Эфир в физике: Эфир (физика) | это… Что такое Эфир (физика)?

Эфир существует! Российские ученые совершили прорыв в фундаментальной физике — Последние новости России и мира сегодня

25 октября 2022, 08:49

Фото: Соцсети

Российские физики не только математически описали эфир, или, как его еще именуют «физический вакуум», но и получили патент на способ получения тепловой и электрической энергии и устройство для его реализации

Андрей Злобин, кандидат технических наук

В последнее время от российских ученых и инженеров постоянно ждут «срезания углов» и «прыжков через поколения», как средств опережающего развития технологий. Предложенная российскими специалистами теория физического вакуума (эфира) и есть огромный прыжок через технологические поколения.

Такого гигантского прорыва фундаментальная физика не знала со времен Эйнштейна. Авторитетные российские ученые не только математически описали эфир, или, как его еще именуют «физический вакуум», но и получили патент на «Способ получения тепловой и электрической энергии и устройство для его реализации». Дискуссии о существовании тончайшей мировой субстанции, называемой эфиром, не затихали никогда, несмотря на скептицизм крупнейших экспертных сообществ. И все же самые известные физики, мыслители с мировым именем неизменно продолжали упоминать эфир. Даже сам Альберт Эйнштейн колебался, то исключая, то учитывая эфир в процессе рассмотрения различных теорий мироустройства. Проживи Эйнштейн дольше и фундаментальная физика могла уже в XX веке совершить огромный рывок, который не состоялся, возможно, только из-за смерти великого ученого.

Читая эти строки, скептики могут традиционно поморщиться — «этого не может быть, потому что не может быть никогда». На сей раз скептикам придется крепко подумать, прежде чем высказывать свои сомнения. Дело в том, что эпохальное открытие россиян опубликовано и признано самыми сильными научными школами страны. В России нет более авторитетных научных журналов чем «Доклады Академии наук». В этом легко может убедиться каждый — статья Н. М. Евстигнеева, Ф. С. Зайцева, А. И. Климова, Н. А. Магницкого, О. И. Рябкова по тематике эфира представлена в этот журнал академиком Д.П.Костомаровым и опубликована почти 10 лет назад. Академические организации авторского коллектива указаны самые именитые: МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Объединенный институт высоких температур РАН, Институт системного анализа РАН. Таким образом, авторы открытия представляют собой рафинированную элиту отечественной науки. Полученные россиянами результаты по эфиру прошли проверку временем и продолжают интенсивно публиковаться. Вслед за статьей 2013 года в Докладах Академии наук, уже дважды издавалась объемная книга по эфиру профессоров В.Л.Бычкова и Ф.С.Зайцева — представителей самых престижных научных школ «Физического» факультета и факультета «Вычислительной математики и кибернетики» МГУ им.Ломоносова. Книга называется «Математическое моделирование электромагнитных и гравитационных явлений по методологии механики сплошной среды». Написанная на высоком теоретическом уровне, эта книга была отмечена победой в 2018 году на конкурсе работ МГУ им.Ломоносова, имеющих выдающееся значение для развития науки и образования.

Попробуем кратко пояснить, в чем суть достижения россиян. Предложенная нашими учеными новая математическая модель эфира удивительно компактна, универсальна и всеобъемлюща. Вместе с тем эта математика ориентирована на практику, поскольку использует близкие по смыслу категории «механики сплошной среды» — главной теоретической опоры аэрокосмических технологий. В теории эфира Бычкова-Зайцева показано, что все считавшиеся ранее экспериментальными законы, электричества, магнетизма, электродинамики и гравитации, являются математическими следствиями лишь двух уравнений движения эфира. В это трудно поверить, но одна и та же математическая модель эфира позволяет описывать все виды взаимодействий(!). О такой математической теории мировая наука мечтала на протяжении доброй сотни лет. Кроме того, в рамках предложенной теории раскрыто такое фундаментальное физическое понятие, как масса. Авторы уникального научного достижения особо подчёркивают, что методология математического моделирования и методология экспериментальной физики, обобщающая результаты опытов, позволяют сделать обоснованный вывод о существовании эфира. Попытки создать «теорию всего» предпринимались неоднократно. Но только сейчас можно сказать, что магистральный путь дальнейшего развития фундаментальной физики действительно найден. Этот путь вне всяких сомнений связан с обоснованной российскими специалистами идеей эфира. Попутно заметим, что один из авторов открытия, доктор физико-математических наук, профессор МГУ Ф.С.Зайцев, уже внес большой вклад в развитие такой сложнейшей области физики, как управляемый термоядерный синтез.

