Успешное подключения к БД.

-------------------
Вы знаете, как устроен наш мир?



---Load files---
Совет: если изображения отображаются неправильно, попробуйте очистить кеш браузера!
Поиск на странице - нажмите "Ctrl+F", Поиск на сайте - поле ввода "Яндекс-Найти" на "шапке",
Поиск в интернете - 1) выделите текст, 2) нажмите правую клавишу мыши и 3) выберите поисковик.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

------- Тимин В.А. (mail: timinva@yandex.ru) Дата последней загрузки: October 31 2017. -------
Ссылка на этот материал: e'firnyye_tyeorii.htm)
Эфирные теории

1.     Эфир

В настоящее время в объяснении основ физики конкурируют теории, основанные на двух принципах. Это, с одной стороны, эфирные теории, и, с другой стороны, безэфирные. Начало эфирных теории исторически более раннее, чем безэфирных, но по мере развития и становления современной физики верх в официальной науке одержали безэфирные теории.

С точки зрения безэфирных теории эфир является лишней сущностью и все законы природы объясняются без использования эфира. Это классическая механика, ЭД, СТО, Все взаимодействия в этих теориях происходят в исходно пустом евклидовом пространстве. В ОТО постулируются особые метрические свойства Пространства, связывающие между собой в единое целое пространство, время и материю и делающие Пространство римановым. При переходе к микромасштабам для объяснения законов природы привлекаются понятия "физический вакуум" и статистическое "состояние материи". Физический вакуум обладает особыми свойствами, которые с вещественным эфиром не связываются. Статистическое "состояние материи" определяет вероятность обнаружения материи с определенными параметрами в текущий момент времени в результате макроидентификации, например, эксперимента.

Эфирные теории придерживаются постулата, что основой всего материального является вездесущая вещественная материя – эфир. Сначала – светоносная. Далее происходит обобщение эфира как основы для всех взаимодействий. С этой точки зрения все явления природы происходят именно в эфире и законы физики есть законы движения эфира. Статистические закономерности микромира тоже объясняются статистическими свойствами эфира.

Слово "эфир" понимается каждым по-своему. Существующие эфирные теории почти всегда очень агрессивно поддерживаются их авторами. Большинство из них довольно наивны и не объясняют даже самые простые эксперименты. Другие для удовлетворения экспериментальным данным вводят десятки искусственных гипотез и конструкций, далеких от действительности. Безэфирные теории по сравнению с эфирными обычно являются более математически строго разработанными теориями, основанными на классических представлениях. Хотя и тут, и там есть и примитивные, и хорошо разработанные теории, а среди них и теории, не выдерживающие никакой критики.

Все эфирные теории, описывающие пространство и время, можно в принципе разделить на две группы. Различие в этих теориях - это различие между "эфиром", который в них используется. В первой группе эфир - постоянно и стабильно существующая среда, состоящая из частиц. В этих теориях считается, что все пространство заполнено некоторой средой - основой всего, которая делает понятия пространства и времени абсолютными. Во второй группе - эфир является квантовомеханическим полем. Принципиальное следствие: классический эфир - детерминирован (возможно предсказание сколь угодно микроскопических событий и формальная обратимость во времени для континуальной эфирной среды, и в пределах статистической определенности дискретной эфирной среды), а квантовомеханический эфир предполагает не детерминированность, а лишь статистическую оценку вероятности.

В качестве доказательств своей правоты (то, что эфир реален) современные эфиристы обычно выбирают путь компрометации релятивистских (критика ЭД, СТО, ОТО) и квантовых теорий и их отдельных последователей, особенно, Эйнштейна. Вот некоторые ихние доводы.

1). Релятивистские (и вообще физические) теории зашли в тупик со своими сложнейшими математическими построениями.

2). Опыт Майкельсона и аналогичные ему опыты, не показавшие влияние эфира, неправильно поставлены или неправильно интерпретированы.

3). Большого Взрыва вообще не было, он является выдумкой релятивистов, как и черные дыры.

4). Эйнштейн перед смертью, "опомнившись", вернул эфир в свою теорию, увлекся мистицизмом и религией, отверг созданную им теорию относительности, что он вообще плохо владел математикой, и в конце концов - был выбран определенными кругами в качестве научного "божества" для решения нужных им целей.

