Войти
В физике, теории эфира (также известные как теории эфира ) предполагают существование среды, вещества или поля, заполняющего пространство, которые считаются необходимыми в качестве передающей среды для распространения электромагнитных или гравитационных сил. С момента развития специальной теории относительности теории, в которых используется существенный эфир, вышли из употребления в современной физике, и теперь к ним добавляются более абстрактные модели.
Это ранний современный эфир имеет мало общего с эфиром классических элементов, у которых было заимствовано это название. Разнообразные теории воплощают в себе различные концепции этой среды и вещества.
Альберт Эйнштейн иногда использовал слово эфир для обозначения гравитационного поля в рамках общей теории относительности, но эта терминология так и не получила широкой поддержки.
Можно сказать, что согласно общей теории относительности пространство наделено физическими качествами; Следовательно, в этом смысле эфир существует. Согласно общей теории относительности пространство без эфира немыслимо; поскольку в таком пространстве не было бы не только распространения света, но также не было бы возможности существования стандартов пространства и времени (измерительных стержней и часов), а следовательно, и каких-либо пространственно-временных интервалов в физическом смысле. Но этот эфир нельзя рассматривать как наделенный качественными характеристиками весомой среды, как состоящий из частей, которые можно отслеживать во времени. Идея движения к нему неприменима.
Квантовая механика может использоваться для описания пространства-времени как непустого в чрезвычайно малых масштабах, колеблющегося и генерирующего пар частиц, которые появляются и исчезают невероятно быстро. Некоторые, такие как Поль Дирак, предположили, что этот квантовый вакуум может быть эквивалентом в современной физике эфира из твердых частиц. Однако гипотеза эфира Дирака была мотивирована его неудовлетворенностью квантовой электродинамикой и никогда не получила поддержки со стороны основного научного сообщества.
Роберт Б. Лафлин, лауреат Нобелевской премии по физике, занял кафедру в Физика Стэнфордского университета сказала об эфире в современной теоретической физике следующее:
Парадоксально, что самая творческая работа Эйнштейна, общая теория относительности, сводится к концептуализации пространства как среды, когда его первоначальная посылка [в специальной теория относительности] заключалась в том, что такой среды не существовало [...] Слово «эфир» имеет крайне негативные коннотации в теоретической физике из-за того, что в прошлом оно ассоциировалось с противостоянием теории относительности. Это прискорбно, потому что, лишенное этих коннотаций, оно довольно хорошо отражает то, как большинство физиков на самом деле думают о вакууме.... На самом деле теория относительности ничего не говорит о существовании или несуществовании материи, пронизывающей вселенную, только о том, что любая такая материя должна иметь релятивистскую симметрию. [..] Оказывается, такая материя существует. Примерно в то время, когда теория относительности стала общепринятой, исследования радиоактивности начали показывать, что пустой космический вакуум имеет спектроскопическую структуру, аналогичную структуре обычных квантовых твердых тел и жидкостей. Последующие исследования с использованием больших ускорителей частиц теперь привели нас к пониманию того, что космос больше похож на кусок оконного стекла, чем на идеальную ньютоновскую пустоту. Он заполнен «материалом», который обычно прозрачен, но его можно сделать видимым, ударив по нему с достаточной силой, чтобы выбить часть. Современная концепция космического вакуума, ежедневно подтверждаемая экспериментом, - это релятивистский эфир. Но мы не называем это так, потому что это табу.