Признанию эфира всегда сильно мешали причины субъективного характера. Извечный спор между материалистами и идеалистами пугал и тех и других кажущейся непостижимостью первичной мировой субстанции. Эфир не хотели замечать, потому что замечать боялись. Панический ужас внушала одна только мысль, что наличие тончайшей эфирной материи полностью перевернет мировоззрение всей человеческой цивилизации. Однако, благодаря высоким технологиям, изменение мировоззрения уже и так произошло. Человек покорил космос, освоил энергию атома, создал мощнейшие суперкомпьютеры, научился анализировать чудовищные объемы информации и даже прочитал свой собственный геном. Мы видим, какие невероятно сложные задачи стоят перед современной биологией, шагнувшей далеко за пределы старого миропонимания. Вопрос о происхождении жизни давно перезрел и явно не может быть решен в рамках устаревшей научной парадигмы. Дальнейшее развитие научного познания немыслимо без качественного скачка во всем, что касается фундаментальной физики. Возрождение категории эфира и адекватное количественное описание его свойств произошли на редкость своевременно — только так можно кардинально разрешить массу накопившихся в науке противоречий, включая аспекты теории относительности и квантовой физики. Само научное достижение наверняка будет положено в основу новых технологий.

Далеко ли от теории до практики? Если бы речь шла о начале прошлого века, на этот вопрос можно было бы ответить утвердительно — да, очень далеко. Но прошла уже почти четверть XXI века и хайтек сегодня развивается фактически в режиме реального времени. От хорошей идеи до ее реализации в наше время один шаг. Учитывая родство новой теории эфира с законами аэрогидромеханики, вполне закономерно ожидать в близком будущем новых технологий движения в физическом вакууме и различных средах. Для меня, руководившего в 90-х годах двигательным подразделением ЦИАМ, высокая практическая значимость открытия россиян очевидна. Например, термин «сверхавиация», предложенный почти столетие назад Ф.А.Цандером, приобретает при этом вполне конкретный смысл. В последнее время от российских ученых и инженеров постоянно ждут «срезания углов» и «прыжков через поколения», как средств опережающего развития технологий. Предложенная российскими специалистами теория физического вакуума (эфира) и есть огромный прыжок через технологические поколения. Это редкий шанс, упустить который будет непростительно со всех точек зрения.

Дополнительно читать по теме:

1) В. Л.Бычков, Ф.С.Зайцев, Математическое моделирование электромагнитных и гравитационных явлений по методологии механики сплошной среды, М.: МАКС Пресс, 640с.

http://eth31.ru/

2) Статьи по теории эфира

https://newinflow.ru/publications.htm

#Новости#Открытия#Наука#Физика#Ученые#Игорь Зотов

Подпишитесь

Штамм коронавируса Кракен пришел в Россию. К чему нам готовиться

Сегодня, 14:49

На собственном примере: как Лондон убеждает Запад обеспечить Киев танками

Сегодня, 08:55

В московских аптеках закончился детский «Ибупрофен» в форме свечей

Сегодня, 04:30

Уже в первом квартале банки начнут массово повышать ставки по кредитам

Сегодня, 13:33

Конституционный суд Казахстана лишил Нурсултана Назарбаева титула елбасы

Сегодня, 04:52

Журналиста Аркадия Бабченко* объявили в розыск

Сегодня, 06:01

Гипотеза эфира в физике — справочник для студентов и школьников

Как представляли эфир в древности.
Гипотеза Декарта о проявлениях эфира.
Теории светоносного эфира.
Современные теории об эфире.

Определение 1.
Гипотеза эфира приставляет собой теорию о наличие особой среды, которая обладает физическими характеристиками и способна заполнить собой пространство. В нем существуют электромагнитные волны, которые ответственны за осуществление колебаний.

Теории, которые разработаны для объяснения сущности эфира, нередко включают такие показатели, как определенная система отсчета. Она необходима для фиксации передвижения эфира. Совокупность системы отсчета и неизменной скорости можно инерциальными системами отсчета.

Если системы отсчета инерциальные, то все процессы и явления, которые происходят в них, описываются простым способом.

Те теории, которые применяются для простейшего описания такого явления, как эфир, появились еще в глубокой древности. С течением времени и развитием человечества круг знаний расширялся, появлялись теории и предположения, которые объяснялись логично и стройно.

При этом сформулировать четкую картину мира все равно долгое время не представлялось возможным.

Часто гипотезы об эфире применялись для объяснения оптических явлений, особенно популярно это было с семнадцатого по девятнадцатый век.

Когда А. Эйнштейн разработал свою знаменитую теорию относительности, существование эфира стало вызывать много сомнений и недоверия. Сам Эйнштейн много раз отрицал наличие эфира вообще.

В настоящее время некоторые ученые вновь пытаются создать теории, рассматривающие строение и свойства эфира, полагая, что это среда особого рода, где могут распространяться и взаимодействовать частицы и волны.

Как представляли эфир в древности.

Если обратиться к трудам великих ученых Древней Греции, которые вели свои рукописи долгое время и отмечали все события, то там часто встречаются описания эфиров. Чаще всего можно было увидеть, что они описывали эфир как вещество, из которого состоит небо, а так же оно заполняет пустоты за его пределами.

Да и само слово «эфир» имеет греческое происхождение. Изначально оно обозначает голубое и чистое небо.

Используя современный язык, можно попытаться интерпретировать, что имели в виду греки. Становится понятно, что они представляли эфир как тонкую материю, которая не может быть физически понята человеком. Ее нельзя потрогать и даже увидеть, она неуловима и может проникать сквозь закрытые двери.