2.     Доводы эфиристов и их анализ

(Использованы критические материалы по анализу эфиризма А.В.Скрипкиным, выложенные в интернете по адресу http://a-v-skripkin.livejournal.com/.

Существующие эфирные теории, которые активно и почти всегда с агрессией поддерживаются их авторами, различаются от самых наивных, не объясняющих даже простые эксперименты, до заумных, вводящих десятки гипотез и конструкций, далеких от действительности. Различие в этих теориях - это различие между "эфиром", который в них используется. Слово "эфир" сегодня каждый понимает по-своему. Это может быть постоянно и стабильно существующая сплошная среда, состоящая из частиц или контнуальная, или квантовомеханическое поле.

Главная цель эфиристов – это показать неправомерность использования принципов ЭД, СТО, ОТО, квантовых теорий, построенных с их использованием, в которых нет места эфиру. Основной предмет нападок – постоянство фундаментальной скорости (света), принцип эквивалентности. В качестве доказательств своей правоты (то, что эфир реален) обычно выбирается путь компрометации релятивистских теорий и даже их отдельных последователей, особенно, Эйнштейна.

В данной статье последовательно будут разрушены все доводы эфирных теорий (по существу, как было сказано, основывающихся на критике СТО). Доводов не так много. Можно выделить семь основных доводов. Это

 

2.1.      Релятивистские теории зашли в тупик со своими сложнейшими математическими построениями.

Релятивистские теории зашли в тупик со своими сложнейшими математическими построениями

2.2.      Опыт Майкельсона, не показавший влияние эфира, неправильно поставлен или неправильно интерпретирован.

Опыт Майкельсона, не показавший влияние эфира, неправильно поставлен или неправильно интерпретирован

Пока нет ни одного экспериментального опровержения СТО. Подтверждений же - масса, с каждым годом появляются все новые. Вот лишь некоторые, появившиеся в последнее время: http://www.scorcher.ru/journal/art/art1126.php, http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i15/e150401, http://www.membrana.ru/particle/9527 и т.д.

В Есть ли ошибка в опыте Майкельсона? последовательно разбираются выдвигаемые претензии к опыту Майкельсона и доказывается их несостоятельность.

В Корректен ли опыт Майкельсона? автор утверждает, что "...что способ измерений должен быть основан не на измерениях разности фаз. Если бы, например, удалось измерить частоты...".

В Опыт Майкельсона-Морли в современной версии описывается недавнее подтверждение опыта самыми современными средствами и именно сравнением частот (что было отмечено в предыдущей ссылке), что с точностью порядка одной десятиквадриллионной подтвердило независимость скорости света от направления.

2.3.      Большого Взрыва вообще не было, это - выдумки релятивистов, как и Черные Дыры.

Большого Взрыва вообще не было, это - выдумки релятивистов, как и Черные Дыры.

2.4.      Эйнштейн "опомнился" и вернул эфир в свою теорию.

Вот ответы самого Эйнштейна на вопpосы, поставленные в "Дуэли".

2.5.      Эйнштейн плохо знал математику

2.6.      Эйнштейн верил в бога

Эйнштейн верил в бога, а его настольной книгой является Е.Блаватcкой

http://atheismru.narod.ru/Ginzburg/Articles/07.htm)

"Я верю в Бога Спинозы, который проявляет себя в гармонии всего сущего, но не в Бога, который заботится о судьбе и действиях людей"

2.7.      Мировой заговор релятивистов всего мира

Релятивистская теория выиграла благодаря мировому заговору фальсификаторов науки (нападки на РАН, комиссию по лженауке, заговор релятивистов всего мира).

3.     История

(Использована  Википедия)

3.1.      Античные представления

Основная статья: Эфир (стихия)

Первоначально словом эфир (aether) в греческой мифологии обозначали "божественно чистый свежий воздух", находящийся высоко в небе и доступный для дыхания лишь живущим в нем богам, в отличие от обыкновенного воздуха (aer), которым дышат простые смертные. Древние греки ассоциировали эфир с одноименным божеством, сыном богини ночи Никс и ее брата - первобога тьмы Эребуса.

