Надо Знать

добавить знаний



Эфир (физика)



План:


Введение

Эфир (греч.: αἰθήρ) - это воздух. Идея эфира, как легкой субстанции, формирует Вселенной, была введена в античную европейскую мысль Демокритом (460-370 гг. Н.э.). Так, через воздух, Демокрит обозначил субстанцию ​​вселенной, считая ее легкой, поскольку она всепрониклива в отличие от тяжелой субстанции земли. По Демокритом, среди составляющих эфира является амери (неизмеримые) и атомы (нераздельные); частности, атомы являются ненароджувани и уничтожены, они не могут быть разрушены и должны ассоциироваться с геометрической субстанцией. Эти атомы имеют геометрические формы в которых выпуклости и вогнутости. Известно, что Демокрит много путешествовал миром, в частности долгое время жил в Египте и Индии. Поэтому такие его взгляды на строение природы могли быть заимствованы в египетских и особенно индийских мудрецов, поскольку здесь мы видим полную сходимость ведической физикой. Взгляды Демокрита поддержал Эпикур (342-270 гг. н.э.). Рукописи 4-го века н. е. рассказывают, что епикупрейськи знания подхватил римский мыслитель 1-го века до н. е. Тит Лукреций Кар, изложивший эти взгляды в своей книге На природе вещей (De rerum nature). Только в 17-м веке европейские исследователи вновь вернулись в эфир, как первичной физической субстанции.

К началу XX века эфир полностью хозяйничал в физике, как первичная субстанция, в которой есть материя (точки сингулярности в эфире) и в котором распространяются свет, радиоволны и поле тяжести.


1. Механический эфир

Гюйгенс Христиан наверное был первым среди исследователей 17-го века, кто вернулся к Демокритово идеи эфира. В 1690 году он интерпретировал свет как волновое явление и предложил эфир как упругая среда, в которой эти волны распространяются. Подобно тому, как воздуха является средой для распространения звука. Согласно этим представлениям, эфир пронизывал как межпланетное пространство, так и твердые тела и жидкости. Через него распространялось не только свет, но и тепловое излучение.

Слабым местом концепции механического эфира было очевидное противоречие: среда должно было быть достаточно плотным, чтобы быть пригодным для распространения волн и одновременно достаточно разреженным, чтобы не оказывать сопротивления телам, движущимся в безвоздушном пространстве. Это противоречие стало еще более очевидным, когда стало понятно, что световая волна, в отличие от звука, является не продольной, а поперечной. Поперечные волны не могут распространяться в газах и жидкостях, а лишь в твердых телах. Следовательно механический эфир должен был обладать свойствами твердого тела и вместе с тем пронизывать все тела, не создавая сопротивления их движению. Это давало многим исследователям повод подвергать сомнению не только гипотезу о существовании механического эфира, но и связанную в то время с ним волновую теорию света.


2. Электромагнитный эфир

С открытием Джеймсом Клерком Максвеллом уравнений, описывающих динамику электромагнитного поля, была развита и получила экспериментальное подтверждение электромагнитная теория света: было установлено, что свет - это электромагнитные, а не механические волны. Так отпала необходимость в гипотезе о механическом эфир.

Согласно уравнений Максвелла, электромагнитная волна распространяется (в вакууме) с фиксированной скоростью c . С точки зрения ньютоновской механики, это условие не может быть выполнено одновременно во всех инерциальных системах: если в одной из инерциальных систем скорость света равна c то другой системе, движущейся относительно первой, эта скорость, согласно галилеевского закона сложения скоростей, будет другой. Чтобы решить эту проблему было предложено гипотезу о существовании электромагнитного эфира - среды, через которое распространяется электромагнитное взаимодействие. Предполагалось, что только в системе отсчета, находящейся в покое относительно этой среды, справедливы уравнения Максвелла и скорость света равна фиксированной величине c . В других системах отсчета, движущихся относительно эфира, скорость света должна была бы отличаться от c .


3. Экспериментальная проверка

Поскольку Земля движется вокруг Солнца (а Солнце, в свою очередь, движется вокруг центра Галактики), то на Земле должен был бы ощущаться "эфирный ветер": скорости света должна была бы зависеть от направления светового луча.

Чтобы измерить скорость "эфирного ветра" и таким образом проверить гипотезу о существовании эфира было проведено опыт Майкельсона-Морли. Результат оказался отрицательным: скорость "эфирного ветра" ветра оказалась нулевой. Скорость света оказалась с большой точностью одинаковой во всех направлениях. Позднее этот результат был подтвержден другими опытами, хотя надо отметить, что при учете поправок, выше второй порядок (такая была точность в опыте Майкельсона-Морли), исследователи наталкиваются на новые явления.

Так что с точностью до второго порядка измерения оказалось, что гипотеза о существовании электромагнитного эфира, а следовательно и гипотеза о существовании связанной с ним "абсолютной" системы координат не согласуется с экспериментом.