Один из первых писателей, создатель Илиады и Одиссеи, Гомер обозначал, что эфир представляет собой жителя неба, который может возродить землю, напитывая ее.

Историки смогли изучить несколько документов времен Древней Греции и интерпретировали их. Одной из доведших до нашего времени работой является «Тимей» Платона. Древнегреческий ученый предполагает, что весь мир создан с помощью субстрата, его можно представить как дарующая жизнь мать. Под таким обозначением можно узнать эфир.

По мнению Лукреция Кара, все звезды и созвездия были образованы эфиром.

Еще один видный деятель науки того времени, это Аристотель. Он выражал предположения, что все тела состоят из огня, воздуха, земли и еще одного вещества, который представляет собой неуловимый эфир.

Ученый писал о том, что земля находится в воде, вода в воздухе, воздух в эфире, эфир в небе, а небо ни в чем другом.

Гипотеза Декарта о проявлениях эфира.

В семнадцатом веке в науке произошел переворот, это можно связать с улучшением условий жизни во многих странах. Не обошел вниманием подъем и такую науку, как физика. Одним из выдающихся ученых этого времени является Декарт. Его перу принадлежат множество работ на различные темы. Он говорил и об эфире.

Ученый представлял эфир как материальное вещество, некую среду, которая обладает физическими характеристиками.

По предположению Декарта, Вселенная не может содержать пустых мест, она полностью заполнена первоматерией. Эта первоматерия обладает очень высокой плотностью и никогда не деформируется. Ее можно разделить на некоторые части, которые будут иметь форму, но только в тот момент, пока осуществляют перемещение. Если частей будет очень мало, то они соединятся.

Если в пространстве нет первоматерии, то оно заполняется эфиром. Он так же включает ряд элементов, среди них огонь, воздух и земля.

При помощи механических свойств эфира Декарт объяснял, например, процессы распространения волн света.

Теории светоносного эфира.

Начало девятнадцатого века принесло миру огромное количество работ в области физики, которые охватывали много различных тем и направлений. Активное внимание было приковано к теориям об эфире и его свойствах.

Известные ученые Юнг и Френель представили волновую теорию света, которая получила огромную популярность и признание. Одним из условий данной теории было распространение лучей света в эфире, который заполняет все участки пространства, даже вакуум.

В данном предположении было много недостатков. Например, не были объяснены причины проникновения эфира во все пространства и его связь с перемещением тел.

Появилось так же понятие об электромагнитном эфире. Уравнение Максвелла помогало его описать. Даже теория Лоренца включала в себя гипотезу о наличие данного вида эфира.

Современные теории об эфире.

Современная наука сделала огромный шаг вперед, появилось множество новых теорий и предположений, касающихся существования эфира. Основу их составляют теории о том, что материальный мир делится на мир, который состоит из материи. Эту материю составляет множество частиц. Второй вариант основан на существование эфира, в котором частиц нет.

Замечание 1.
Если эфир не состоит из частиц, значит, он представляет собой сплошную материальную среду. Это некая газообразная среда, она занимает весь существующий объем. Там не может возникнуть пустота, как в газе.

Эфир не может прерываться, а так же на него не оказывают действия законы гравитации. К основным характеристикам эфира относится наличие массы, способность проникать в труднодоступные места и заполнять их. Эфир перемещается без силы трения, вещества поглощают эфир самостоятельно. Эфир обладает уникальной возможностью разрушать тела, если его скорость высока. В эфире могут проявляться волны и даже вихри, так как это упругая среда.

В некоторых теориях имеются гипотезы о том, что эфир является основной материей вселенной. В таких работах предполагается, что частички эфира составляют известные нам элементарные частицы. В этом случае эфир дискретен, то есть обладает своими атомами и корпускулами, которые одинаковы. При этом отличаются только формы движения эфирных частиц.

Много работ ученых содержат сходную информацию о том, что эфир бесконечно поглощается другими веществами и осуществляет переход в состояние материи. Образование эфира связывают со взрывом звезд. Космос является источником энергии для эфира. Эфирный газ способен заполнить все пространство во Вселенной. Он состоит из атомов, размер которых ничтожно мал. Атомы находятся в бесконечном движении. Эфир имеет высокую способность к самоорганизации, разные вихри эфира – это материальные тела.

Последние исследования говорят о том, что эфир может обладать нейтральным состоянием, тогда он будет стационарен. Заряды с противоположными знаками будут взаимно компенсировать друг друга. Физическое поле эфира обладает высокой стабильностью, его трудно нарушить. Поле пропускает любые тела без ограничений и препятствий.

Если на поле воздействуют электромагнитные волны, то оно колеблется. Единственным полем вселенной следует считать гравитационное поле эфира.

Структура эфира является основой для создания всех физических тел. Вещество при взаимодействии с эфиром получает свои физические свойства.

Эфир (физика) — Citizendium

Основной артикул

Обсуждение

Статьи по теме ^[?]

Библиография ^[?]

Внешние ссылки ^[?]