Из немногочисленных дошедших до нас трудов древнегреческих учёных можно понять, что эфир тогда понимался как особое небесное вещество, «заполнитель пустоты» в Космосе[]. Следовательно, можно понимать, что αίθήρ (греч.) – это голубое небо, верхние слои атмосферы; innubilis aether (лат.) – безоблачное небо. Платон в диалоге «Тимей» сообщает, что Бог создал мир из эфира. Демокрит термин эфир не использовал. Лукреций Кар в поэме «О природе вещей» упоминает, что «эфир питает созвездья», то есть светила состоят из сгущённого эфира.

Несколько более подробная эфирная картина мира изложена в трудах Аристотеля (384-322 до н. э.). Он также считал, что планеты и другие небесные тела состоят из эфира (или квинтэссенции), который есть «пятый элемент» природы, причём, в отличие от остальных (огня, воды, воздуха и земли, изобретенную Ионической философской школой), вечный и неизменный. Он мотивировал свое нововведение тем, что четыре земных элемента находятся в непрерывном изменении и могут двигаться по прямым линиям, тогда как небесные тела казались ему вечными и неизменными и двигались исключительно по округленным траекториям.

Аристотель писал: «Солнце не состоит из огня; оно есть огромное скопление эфира; теплота Солнца причиняется действием его на эфир во время обращения вокруг Земли». Эфир также заполняет весь внеземной Космос, начиная со сферы Луны; из приведенной цитаты можно сделать вывод, что эфир Аристотеля передаёт свет от Солнца и звёзд, а также тепло от Солнца. Таким образом, эфир в представлении Аристотеля не имел обычных физических свойств и какой-либо внутренней структуры, не был подвержен изменениям и двигался исключительно по окружностям.

Аристотелевское понимание термина переняли средневековые схоласты. В Средние века философы-схоласты, Роберт Флудд (1574-1637) и другие, дополнительно наделили эфир плотностью, при этом разумно предположив, что плотность вещества, из которого сделаны небесные тела, должна быть больше плотности эфира. Парадокса, что более плотные тела могут столетиями столь устойчиво "плавать" в менее плотном эфире, похоже, никто не заметил, а может, все списали на божественную силу, понимание которой недоступно простым смертным.

3.2.      Эфир Ньютона, Декарта, Гюйгенса (XVII век)

В европейской науке XVIIXIX веков эфиру была отведена весьма скромная роль среды-посредника для передачи различных видов взаимодействий. Более того, сэру Исааку Ньютону эфир на первых порах вообще доставлял излишнее беспокойство. Открыв законы тяготения, Ньютон, для того чтобы обосновать действие притяжения в пространстве, вынужден был устранить всякое физическое препятствие, способное помешать его свободному действию. В этом великая трагедия этого великого, глубоко верующего человека. Схема, предложенная Ньютоном западному человечеству, была столь привлекательной и эффективной и так пришлась ему по нраву, что «смерть» Эфира была предрешена. В мире Ньютона нашлось место только выхолощенному абсолютному пространству, вселенскому времени и материальным телам, наделенным массой. Ограниченные материальные тела живут в мире Ньютона примитивной механической жизнью, они покоятся, движутся, ускоряются относительно пустого пространства, иногда соударяются, вращаются и меняют направление движения. Все это происходит в однородном изотропном пространстве на фоне равномерно и неумолимо текущего времени.

Одним из первых, кто после мрачного Средневековья, заговорил об «эфире», был Рене Декарт. Декарт поставил вопрос о существовании тонкой материи, сплошь заполняющей все пространство, ответственной, в частности, за перенос световых волн. Эфир Декарта заполнял всё свободное от материи пространство Вселенной, однако не оказывал сопротивления при движении в нём вещественных тел. Надо отметить, что пустотыы Декарт, как и Аристотель, не признавал, и параграфы 16 и 20 «Начал философии» («О том, что не может быть пустоты» и «О невозможности существования атомов») специально посвятил опровержению атомизма.

