Устаревшая идея или недопонятая реальность? Спор об эфире в физике и его ирония

Представим себе открытый космос. Пусть расстояния от планет будут такими, чтобы количества овеществленной материи явно не хватало для того, чтобы любая магнитная волна передавалась через пространство как колебание среды. Но мы наблюдаем странную ситуацию — любая электромагнитная волна вполне себе передаётся через космический вакуум.

Это значит, что-либо механизм тут какой-то другой, либо есть невидимая среда, которая всё-таки колеблется, либо работает сразу и одно, и другое.

Много лет физики изучали возможные варианты решения этой проблемы. Изначально полагалось, что есть некоторое особое странное вещество, заполняющее пустоту и именуемое светоносным эфиром. У него были разные интересные свойства и представлял он механическую среду. В современном мире наука опирается на некоторое вездесущее электромагнитное поле, которое заменило эфир. При этом сторонники эфира традиционно соотносятся с этакими научными шутниками.

Но парадокс ситуации в том, что по сути очень мало чего изменилось. Давайте разберем вопрос детально и выясним, в чём тут загвоздка и почему над эфиром подшучивают зря. Ответ на вопрос куда более глубокий и интересный.

Представления о заполненной пустоте

Сама идея какой-то невидимой промежуточной среды существует очень долго и уходит корнями ещё в древнегреческую философию.

В подтверждении этому достаточно посмотреть, скажем так, на «периодическую систему элементов» древних греков. Да и не только на ней. Вся античность строилась на самых разных стихиях. Во многом это было созвучно.

Всё состояло из огня, воды, воздуха и так далее. И часто среди этих стандартных компонентов появлялось ещё что-то. В случае античности это был эфир, который назывался точно также, как эфир более современный. Он обладал феноменальными свойствами. Заполнял абсолютно всё и связывал элементы в материю. Он позволял передаваться разным взаимодействиям и творил Вселенную.

В какой-то степени современное представление о кварках тоже опирается на что-то подобное. Но не будем сейчас ни про кварки, ни про физику частиц, вернёмся к тому самому эфиру.

Эфир по тем представлениям существует везде. Эфир существует в космическом вакууме. Эфир существует повсеместно. И именно эфир, как мы уже сказали, выполняет роль транспорта для передачи энергии там, где колебаться нечему.

Позже Максвелл использует логику эфира для того, чтобы описать в своих знаменитых уравнениях поведения света. Это уже не античный эфир, но суть очень и очень близка. Эту же логику позже использует Лоренц. Даже Эйнштейн в своих трудах утверждает, что глупо предполагать отсутствие какой-то субстанции, заполняющий всё. Глупо предполагать, что те процессы, которые происходят во Вселенной, те процессы, которые есть в космосе, могут происходить там, где ничего не существует.

Почему от эфира отказались?

Некоторое время физик активно пользовалась идеей эфира. Через неё объясняли почти всё. Но появились сомнения, что эфир реально существует.

Если планета вращается, то когда она вращается в направлении некоторого эфирного ветра, скорость эфира будет выше. Мы сможем определить, что скорость света в этом направлении будет чуточку больше. А когда мы вращаемся в том направлении, где эфир действует перпендикулярно этому направлению, мы с вами определим, что скорость света чуточку меньше. Если эфир действительно существует, существует и эфирный ветер. Значит, мы сможем определить, что в одном направлении, если мы движемся по этой энергии, то скорость света выше, а если мы движемся против этой энергии, скорость света ниже. И вот тут начинается самое интересное. Этот эксперимент вошёл в историю как эксперимент Мейкельсона-Морли. И, собственно, этот эксперимент и подтвердил, что эфира не существует.

Эфира не существует, потому что ни одно из свойств, которое должно было сопоставляться с эфиром, реально научным способом обнаружить не удалось.

Вся концепция того, что эфир переизлучает это свет потерпела фиаско. Вся идея, что эфир дрожит как желе, и поэтому радиоволна проходит через космическую пустоту, не подтвердилась научной школой.

В чём же парадокс?

Тут и можно было бы поставить точку. Разве нет? Мы можем, опираясь на современную физику, сказать, что эфира действительно не существует и будем правы. Но будет ли это знание исчерпывающее?

На самом деле нет. И вся проблема в терминологии.

Когда от эфира отказались, появилась целая группа людей, которые сказали, что всё это заговор. И, конечно же, они предположили, что рептилоиды требуют, чтобы все знания об эфире были уничтожены. Мол эфир — решал все проблемы и таил секрет вечного двигателя. Казалось бы, это типично для любого подобного подхода.

Но наука здесь заключается в том, что мы должны проанализировать вопрос с самых разных сторон. И если мы проанализируем идею эфира, то заметим нечто интересное.

Концепция эфира основана на том, что пустота не пустая и что физика не терпит пустоты. Ничего вам это не напоминает? Это базовое свойство на который мы всегда опираемся. От эфира мы по сути сегодня взяли самое главное.

Вот в чём, например, фундаментальный смысл появления массы? Есть некоторое невидимое странное поле, объекты проходят через это странное поле, и некоторые из них взаимодействуют с полем. Масса в итоге — это то, насколько материальный объект завяз в этом странном поле. Поле пронизывает абсолютно всё. Это скалярное поле, которое обладает рядом интересных и хитрых свойств. Оно было названо полем Хиггса. Но оно очень похоже по общей логике на эфир.

Не меньше на эфир похоже и электромагнитное поле, которое позволяет радио работать на Луне. Ещё есть квантовый суп, который демонстрирует спонтанные флуктуации в вакууме и тоже есть везде.

Все эти примеры берут от эфира главное и по сути по новому излагают старую идею, которую потом активно и критикуют. Разница тоже есть. Скажем, эфир был механической материальной средой и мог вибрировать. Поле — вроде как, тоже среда, но описывается, как особый вид материи.

Основное различие свелось к тому, что современные квантовые поля подразумевают некоторую неовеществленность, тогда как эфир описывался как материал, способный находиться в таблице Менделеева. Такое, кстати говоря, тоже было и в одной из ранних версий периодической системы были Короний и Ньютоний, демонстрирующие эфир. Потому когда видишь очередные споры между сторонниками эфира и его противниками, мысль остаётся только одна — это спор ради пора. Физика мало изменилась, изменились знания об этом странном веществе, заполняющем всё. Сегодня это поле, а тогда был эфир. Свойства другие, а суть одна.