Версия для цитирования ^[?]

Эта редактируемая развернутая основная статья подлежит отказ от ответственности . [изменить введение]

Эфир (также пишется как ^[1] эфир ) — понятие в физике, ставшее устаревшим в 1905 году специальной теорией относительности Эйнштейна.

Идея эфира была введена в науку Декартом в Principia philosophiae (1644). До этого времени предполагалось, что силы между двумя телами, не находящимися в прямом контакте, действуют через пространство — посредством действия на расстоянии. Декарт заменил это объяснение объяснением, основанным на промежуточной среде (эфире), состоящей из вихрей, передающих силы между телами на расстоянии.

Концепция эфира стала особенно преобладающей в 19 веке благодаря работам Юнга и Френеля, которые возродили волновую теорию света Гюйгенса. Они заменили корпускулы света Ньютона волнами, распространяющимися в эфире. Чтобы объяснить звездную аберрацию, впервые обнаруженную в 1720-х годах, а затем показано, что она вызвана скоростью Земли относительно скорости световых частиц Ньютона, Юнг (1804 г.

) предположил, что эфир находится в состоянии абсолютного покоя. Максвелл показал в 1860-х годах, что световые волны представляют собой электромагнитные волны, поперечные (перпендикулярные) направлению распространения волн. Вслед за Юнгом и Френелем Максвелл предположил, что электромагнитные волны — это колебания эфира.

В 19 веке было известно, что поперечные волны не возможны ни в газе, ни в жидкости, а только в твердом теле; следовательно, считалось, что эфир обладает твердыми свойствами. Поскольку свет ведет себя в закрытых помещениях так же, как и в открытых полях, а многие материалы прозрачны для света, предполагалось, что эфир заполняет все пространство и всю материю. Так, в конце XIX века физики имели представление об эфире как о квазитвердой твердой (не вполне жесткой, поскольку она может вибрировать), светоносной (светоносной) среде, безмассовой и прозрачной, находящейся в абсолютном покое и присутствующей повсюду.

Сегодня понятие эфира больше не играет роли в физике, но в повседневной жизни это слово продолжает жить в связи с радио- и телевизионными сигналами, о которых обычно говорят, что они передаются «через эфир».

Содержание

1 История
- 1.1 Средневековье
- 1.2 Декарт
- 1.3 Гук, Гюйгенс и Ньютон
- 1.4 Юнг и Френель
- 1,5 Эфир во второй половине 19 века
  - 1.5.1 Эксперимент Майкельсона-Морли
- 1,6 Гц
- 1.7 Закат эфира
2 Каталожные номера

История

На самом деле нельзя говорить об эфире, потому что как научное понятие он развивался на протяжении трех столетий, от Декарта (1596 – 1650), который представлял его как водоворот вращающихся цепочек частиц, до Хендрик Антон Лоренц (1853–1928), который видел эфир как прозрачное безмассовое твердое тело, находящееся в полном покое. Единственное его общее свойство, сохранившееся на протяжении столетий, состоит в том, что он пронизывает все пространство и всю материю, даже промежутки между атомами. На протяжении веков эфир служил трем различным целям:

Переброска сил; отрицание аристотелевского действия на расстоянии.
Среда для распространения света; сначала в виде частиц (Ньютон), затем в виде колебаний (Юнг и Френель).
Абсолютная система отсчета в состоянии покоя; скорости всех (небесных) тел относятся к эфиру.

Средние века

Название эфир происходит от древнегреческого αἰθήρ (aithèr), где оно означает верхний, излучающий воздух. Аристотель ввел его как пятый элемент (9).0045 quinta essentia ) рядом с Землей, Огнём, Водой и (на уровне моря) Воздухом. Аристотелевская философия была представлена в Западной Европе в 13 веке такими схоластами, как Альберт Великий (ок. 1200–1280) и Фома Аквинский (1225–1274). После того как аристотелизм был принят церковью, взгляды Аристотеля на природу движения были включены в средневековую натурфилософию: тяжелый предмет имеет своим естественным местом центр вселенной (который до 1600 года был центром земного шара), а легкий предмет имеет своим естественным местом сферу Луны. Материя стремится занять свое естественное место во Вселенной, поэтому камень падает вниз, а дым поднимается вверх.

Декарт

Рене Декарт считал средневековые взгляды на движение оккультными и поэтому вытеснил их; вместо этого он считал, что все силы передаются при прямом контакте. Что касается действий между телами, не соприкасающимися друг с другом, такими как два магнита, или влияния положения Луны на приливы, он постулировал, что они должны находиться в прямом контакте через промежуточную смежную материю. Сила передается через эту материю — эфир — двумя силами: давлением и ударом. Пространство, по мнению Декарта, есть

пленум занят эфиром, который, незаметно для органов чувств, способен передавать силы на погруженные в него материальные тела. Декарт предполагал, что частицы эфира находятся в постоянном движении, но поскольку для них нет пустого пространства, он сделал вывод, что они перемещаются в места, освобожденные другими частицами эфира. При этом частицы участвуют во вращательных движениях замкнутых цепочек частиц (вихрей). Картезианская теория света — в глазах современного наблюдателя — довольно запутана.

Во-первых, предполагается, что скорость света бесконечна, и тем не менее свет рассматривается как снаряд, скорость которого изменяется от одной среды к другой. Носителем света является «материя второго рода», промежуточная между вихревой материей и обычной, весомой материей. Это вещество «второго рода» образует глобулы, и разные скорости вращения глобул дают свет разного цвета.

Гук, Гюйгенс и Ньютон

Следующим событием, относящимся к истории эфира, является публикация (1665) Роберта Гука (1635–1703) Micrographia . Гуковское описание распространения света механистично и в этом смысле напоминает описание Декарта. Однако если декартовская гипотеза представляет собой статическое давление в эфире, то теория Гука касается быстрого колебательного движения малой амплитуды. Он вводит понятие волнового фронта, которое двенадцать лет спустя (в 1679 г.) был заимствован Христианом Гюйгенсом (1629–1695), который значительно улучшил и расширил волновую теорию света. Гюйгенс предполагал, что эфир, среда, в которой распространяется свет, пронизывает всю материю и даже присутствует в вакууме.

Эфир Гюйгенса, как и у Декарта, состоял из частиц. Гюйгенс интерпретировал тяготение — типичное действие без видимого прямого контакта — с точки зрения частиц эфира, которые быстро вращаются в пространстве, окружающем планету. Его вращающиеся частицы напоминают картезианские вихри, что неудивительно, поскольку Декарт оказал сильное влияние на юных Гюйгенсов, которых он лично знал в детстве.

Теории Гука и Гюйгенса были уничтожены (по крайней мере, более чем на столетие) их современником, гигантом науки Исааком Ньютоном (1642–1727). Ньютон начал свою карьеру как строгий приверженец теории эфира. Он писал в 1672 и 1675 годах: (как резюмировано в Ref. ^[2])

Все пространство пронизано упругой средой или эфиром , способным распространять колебания. Этот эфир пронизывает поры всех материальных тел и является причиной их сцепления; его плотность варьируется от одного тела к другому, будучи наибольшей в свободных межпланетных пространствах.

Ньютон предложил три механизма, посредством которых свет может проходить через эфир. Его второе предположение о том, что свет состоит из «множества невообразимо маленьких и быстрых корпускул различных размеров, исходящих из сияющих тел», было выбрано более поздними учеными. В 1675 году Ньютон представил Королевскому обществу меморандум, в котором, среди прочего, объяснял гравитацию. Он писал, что эфир постоянно конденсируется в таких телах, как Земля, и поэтому существует постоянный его нисходящий поток, который сталкивается с грубыми телами и увлекает их за собой. Далее Ньютон предположил в этом меморандуме, что возникающее в результате движение эфира удерживает планеты на замкнутых орбитах. ^[3]

Позже, при написании Principia (1687), Ньютон стал более склонен рассматривать гравитацию как действие на расстоянии. Он понимал, что его современникам будет нелегко переварить это, только что освободившись от аристотелевского представления о том, что объект падает вниз из-за своего естественного места во Вселенной. И действительно, он был прав. Гюйгенс и Лейбниц очень критически относились к идее притяжения на расстоянии. Во втором издании «Начал» (1713 г.) Ньютон защищал свою точку зрения, добавляя «Общую схолию», в которой он нападал на вихревую теорию Декарта, указывал, что его закон тяготения математически верен, что он не знает более глубокая причина для этого, и произносится Hypotheses non fingo (гипотез не придумываю).

Из-за огромного влияния Ньютона на науку 18-го века действие на расстоянии больше не рассматривалось как проблема и было общепринятым. Об этом свидетельствует сопротивление, с которым Майкл Фарадей столкнулся в начале 19 века, когда он поставил под сомнение концепцию действия на расстоянии для электрических и магнитных сил.

В 18 веке теория света не получила большого развития, и корпускулярная теория Ньютона получила всеобщее признание. Было забыто, что он утверждал, что легкие частицы путешествуют через эфир; эфир не был важен для большинства естествоиспытателей 18 века.

Юнг и Френель

Эфир снова вышел на передний план физики, когда Томас Юнг возродил волновую (волновую) теорию света в 1800 году. ^[4] . Он заметил, что эмиссионная теория Ньютона: источник света испускает корпускулы — имеет проблемы с интерференцией света и с одновременным преломлением и отражением света, падающего под углом на поверхность воды. Волновая теория может элегантно объяснить оба эффекта, а корпускулярная теория — нет. Теория Янга была адаптирована и расширена его французским современником Огюстеном-Жаном Френелем, который был на 15 лет моложе. Оба исследователя признали, что звездную аберрацию необходимо объяснять волновой теорией.

Звездная аберрация была открыта Джеймсом Брэдли в 1725–1726 годах. Через год (1727 г.) он объяснил свое открытие в рамках корпускулярной теории Ньютона. Брэдли заметил, что скорость звездного света, наблюдаемая на Земле, c _E, является результатом абсолютной скорости света, c , выраженной относительно системы отсчета, прикрепленной к неподвижным звездам, за вычетом скорости планета v относительно той же абсолютной системы отсчета. Векторы c _E ≡ c − v и c составляют небольшой угол, угол аберрации. Таким образом, Брэдли преобразовал скорость c корпускул света из абсолютной системы отсчета, привязанной к звездам, в систему отсчета, привязанную к движущемуся шару. При этом он вывел, что угол аберрации пропорционален отношению к / к , отношению, которое должно было стать очень важным в физике 19 века. Скорость Земли, v , примерно 3×10 ⁴ м/с и c ≈ 3×10 ⁸ м/с, так что v / c ≈ 10 ⁻⁴ .

В 1804 г. Юнг сделал первый шаг в объяснении звездной аберрации с помощью волновой теории, когда предположил, что эфир находится в абсолютном покое, то есть эфир представляет собой абсолютную систему отсчета, использованную Брэдли. В абсолютной системе отсчета свет распространяется со скоростью c (скорость в вакууме).

В начале 19 века было известно, что световые волны проходят через прозрачный материал, например, через стекло, со скоростью с _г, ниже с , в то время как корпускулярная теория имела основания предполагать, что c _g больше, чем c . Таким образом, волновая теория предсказывает показатель преломления n материала ^[5] больше единицы. Преломляющие свойства призмы зависят по закону Снеллиуса от n и, следовательно, от скорости света c _g в стекле. Франсуа Араго придерживался довольно очевидного мнения, что скорость света относительно призмы, закрепленной на Земле, должна входить в закон Снеллиуса. Вдохновленный теорией звездной аберрации Брэдли, он провел в 1810 году телескопические наблюдения за скоростью звездного света. Он установил призму в телескоп и наблюдал за звездами, расположенными под разными углами на небе и демонстрирующими разные углы аберрации. Согласно теории Ньютона-Брэдли, световые лучи от звезд под разными углами имеют разные скорости относительно призмы; они должны быть видны в картинах преломления призмы. Араго получил нулевой результат, никаких эффектов не наблюдал. Этот нулевой эффект был первым из нескольких, которые произошли в ближайшие сто лет или около того.

Наибольшую разницу в скорости света на Земле можно ожидать, когда неподвижная звезда находится на горизонте, а планета движется параллельно ее световым лучам, к звезде или от нее. Абсолютная скорость света (измеренная наблюдателем, неподвижным в эфире, скорости по одной прямой) равна,

c = cg + v ≡ cn + v, {\ displaystyle c = c _ {\ mathrm {g}} + v \equiv {\ frac {c} {n}} + v,}

, где v — скорость Земли; v положительно, если планета движется в том же направлении, что и звездный свет, и отрицательно, если оно движется в противоположном направлении. Обратите внимание, что c = c _g + v является частным случаем векторного уравнения c = c _E + v , введенного выше.

В 1818 году Френель высказал некоторые мысли о включении наблюдений Араго в волновую теорию света. Он сделал предположение, что эфир «увлекает» стекло призмы, так что относительная скорость эфира-стекла уменьшается. Эфир в прозрачном теле увлекается со скоростью v 9{2}}}).}

Френель показал, что включение этого коэффициента сопротивления в теорию дает вклад в результаты Араго, которые начинаются с ( v / c ) ² , слишком малы, чтобы их можно было наблюдать.

В 1851 году Арманд Ипполит Луи Физо смог экспериментально подтвердить коэффициент сопротивления Френеля, направив свет сквозь текущую воду.

Какое-то время у волновой теории были трудности с объяснением двойного лучепреломления (двойного лучепреломления) и связанного с ним явления поляризации света. Примерно в 1820 году Френель смог объяснить эти эффекты, предположив, что свет в кристалле представляет собой поперечную волну (колебание, перпендикулярное направлению распространения). По аналогии он пришел к выводу, что свет, распространяющийся в эфире, также состоит из поперечных волн. Это было подтверждено в 1861 году, когда Клерк Максвелл показал, что (видимый) свет — это всего лишь особый вид электромагнитных волн.

Эфир во второй половине XIX века

Майкл Фарадей, один из отцов электромагнетизма, питал сильную неприязнь к гипотетическим сущностям, для которых не существовало убедительных экспериментальных доказательств. Как следствие, он скептически относился к существованию эфира. Но в то же время он выступал против теорий электрического и магнитного действия на расстоянии, которые он заменил теориями поля. Джеймс Клерк Максвелл, который пошел по стопам Фарадея и признал физическую реальность полей, сформулировал математическую теорию электромагнитных волн, распространяющихся в светоносном эфире. Разница между фарадеевской концепцией поля без эфира и максвелловской концепцией поля с эфиром тонка и не проста для понимания современным физиком. Эфир, по мнению Максвелла и почти всех физиков того времени, пронизывает все пространство и обладает многими характеристиками поляризуемого диэлектрика. Кроме того, Максвелл придерживался мнения, что земные оптические эксперименты, направленные на определение эфирного сопротивления Френеля, которое является квадратичным [т. е. порядка ( v / c ) ² ], недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить влияние сопротивления.