Подпись:  
Рене Декарт
Гипотеза о существовании светоносного эфира им была выдвинута в 1618 году и развита в его «Началах философии» (1644). Скорость света Декарт считал бесконечной. Он построил также оригинальную теорию цвета, по которой разные цвета получаются из-за разных скоростей вращения эфирных частиц. Декарт объяснял образование материи вообще и планет в частности свойством вихрей «эфира», состоящего из множества круглых частиц. Как и прочая материя, картезианский эфир находится в постоянном движении, преимущественно в форме вихрей. Возникающие при этом взаимное давление и центробежная сила отбрасывает шаровидные частицы эфира прочь от источника — наблюдатель воспринимает это движение как распространение света. В некоторых своих работах Декарт пытается конструировать механические модели физических явлений, иногда противоречивые.

Учение Декарта о свете было существенно развито Гюйгенсом в его «Трактате о свете» (Traité de la lumière, 1690). Гюйгенс рассматривал свет как волны в эфире и разработал математические основы волновой оптики.

Ньютон ставит вопрос об атомистическом строении «эфира»: «Если кто-нибудь предположит, что эфир (подобно нашему воздуху) содержит частицы, которые стремятся отталкиваться одна от другой, что его частицы крайне малы сравнительно с частицами воздуха и даже света, то чрезвычайная малость этих частиц может способствовать величине силы, благодаря которой частицы отталкиваются друг от друга, делая среду необычайно разреженной и упругой в сравнении с воздухом и, следовательно, в ничтожной степени способной к сопротивлению движениям брошенных тел и чрезвычайно способной вследствие стремления к расширению давить на большие тела».

Ньютон несколько раз менял свою точку зрения относительно структуры механического «эфира», а также о самом факте его существования. Но в конце концов Ньютон высказался достаточно определенно в пользу его существования. Ньютон считал возможным «вывести из начал механики и все остальные явления природы», полагая, что «все эти явления обусловливаются и некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин, пока неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга». В работе «Оптика, или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» Ньютон развивает, в частности, мысль о возможности превращения света в вещество, и обратно. В 1717 г., на 75-м году жизни, во втором английском издании «Оптики» Ньютон в форме вопросов и ответов излагает свою точку зрения относительно «эфира». Так, градиент плотности «эфира» при переходе от тела в пространство применяется для объяснения тяготения, при этом «эфир» подразумевается состоящим из отдельных частиц. «Такое возрастание плотности, – пишет Ньютон, – на больших расстояниях может быть чрезвычайно медленным; однако если упругая сила этой среды чрезвычайно велика, то этого возрастания может быть достаточно для того, чтобы устремлять тела от более плотных частей среды к более разреженным со всей той силой, которую мы называем тяготением».

В конце XVII века были открыты несколько необычных оптических явлений, которые следовало согласовать с моделью светоносного эфира: дифракция (1665, Гримальди), интерференция (1665, Гук), двойное лучепреломление (1670, Эразм Бартолин, изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675, Рёмер)[4]. Наметились два варианта физической модели света:

·              Эмиссионная (или корпускулярная) теория: свет есть поток частиц, излучаемых источником. В пользу этого мнения говорила прямолинейность распространения света, на которой основана геометрическая оптика, однако дифракция и интерференция плохо укладывались в эту теорию. Этой точки зрения придерживался Ньютон.

·              Волновая: свет есть всплеск в эфире. Надо принять во внимание, что под волной тогда понимали не бесконечное периодическое колебание, как в современной теории, а одиночный импульс[]; по этой причине объяснения световых явлений с волновых позиций были мало правдоподобны.

Благодаря авторитету Ньютона, эмиссионная теория света в XVIII веке стала общепринятой. Эфир рассматривался не как носитель, но как переносчик световых частиц, а преломление и дифракцию света объясняли изменением плотности эфира — вблизи тел (дифракция) или при переходе света из одной среды в другую (преломление)[]. В целом эфир как часть системы мира отошёл в XVIII веке на задний план, однако теория эфирных вихрей сохранилась, и были безуспешные попытки применить её для объяснения магнетизма и гравитации[].