Луи де Бройль заявил: «Любую когда-либо изолированную частицу следует представить как находящуюся в непрерывном« энергетическом контакте »со скрытой средой.. "
Исаак Ньютон предполагает существование эфира в Третьей книге Opticks (1-е изд. 1704; 2-е изд. 1718 г.): «Эта эфирная среда, выходя из воды, стекла, кристалла и других плотных и плотных тел в пустых пространствах, не становится все плотнее и плотнее постепенно, и тем самым не преломляет лучи света, не находящиеся внутри. точку, но постепенно изгибая их в кривые линии?... Разве эта среда не намного реже в плотных телах Солнца, звезд, планет и комет, чем в пустом небесном пространстве между ними? И переходя от них к на больших расстояниях, не становится ли он все плотнее и плотнее постоянно, и тем самым не вызывает притяжения этих огромных тел по отношению друг к другу, а их частей - к телам; тело, стремящееся перейти от более плотных частей среды к более редким? "
В 19 веке светоносный эфир (или эфир), то есть светоносный эфир, был теоретически обоснованной средой для распространения света ( электромагнитное излучение). Однако в конце 1800-х годов была проведена серия все более сложных экспериментов, таких как эксперимент Майкельсона-Морли, в попытке обнаружить движение Земли в эфире, но это не удалось. Ряд предложенных теорий перетаскивания эфира могли объяснить нулевой результат, но они были более сложными и имели тенденцию использовать произвольно выглядящие коэффициенты и физические допущения. Джозеф Лармор обсуждал эфир с точки зрения движущегося магнитного поля, вызванного ускорением электронов.
Джеймс Клерк Максвелл сказал об эфире: «В нескольких частях этого трактата была сделана попытка объяснить электромагнитные явления с помощью механического воздействия, передаваемого от одного тела к другому посредством среды, занимающей пространство между Волновая теория света также предполагает существование среды. Теперь мы должны показать, что свойства электромагнитной среды идентичны свойствам светоносной среды ».
Хендрик Лоренц и Джордж Фрэнсис Фицджеральд предложил в рамках теории эфира Лоренца более элегантное решение того, как движение абсолютного эфира может быть необнаружимым (сокращение длины), но если бы их уравнения были правильными, Альберт Специальная теория относительности Эйнштейна 1905 года могла породить ту же самую математику, вообще не ссылаясь на эфир. Это привело большинство физиков к выводу, что это раннее современное представление о светоносном эфире не было полезным. Однако Эйнштейн заявил, что это соображение было слишком радикальным и слишком упреждающим, и что его теория относительности по-прежнему требует наличия среды с определенными свойствами.
С XVI до конца XIX века гравитационные явления также моделировались с использованием эфира. Наиболее известная формулировка - теория гравитации Лесажа, хотя другие модели были предложены Исааком Ньютоном, Бернхардом Риманом и лордом Кельвином. Сегодня научное сообщество не считает ни одну из этих концепций жизнеспособной.
Согласно философской точке зрения Эйнштейна, Дирака, Белла, Полякова, 'т Хоофта, Лафлина, де Бройля, Максвелла, Ньютона и других теоретиков, может быть среда с физическими свойствами, заполняющая «пустое» пространство, эфир, обеспечивающий наблюдаемые физические процессы.
Альберт Эйнштейн в 1894 или 1895 году: «Скорость волны пропорциональна квадратному корню из упругих сил, которые вызывают [ее] распространение, и обратно пропорциональна массе эфира, перемещаемого этими силами. «
Альберт Эйнштейн в 1920 году:« Мы можем сказать, что согласно общей теории относительности пространство наделено физическими качествами; следовательно, в этом смысле существует эфир. Согласно общей теории относительности пространство без эфира немыслимо; поскольку в таком пространстве не только не было бы распространения света, но также не было бы возможности существования эталонов пространства и времени (измерительных стержней и часов), и, следовательно, никаких пространственно-временных интервалов в физическом смысле. Но этот эфир нельзя рассматривать как наделенный качествами, характерными для весомой среды, как состоящий из частей, которые можно отслеживать во времени. Идея движения к нему неприменима. "
Поль Дирак писал в 1951 году: «Физические знания продвинули много h с 1905 г., в частности, с приходом квантовой механики, и ситуация [в отношении научной достоверности эфира] снова изменилась. Если кто-то исследует вопрос в свете современных знаний, он обнаружит, что эфир больше не исключается относительностью, и теперь можно выдвинуть веские причины для постулирования эфира... Теперь у нас есть скорость во всех точках пространство-время, играющее фундаментальную роль в электродинамике. Это естественно рассматривать как скорость какой-то реальной физической вещи. Таким образом, с новой теорией электродинамики [вакуум, заполненный виртуальными частицами] мы, скорее, вынуждены иметь эфир ».
Джон Белл в 1986 году, интервью Пола Дэвиса в« Призраке в Атом »предположил, что теория эфира может помочь разрешить парадокс ЭПР, допуская систему отсчета, в которой сигналы движутся быстрее света. Он предлагает сжатие Лоренца совершенно согласован, не противоречит теории относительности и может дать теорию эфира, полностью согласующуюся с экспериментом Майкельсона – Морли. Белл предполагает, что эфир был ошибочно отвергнут на чисто философских основаниях: «то, что ненаблюдаемо, не существует». [стр. 49]. Эйнштейн счел теорию неэфира более простой и элегантной, но Белл предполагает, что это не исключает ее. Помимо аргументов, основанных на его интерпретации квантовой механики, Белл также предлагает воскресить эфир, потому что это полезный педагогический прием. То есть многие проблемы легче решаются воображая существование эфира.
Эйнштейн заметил, что «Бог не играет в кости со Вселенной». И те, кто соглашается с ним, ищут классическую детерминированную теорию эфира, которая предполагала бы квантово-механические предсказания в качестве статистического приближения, теорию скрытых переменных. В частности, Джерард 'т Хоофт предположил, что: «Мы не должны забывать, что квантовая механика на самом деле не описывает, какого рода динамические явления на самом деле происходят, а скорее дает нам вероятностные результаты. Мне кажется, крайне правдоподобно, что любая разумная теория динамики в масштабе Планка привела бы к процессам, которые настолько сложно описать, что следует ожидать явно стохастических флуктуаций в любой теории приближения, описывающей эффекты всего этого в гораздо более крупных масштабах. разумно сначала попробовать классическую детерминированную теорию для области Планка. Можно предположить, что то, что мы сегодня называем квантовой механикой, может быть не чем иным, как гениальной техникой для статистической обработки этой динамики ». В своей статье Бласоне, Джизба и Кляйнерт «попытались обосновать недавнее предложение Дж. Т Хоофта, в котором квантовая теория рассматривается не как законченная теория поля, а как фактически возникающее явление, возникающее на более глубоком уровне динамики. В основе динамики лежит классическая механика с сингулярными лагранжианами, снабженными соответствующими условиями потери информации. Показано, что квантовая теория с правдоподобными предположениями о фактической природе динамики ограничений возникает при применении классического алгоритма Дирака-Бергмана для динамики с ограничениями. к классическому интегралу по путям [...] ».
Луи де Бройль,« Если предположить наличие скрытой субквантовой среды, то знание ее природы было бы желательным. Она, безусловно, носит довольно сложный характер. не может служить универсальной справочной средой, поскольку это противоречило бы теории относительности ».
В 1982 году Иоан-Иовиц Попеску, румынский физик, писал что эфир - это "форма е существование материи, но качественно отличается от обычного (атомарного и молекулярного) вещества или излучения (фотонов) ». Жидкий эфир «подчиняется принципу инерции, и его присутствие приводит к модификации геометрии пространства-времени». Построенная на ультра-земных корпускулах Ле Сажа, теория Попеску постулирует конечную Вселенную, «заполненную некоторыми частицами чрезвычайно малой массы, хаотически движущимися со скоростью света», и материальные тела, «состоящие из таких частиц, называемых эфиронами».
Сид Дойч, профессор электротехники и биоинженерии, предполагает, что должна существовать «сферическая вращающаяся» частица эфира, чтобы «переносить электромагнитные волны», и определяет ее диаметр и массу, используя плотность темной материи.
A вырожденной модели ферми-жидкости, «состоящей в основном из электронов и позитронов», которая имеет следствием уменьшение скорости света »со временем на шкале возраста Вселенной »был предложен Алленом Ротварфом. В космологическом расширении модель была «расширена для предсказания замедляющегося расширения Вселенной».