Эксперимент Майкельсона-Морли

Альберт Абрахам Майкельсон не соглашался с Максвеллом, считая, что на Земле можно наблюдать квадратичные эффекты. ^[7] Пока Майкельсон был в отпуске в Берлине (1881 г.), он построил интерферометр, достаточно чувствительный для обнаружения эффектов порядка ( v / c ) ² и попытался определить скорость v Земли по отношению к эфиру. Другими словами, Майкельсон стремился измерить скорость «эфирного ветра». Он сравнил время, за которое свет проходит одно и то же расстояние параллельно или поперек движения Земли относительно эфира. Однако его вывод заключался в том, что скорость эфирного ветра равна нулю. Г. А. Лоренц обнаружил ошибку в теории эксперимента Майкельсона и усомнился в его интерпретации результата. Лорд Рэлей (Джон Уильям Струтт), который был строгим сторонником эфира, убедил Майкельсона повторить эксперимент. {2}}}}.}

Герц

Электромагнитная теория Максвелла была трудной для его современников и поэтому не получила большого отклика. Ситуация изменилась в середине 1880-х годов, когда Генрих Рудольф Герц смог генерировать волны, предсказанные Максвеллом. (Герц производил электромагнитные волны с длиной волны от сантиметра до метра, что намного больше длины волны видимого света порядка 500 нм). Как физик 19-го века, который учился у Германа фон Гельмгольца, Герц был привержен идее эфира на протяжении всей своей жизни. Его убежденность в важности эфира развивалась на протяжении всей его карьеры, усиливалась во время его исследований электромагнитных волн и, наконец, стала его главной заботой в последние годы жизни. После эмпирического подтверждения Герцем существования электромагнитных волн Максвелла повсеместно предполагалось, что доказано существование и эфира как носителя этих волн. Опыты Герца оказали огромное влияние на физику. Они произошли в годы становления поколения физиков, посвятивших себя электромагнетизму и возвысивших эфир до статуса одного из основных строительных блоков природы. В письме Герцу от 14 августа 1889 г.от Оливера Хевисайда, одного из отцов-основателей электромагнитной теории, есть такой абзац: ^[11]

Тогда возникает больной вопрос о движении эфира. Двигается ли он, когда через него движутся «тела», или он остается в покое? Мы знаем, что эфир существует: следовательно, это законный физический вопрос, на который необходимо ответить. Я надеюсь, что продолжение ваших исследований предоставит материал для ответа. Что же касается строения самого эфира, то это гораздо более сложный вопрос, на который, мне кажется, нельзя ответить иначе, как умозрительно.

Упадок эфира

В конце 19 века эфир служил двум целям: в первую очередь он был транспортной средой для электромагнитных колебаний. Во-вторых, он предлагал абсолютную систему отсчета. В отношении последнего следует указать, что в докоперниковские времена, когда Земля рассматривалась как неподвижный центр вселенной, абсолютная система отсчета была настолько естественно привязана к нашей планете, что вопрос об абсолютной системе отсчета не стоял. возникают. Когда Коперник утверждал, что наша планета вращается вокруг неподвижного Солнца, то без особых церемоний абсолютная система отсчета была смещена к Солнцу. Но когда было замечено, что солнце тоже движется относительно неподвижных звезд, существование системы отсчета в состоянии абсолютного покоя стало проблематичным. Эфир решил эту проблему, по крайней мере, communis opinio около 1890 года. Конечно, оставалась проблема скорости Земли и света на Земле по отношению к эфиру.

На рубеже веков физики начали понимать, что эфир не является незаменимым транспортным средством. Герц пошутил: «Теория Максвелла — это система уравнений Максвелла», под которой он имел в виду, что уравнения Максвелла для распространения электромагнитных волн действительны независимо от модели лежащего в основе эфира. Пол Друд написал в 1900: «Представление абсолютно покоящегося эфира является наиболее простым и наиболее естественным — по крайней мере, если эфир мыслить не субстанцией, а просто пространством, наделенным известными физическими свойствами». ^[12]

Похоронный звон эфира прозвучал в 1905 году, когда Эйнштейн опубликовал свою специальную теорию относительности. ^[13] ^[14] Эйнштейн предположил, что абсолютной системы отсчета не существует, и более того, он показал, что физике такая система не нужна. Он заявил, что все инерциальные системы эквивалентны, нельзя предпочесть одну другой (см. специальную теорию относительности). Одним махом он решил и проблему скорости света: эта скорость одинакова в любой инерциальной системе отсчета и не зависит от скорости, которую может иметь система относительно любой из бесконечно многих других инерциальных систем отсчета. В свои 1905 статья Эйнштейн упоминает эфир только один раз:

Введение «светоносного эфира» ( Lichtäther ) окажется излишним, поскольку развиваемая здесь точка зрения не потребует ни «абсолютно стационарного пространства», наделенного особыми свойствами, ни приписывания вектора скорости точке пустое пространство, в котором происходят электромагнитные процессы.

