилі. При цьому додатковому припущенні Коші вдалося обґрунтувати явище дисперсии света. Однак спроби зв'язати, наприклад, френелевскую теорію переломлення світла з якою-небудь моделлю ефіру виявилися невдалі^[14].

Ефір й електромагнетизм

Фарадей ставився до ефіру скептично й виражав непевність у його існуванні^[15]. З відкриттям Максвеллом уравнений классической электродинамики теорія ефіру одержала новий зміст.

У ранніх роботах Максвелл використав гідродинамічні й механічні моделі ефіру, однак підкреслював, що вони служать тільки для пояснення за допомогою наочної аналогії. Необхідно мати у виді, що векторного анализа тоді ще не існувало, і гідродинамічна аналогія знадобилася Максвеллу, у першу чергу, для роз'яснення фізичного змісту диференціальних операторів (дивергенция, роторі ін.). Наприклад, у статті «Про Фарадеевых силові лінії» (1855) Максвелл пояснив, що використовувана в моделі уявлювана рідина «являє собою винятково сукупність фіктивних властивостей, складену з метою представити деякі теореми чистої математики у формі, більше наочної й з більшою легкістю застосовної до фізичних завдань, чим форма, що використає чисто алгебраїчні символи»^[16]. Пізніше (з 1864 року) Максвелл виключив зі своїх праць міркування за аналогією^[17]. Конкретних моделей ефіру Максвелл не розробляв і не опирався на які-небудь властивості ефіру, крім здатності підтримувати ток смещения, струмє переміщення електромагнітних коливань у пространстве.

Коли експерименти Г. Герца підтвердили теорію Максвелла, ефір став розглядатися як загальний носій світла, електрики й магнетизму. Хвильова оптика перетворилася в органічну частину теорії Максвелла, і виникла надія побудувати фізичну модель ефіру на цьому фундаменті. Дослідженнями в цій області займалися найбільші вчені миру. Частина з них (наприклад, сам Максвелл, Умов і Гельмгольц), хоча писала про властивості ефіру, фактично вивчала властивості электромагнитного поля. Інша частина (наприклад, Д. Г. Стокс, У. Томсон) намагалася розкрити природу й властивості властиво ефіру -- оцінити тиск у ньому, щільність його маси й енергії, зв'язати з атомною теорією. Тривали також спроби зв'язати ефір з тяготением, однак ніякого істотного просування в цьому напрямку не вдалося домогтися навіть Максвеллу^[18].

2.5 Хімізм у спробах розуміння ефіру (Д. И. Менделєєв)

В одній зі своїх гіпотез Д. И. Менделєєв, керувався тим, що специфічним станом сильно розріджених газів воздуха міг виявитися «ефір» або якийсь невідомий инертный газ с дуже малою вагою, тобто найлегший хімічний елемент. Учений пише на відбитку з «Основ хімії», на ескізі периодической системы 1871 року: «Легше всіх ефір, у мільйони разів»; у робочому зошиті 1874 року він більш ясно висловлює свої міркування: «При нульовому тиску в повітря є деяка щільність, це і є ефір!».

РОЗДІЛ ІІІ. ВІДМОВА ВІД КОНЦЕПЦІЇ ЕФІРУ

3.1 Труднощі в теорії ефіру

Трудности в теорії ефіру (кінець XIX - початок XX століття)

В 1728 году англійський астроном Брэдли відкрив аберрацию света: всі зірки описують на небозводі малі кола з періодом в один рік. З погляду ефірної теорії світла це означало, що ефір нерухомий, і його гаданий зсув (при русі Землі навколо Сонця) за принципом суперпозиції відхиляє зображення зірок. Френель, однак, допускав, що усередині речовини, що рухається, ефір частково захоплюється. Ця точка зору, здавалося, знайшла підтвердження в опытах Физо.

Загальний вид интерферометра. З доповіді А. Майкельсона 1881 р.

Максвелл в 1868 году запропонував схему вирішального досвіду, що після винаходу интерферометра зміг здійснити в 1881 году американський фізик Майкельсон. Пізніше Майкельсон й Эдвард Морли повторили опыт кілька разів зі зростаючою точністю, але результат був незмінно негативним -- «ефірного вітру» не існувало.

В 1892 году Г. Лоренц і незалежно від нього Дж. Фицджеральд припустили, що ефір нерухомий, адлина любого тела сокращается в направлении його руху, через що «ефірний вітер» стає складніше виявити. Залишався, однак, неясним питання -- отчого довжина скорочується в точності в такому ступені, щоб зробити виявлення ефіру (точніше, руху щодо ефіру) неможливим. У цей же час були відкриті преобразования Лоренца, які спочатку порахували специфічними для електродинаміки. Ці перетворення пояснювали лоренцево скорочення довжини, але були несумісні із класичною механікою, заснованої на преобразованиях Галилея. Анри Пуанкареперетворенняхеобразования Лоренца еквівалентні принципу относительности для електромагнітного поля; він уважав, що ефір існує, але принципово не може бути виявлений.

3.2 Причини відмови від концепції ефіру

Головною причиною, по якій фізичне поняття ефіру було відкинуто, став той факт, що це поняття після розробки СТО виявилося зайвим. З інших причин можна назвати суперечливі атрибути, приписувані ефіру: невідчутність для речовини, поперечна пружність, немислима в порівнянні з газами або жидкостями скорость распространения колебаний и др. Додатковим аргументом став доказ дискретної (квантовой) природи електромагнітного поля, несумісне з гіпотезою безперервного ефіру.

У своїй статті «Принцип відносності і його наслідків у сучасній фізиці» (1910)^[27] А. Ейнштейн детально пояснила, чому концепція светоносного ефіру несумісна із принципом относительности. Розглянемо, наприклад, магніт, що рухається поперёк замкнутого провідника. Спостережувана картина залежить тільки від відносного руху магніту й провідника й включає появу в останньому електричного токи. Однак з погляду теорії ефіру в різних системах отсчёта картина істотно різна. У системі відліку, пов'язаної із провідником, при переміщенні магніту міняється напруженість магнітного поля в ефірі, внаслідок чого створюється електричне поле із замкнутими силовими лініями, у свою чергу создающее струм у провіднику. У системі відліку, пов'язаної з магнітом, електричне поле не виникає, а струм створюється прямою дією зміни магнітного поля на електрони провідника, що рухається. Таким чином, реальність процесів в ефірі залежить від крапки спостереження, що у фізику неприпустимо.