Интересно отметить, что концепция светоносного эфира Декарта - Гюйгенса стала вскоре общепринятой в науке и не пострадала от развернувшихся в XVII—XVIII веках споров картезианцев и атомистов[] [], а также сторонников эмиссионной и волновой теории. Даже Исаак Ньютон, склонявшийся скорее к эмиссионной теории, допускал, что в указанных эффектах принимает участие и эфир[]. В трудах Ньютона эфир упоминается очень редко (в основном в ранних работах), хотя в личных письмах он иногда позволял себе «измышлять гипотезы» о возможной роли эфира в оптических, электрических и гравитационных явлениях.

4.     Развитие моделей эфира в XIX веке

(Использована Википедия)

4.1.      Волновая теория света

В начале XIX века волновая теория света, рассматривавшая свет как волны в эфире, одержала решительную победу над эмиссионной теорией. Первый удар по эмиссионной теории нанёс английский учёный-универсал Томас Юнг, в 1800 году разработавший волновую теорию интерференции (и ввёл сам этот термин) на основе сформулированного им принципа суперпозиции волн. По результатам своих опытов он довольно точно оценил длину волны света в различных цветовых диапазонах.

Подпись:  
Огюстен Жан Френель
Вначале теория Юнга была встречена враждебно. Как раз в это время было глубоко изучено явление двойного лучепреломления и поляризации света, воспринятое как решающее доказательство в пользу эмиссионной теории. Но тут в поддержку волновой модели (ничего не зная о Юнге) выступил Огюстен Жан Френель. Рядом остроумных опытов он продемонстрировал чисто волновые эффекты, совершенно необъяснимые с позиций корпускулярной теории, а его мемуар, содержащий всестороннее исследование с волновых позиций и математическую модель всех известных тогда свойств света (кроме поляризации), победил на конкурсе Парижской Академии наук (1818). Курьёзный случай описывает Араго: на заседании комиссии академиков Пуассон выступил против теории Френеля, так как из неё следовало, что при определённых условиях в центре тени от непрозрачного кружка мог появиться ярко освещённый участок. На следующем заседании Френель продемонстрировал членам комиссии этот эффект.

Юнг и Френель изначально рассматривали свет как упругие (продольные) колебания разрежённого, но чрезвычайно упругого эфира, подобные звуку в воздухе. Любой источник света запускает упругие колебания эфира, которые происходят с гигантской, нигде больше не отмеченной в природе частотой, благодаря чему достигается распространение их с колоссальной скоростью[]. Любое вещественное тело притягивает эфир, который проникает внутрь тела и сгущается там. От плотности эфира в прозрачном теле зависел коэффициент преломления света[].

Оставалось понять механизм поляризации. Ещё в 1816 году Френель обсуждал возможность того, что световые колебания эфира не продольны, а поперечны. Это легко объяснило бы явление поляризации. Юнг в это время тоже пришёл к такой идее. Однако поперечные колебания ранее встречались только в несжимаемых твёрдых телах, в то время как эфир считали близким по свойствам к газу или жидкости. В 1822—1826 годах Френель представил мемуары с описанием новых опытов и полную теорию поляризации, сохраняющую значение и в наши дни.

4.2.      Модель Коши-Стокса

Интерес и доверие к концепции эфира в XIX веке резко возросли. Следующие (после 1820-х) почти сто лет обозначены триумфальным успехом волновой оптики во всех областях. Классическая волновая оптика была завершена, поставив в то же время труднейший вопрос: что же представляет собой эфир?

Когда выяснилось, что световые колебания строго поперечны, встал вопрос о том, какими свойствами должен обладать эфир, чтобы допускать поперечные колебания и исключить продольные. А. Навье в 1821 году получил общие уравнения распространения возмущений в упругой среде. Теория Навье была развита О. Л. Коши (1828), который показал, что, вообще говоря, продольные волны также должны существовать[].

Френель выдвинул гипотезу, согласно которой эфир несжимаем, но допускает поперечные сдвиги. Такое предположение трудно согласовать с полной проницаемостью эфира по отношению к веществу. Д. Г. Стокс объяснил затруднение тем, что эфир подобен смоле: при быстрых деформациях (излучение света) он ведёт себя как твёрдое тело, а при медленных (скажем, при движении планет) пластичен. В 1839 году Коши усовершенствовал свою модель, создав теорию сжимающегося (лабильного) эфира, позднее доработанную У. Томсоном.