Защитники эфира все еще оставались после 1905 года, однако, поскольку многие физики не смогли прочитать или понять Эйнштейна, а те, кто это сделал, лишь постепенно пришли к полному пониманию его воздействия на эфир. Не раньше 1910 общее мнение физиков отошло от эфира. Среди наиболее упрямых противников были Оливер Лодж, А. А. Майкельсон и Джозеф Джон Томсон. Эта старая группа физиков постепенно вымерла, и ее заменило новое поколение, выросшее на теории Эйнштейна и для которого эфир был эзотерическим историческим понятием, подобным флогистону.

Ссылки

↑ Вообще говоря, написание «эфир» более современное, чем «эфир». Обратите внимание, однако, что два американца, А. А. Майкельсон и Э. У. Морли, написали это как «эфир» еще в 1887 году.
↑ Э. Уиттакер, История теорий эфира и электричества 2n издание стр.19. Первое издание онлайн: Уиттакер, История … )
↑ RS Westfall, Never at Reʃt; Биография Исаака Ньютона , Cambridge University Press, (1980), с. 271
↑ Т. Янг, Philosophical Transactions, vol. 90 , с. 106 (1800)
↑ Показатель преломления – это отношение двух скоростей: n ≡ c / c _г .
↑ Рональд Ньюбург, Френелевское сопротивление и принцип относительности , Isis, Vol. ‘ 65 , (1974) стр. 379-386
↑ Р. С. Шенкленд, Эксперимент Майкельсона-Морли , American Journal of Physics, Vol. 32 , стр. 16-35 (1964) DOI
↑ А. А. Майкельсон и Э. У. Морли, Об относительном движении Земли и светоносном эфире , Am. J. Sci., vol. 34 , с. 333-345 (1887) онлайн.
↑ HA Lorentz, Относительное движение Земли и эфира , Verslagen Koninklijke Akademie der Wetenschappen, Amsterdam, vol. 1 , с. 74 (1892 г.)
↑ HA Lorentz, Versuch einer Theorie der electricrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern [Попытка теории электрических и оптических явлений в движущихся телах], EJ Brill, Leiden (1895) онлайн
↑ Перепечатано в: Джеймс Г. О’Хара и В. Прича, Герц и максвеллианцы Peter Peregrinus Ltd., 1987 (Лондон), стр. 73–74.
↑ P. Drude, The Theory of Optics , (Перевод Ч. Р. Манна и Р. А. Милликена) Довер, Нью-Йорк (1959). п. 457
↑ А. Эйнштейн, Zur Elektrodynamik bewegter Körper , Annalen der Physik, vol. 17 , стр. 891-921 (1905) Онлайн pdf Исходная (немецкая) версия
↑ А. Эйнштейн, Об электродинамике движущихся тел , Online pdf английский перевод В. Перретта и Г.Б. Джеффри

Фермилаб | Наука | Пытливые умы

Концепция эфира в объяснении сил

Ты спрашивал:

Будут ли проводиться какие-либо исследования в ближайшем или отдаленном будущем, чтобы найти физическую связь между гравитацией, массой, светом, материя/антиматерия через что-то вроде идеи эфира сто лет назад?

Концепция эфира появилась за десятилетия до того, как ученые узнали о квантовой механике. механика и некоторые очень фундаментальные принципы симметрии микроскопического Мир. Из-за огромных изменений в знаниях историческое слово «эфир» стало больше не используется, так как это историческая концепция, основанная на классической, а не квантовая физика.

Сегодняшним эквивалентом эфира является вакуум!

Физики пришли к выводу, что вакуум — это не просто пустое пространство. отсутствие вещей. Законы квантовой физики и экспериментальные наблюдения ясно показывают, что многие физические явления объясняются тем, что в вакуум обладает определенными физическими свойствами, включая энергию вакуума и квантовую флуктуации: частицы и античастицы могут появляться, а затем исчезать через короткий промежуток времени.

Понимание свойств вакуума является основой для изучения физических тем. как сверхпроводимость, происхождение массы, создание антивещества и многие более. Прошлые, настоящие и будущие исследования были и будут посвящены узнать больше о вакууме и его влиянии на материю, пространство и время.

Свойства вакуума не сразу проявляются в нашей повседневной жизни. жизнь. Однако они становятся важными при изучении микромира, называемого также в квантовый мир.

Физики разработали квантовые теории, которые могут объяснить многие взаимодействия материи и антиматерии, включая создание и обмен света. До сих пор физикам не удалось интегрировать сила тяжести в эти квантовые теории. Хотя все другие микроскопические взаимодействия могут описываться квантовыми теориями, последовательной теорией квантовой гравитации имеет не сформулировано. Экспериментальная информация об этом аспекте отсутствует поскольку сила гравитации на микроскопическом уровне гораздо слабее чем все остальные силы. Гравитационное притяжение двух протонов или двух кварков намного, намного слабее, чем электрическое взаимодействие между протонами или сильное сила (также называемая цветовой силой) между кварками.

Мы надеемся, что улучшение наших знаний об установленных квантовых теориях привести к правильным теоретическим представлениям о гравитации.