4. Эфир и теория относительности

Специальная теория относительности Альберта Эйнштейна сказала гипотезу о существовании эфира. Теория Эйнштейна базируется на постулатах об одинаковости скорости света во всех инерциальных системах отсчета и полное равноправие этих систем. Гипотеза о распространении света в среде - эфире - противоречит этим постулатам, поскольку с этой средой можно было бы связать особое, неравноправное с другими систему отсчета.

Все имеющиеся на сегодня экспериментальные данные полностью подтверждают выводы специальной теории относительности. С точки зрения современной физики, электромагнитные волны, в том числе и свет, могут распространяться в вакууме не требуя никакого среды для своего распространения. Гипотеза эфира, в том виде, в каком она существовала в конце XIX - начале XX века, не отвечает реалиям современной науки. Зато новые гипотезы относительно квантового эфира и его совпадением с абстрактным понятием физического вакуума, привлекают к себе все больший интерес физиков и философов науки.


5. Современные тенденции и перспективы

В истории физики случалось не раз, что когда-то отвергнуты гипотезы опять возвращались в научный обиход в корне измененном виде. Не исключено, и гипотеза эфира может пройти этот путь.

Хотя современная физика не требует гипотезы эфира для объяснения известных явлений, она не отрицает его появления в том или ином виде в неканонических теориях пространства-времени. Такой эфир может, вследствие определенной взаимодействия с обычной материей, приводить к незначительным (за пределами чувствительности современных экспериментов) отклонений от специальной теории относительности. Такие теории разрабатываются в современной физике. Ссылки на соответствующие публикации по этому вопросу можно найти в базе данных SLAC Spires Database. На сегодня ни одна из таких теорий не получила экспериментального подтверждения, хотя не исключено появление таких подтверждений в будущем.


6. Слово "эфир" в повседневной речи

Гипотеза об эфире, как среда, через которую распространяются радиоволны, оставила свой след в повседневной речи. Именно отсюда берут свое начало высказывания "в эфире Новости", "прямой эфир", "выйти в эфир", Ethernet (эфир + net) и т.д..

Литература

  1. Christiaan Huygens: Abhandlung ?ber das Licht (Tractatus de lumini), Deutsch, Thun, 1996, ISBN 3-8171-3020-1
  2. Johann Friedrich Radinger: Der ?ther und das Licht, Gerold, Wien, 1901
  3. Banesh Hoffman, Relativity and Its Roots (Freeman, New York, 1983).
  4. Michael Janssen, 19th Century Ether Theory, Einstein for Everyone course at UMN (2001).
  5. Isaac Newton, Opticks (1704). Republished 1952 (Dover: New York), with commentary by Bernard Cohen, Albert Einstein, and Edmund Whittaker.
  6. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph, Modern Physics "(4th ed.), WH Freeman, 2002, ISBN 0-7167-4345-0
  7. J. Larmour, "A Dynamical Theory of the Luminiferous Medium". Transactions of the Royal Society, 1885-86.
  8. Albert Einstein, "Ether and the Theory of Relativity", republished in Sidelights on Relativity (Dover, NY, 1922)
  9. И.В. Терентьев, История эфира, Москва: фазис, 1999 г. 176 стр. ISBN 5-7036-0054-5. Рецензия на эту книгу.
  10. Э.. Уиттекер, История теории эфира и электричества, Издательство: Регулярная и хаотическая динамика, 2001 г. 512 стр. ISBN 5-93972-070-6.
  11. DCMiller, "Ether drift experiments of Mount Wilson solar observatory", Phys.Rev. ,19,407-408 (1922).
  12. DCMiller, "Ether drift experiment of Mount Wilson", Proc.Nat.Acad.Amer. ,11,306-314 (1925).
  13. DCMiller, "Significance of the ether-drift experiments of 1925 at Mount Wilson", Science, 68, No.1635 ,433-443 (1926)
  14. AAMichelson, FGPease and F.Pearson, "Repetition of the Michelson-Morley experiment", J.Optical Soc.Amer.Rev.Sci.Instr., 18, No.3 ,181-182 (1929).
  15. Yu.M.Galaev, "Etheral wind in experience of millimetric radiowaves propagation", in: Spacetime and Substance, 2, No.5 (10), Research and Technological Institute of Transcription, Translation, and Replication, Kharkov (2001), pp .211-225.
  16. Yu.M.Galaev, "The measuring of ether-drift velocity and kinematic ether viscosity within optical waves band", in: Spacetime and Substance, 3, No.5 (15), Research and Technological Institute of Transcription, Translation, and Replication , Kharkov (2002), pp.207-224.
  17. LPKhoroshun, "General Dynamic Equations of Electromagnetomechanics for Dielectrics and Piezoelectrics", International Applied Mechanics, Vol.42, No.4 ,407-420 (2006).

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам