Эфир

Эфир, гипотетическая материальная среда, которой в классической физике приписывали роль «носителя» электромагнитных и гравитационных полей. Современная физика рассматривает электромагнитное поле (и другие поля) как самостоятельную физическую реальность, как одну из форм материи и отвергает существование Э. — универсальной мировой субстанции, наполняющей всё пространство. Тем не менее развитие взглядов об Э. представляет большой исторический и методологиче-

2в Гранат

Эфир.

804

803

ский интерес. Отказ от Э. означал крушение механистической физики.

Проблема Э. в физике возникла в XVII в Важнейшей задачей физики в то время было объяснение движения планет и других тел солнечной системы. Кеплер установил кинематические законы обращения планет вокруг Солнца, Ньютон открыл количественный закон тяготения. Естественно, возник вопрос: что же вызывает всеобщее притяжение тел, как эта сила передаётся от одного тела к другому через разделяющее их пространство, чем можно объяснить самый закон тяготенияе Можно наглядно себе представить передачу действия при прикосновении (удар или давление), но как передаётся воздействие через огромные расстоянияе

Решение этой проблемы Декартом состояло в утверждении, что в природе нет пустого пространства, и кажущаяся пустота в действительности заполнена сплошной субстанцией, единственным аттрибутом которой является протяжённость. Отдельные тела образуются в результате относительного движения частей (элементов) этой среды. Вся солнечная система представляет собой громадный вихрь, вращающийся вокруг своей оси. Однако Декарту пришлось черезвычайно усложнить свою картину мира, чтобы как-либо объяснить известные уже в то время факты.“ Его последователи вынуждены были отказаться от представления о сплошной мировой среде.

Гюйгенс, Ломоносов, Эйлер рассматривали Э. как черезвычайно «тонкий и упругий» газ; движениями и толчками частичек этого газа стремились объяснить не только тяготение, но и другие виды взаимодействия материальных тел. Однако идея о газообразном Э., по мере увеличения количества фактов, подлежавших объяснению, становилась всё более противоречивой и запутанной. Ньютон выдвинул против картезианских эфирных теорий тяготения простой аргумент: как могут двигаться сквозь подобную среду планеты и кометы, не теряя своей энергиие А между тем движения небесных тел не встречают никакого сопротивления. Сторонники учения о газообразном Э. не сумели разре

шить эту загадку. Более того, чтобы объяснить различные виды взаимодействий тел на расстоянии (электрические, магнитные, молекулярные «сцепления»), приходилось придумывать столько «эфиров», сколько было известно тогда видов взаимодействия. Теории Э. были надолго дискредитированы. Победила формальная концепция дальнодействия, приписывавшая телам способность действовать друг на друга на расстоянии (actio in distans), выдвинутая последователями Ньютона.

В первой четверти XIX в начинается новый этап развития представлений об эфире. Юнг и Френель доказали, что свет — не поток корпускул, как утверждал Ньютон, а волновой процесс, распространяющийся от излучающего тела во все стороны. Было доказано, что световые колебания — не продольные, а поперечные. Следовательно, должна существовать среда, в которой эти колебания происходят. Физика снова вернулась к признанию Э. Но световые волны — поперечны, а поперечные колебания немыслимы в жидкости или в газе, они могут совершаться только в твёрдых телах. Э., следовательно, должен быть упругой, твёрдой средой. Но как через твёрдую среду могут двигаться тела, например, планетые Стокс обошёл эту трудность, указав, что существуют тела, проявляющие свойства твёрдых при быстрых и кратких воздействиях, и жидких — при медленных воздействиях (например, сапожный вар).

Однако при попытках объяснить динамически явления распространения света в твёрдом Э. физики столкнулись с непреодолимыми трудностями. Укажем на одну из них. Какое бы возмущение — продольное или поперечное — ни распространялось в твёрдой среде, при переходе его из данной среды в другую, обладающую иной плотностью или упругостью, должны возникать как поперечные, так и продольные волны. Но при переходе света из одной среды в другую не возникает ника-них продольных волн. Это обстоятельство не поддаётся никакому объяснению. . ‘

Следовательно, Э. не может быть материальной средой, обладаюхцей

«нормальными» механическими свойствами. Мак-Келлаг (Mac Cullagh) установил, что если представить себе Э. как упругую среду, элементы которой противодействуют не деформации (как в обычных телах), а абсолютному вращению, то такой Э. не противоречит законам оптики.

Положение ещё более осложнилось после открытия существования электромагнитного поля и доказательства электромагнитной природы света. Свойства Э. как носителя электрических и магнитных действий должны были объяснить законы электромагнитного поля (законы Максвелла). Но это оказалось невозможным. Например, электрическое поле связано с зарядом-источником поля, но оно существует и в световом поле; придумать эфирную механическую модель электрического поля можно либо для первого случая, либо для второго. Но такой модели Э., которая объяснила бы оба вида электрического поля, придумать никому не удалось, она неизбежно противоречива.

Наконец, все фантастические допущения о причудливых свойствах твёрдого Э., придуманные ad hoc, были отброшены. Максвелл, У. Томсон и др. приступили к разработке теории Э. как идеальной жидкости. Физики надеялись на этом пути освободиться от произвольных гипотез о свойствах Э.

Электрическое и магнитное поле стали рассматривать как проявление взаимодействия вихрей в Э. (как известно, вихри могут притягиваться и отталкиваться). Но вихревая теория к концу XIX в также зашла в тупик. Согласно электронной теории, каждый электрон связан с электрическим и магнитным полем. Следовательно, каждый электрон должен быть узлом вихревых нитей в Э. При движении электронов эти нити должны образовать запутанный клубок, ибо проходить друг через друга они не могут. Теории Э. как идеальной жидкости также оказались несостоятельными.

Итак, Э. — не твёрдое тело, не жидкость, не газ. Его части не испытывают ни деформации, ни вращений, ни перемещений (ещё Френель вынужден был признать, что части Э. не перемещаются друг относительно друга). Что же такое Э.е Физику, труды которого завершили эпоху классики, — Г. А. Лоренцу пришлось предположить, что Э. — абсолютно неподвижная среда, заполняющая весь мир, проникающая сквозь вещество и обладающая единственным свойством — быть носителем (субстратом) полей. Электромагнитное поле заряда изменяется при его движении относительно Э.

Однако и этот последний аттрибут Э. вскоре исчез. Ибо, как выяснили исследования по электродинамике движущихся сред, движение заряженных тел относительно Э. (т. е., в сущности, абсолютное движение) ни в чём себя не обнаруживает. Важны лишь относительные движения заряженных тел. После создания теории относительности идея Э. была отброшена. Современная физика не ищет никакого «носителя» для полей, являющихся особыми видами материи, несводимыми к веществу (хотя они и связаны с последним). Вместе с Э. сошла со сцены основная механическая концепция в физике. Её продолжают придерживаться лишь отдельные учёные, не желающие порывать со старым механистическим, метафизическим материализмом в науке. См. физика, XLIII, 311/13, 325/26, 335/41.

Р. Штейнман.