Чтобы все эти модели не рассматривались как чисто спекулятивные, из них следовало формально вывести основные эффекты волновой оптики. Однако подобные попытки имели мало успеха. Френель предположил, что эфир состоит из частиц, величина которых сравнима с длиной световой волны. При этом дополнительном предположении Коши удалось обосновать явление дисперсии света. Однако попытки связать, например, френелевскую теорию преломления света с какой-либо моделью эфира оказались неудачны[].

4.3.      Эфир и электромагнетизм

Фарадей относился к эфиру скептически и выражал неуверенность в его существовании[]. С открытием Максвеллом уравнений классической электродинамики теория эфира получила новое содержание.

В ранних работах Максвелл использовал гидродинамические и механические модели эфира, однако подчёркивал, что они служат только для пояснения с помощью наглядной аналогии. Необходимо иметь в виду, что векторного анализа тогда ещё не существовало, и гидродинамическая аналогия понадобилась Максвеллу, в первую очередь, для разъяснения физического смысла дифференциальных операторов (дивергенция, ротор и др.). Позднее (с 1864 года) Максвелл исключил из своих трудов рассуждения по аналогии[]. Конкретных моделей эфира Максвелл не разрабатывал и не опирался на какие-либо свойства эфира, кроме способности поддерживать ток смещения, то есть перемещение электромагнитных колебаний в пространстве.

Когда эксперименты Г. Герца подтвердили теорию Максвелла, эфир стал рассматриваться как общий носитель света, электричества и магнетизма. Волновая оптика превратилась в органичную часть теории Максвелла, и возникла надежда построить физическую модель эфира на этом фундаменте. Исследованиями в этой области занимались крупнейшие учёные мира. Часть из них (например, сам Максвелл, Умов и Гельмгольц), хотя писала о свойствах эфира, фактически изучала свойства электромагнитного поля. Другая часть (например, Д. Г. Стокс, У. Томсон) пыталась раскрыть природу и свойства собственно эфира — оценить давление в нём, плотность его массы и энергии, связать с атомной теорией. Продолжались также попытки связать эфир с тяготением, однако никакого существенного продвижения в этом направлении не удалось добиться даже Максвеллу[].

4.4.      Химизм в попытках понимания эфира (Д. И. Менделеев)

Д.И.Менделеев. Опыт химического понимания мирового эфира.

Нью-Йорк — Лондон — Бомбей. 1904

В творчестве Д. И. Менделеева этот вопрос имеет непосредственное отношение к осмыслению им физических причин периодичности. Поскольку свойства элементов пребывают в периодической зависимости от атомных весов (массы), учёный предполагал использовать эти закономерности для решения настоящей проблемы, — определяя причины сил тяготения и благодаря изучению свойств передающей их среды.[]

Как уже отмечено, предполагалось, что «эфир», заполняющий межпланетное пространство, является средой, передающей свет, тепло и гравитацию. В контексте таких представлений исследования сильно разреженных газов представлялось возможным путём к детерминации названной субстанции, когда свойства «обычного» вещества уже не способны бы были скрывать свойства «эфира»[18].

Подпись:  
Д. И. Менделеев. Опыт химического понимания мирового эфира. Нью-Йорк — Лондон — Бомбей. 1904
В одной из своих гипотез Д. И. Менделеев, руководствовался тем, что специфическим состоянием сильно разреженных газов воздуха мог оказаться «эфир» или некий неизвестный инертный газ с очень малым весом, то есть наилегчайший химический элемент. Учёный пишет на оттиске из «Основ химии», на эскизе периодической системы 1871 года: «Легче всех эфир, в миллионы раз»; в рабочей тетради 1874 года он более ясно высказывает свои соображения: «При нулевом давлении у воздуха есть некоторая плотность, это и есть эфир!». Но в его публикациях той поры эти мысли не нашли отражения. Открытие в конце XIX века инертных газов актуализировало вопрос о химической сущности мирового эфира. По предложению Уильяма Рамзая Менделеев включает в периодическую таблицу нулевую группу, оставляя место для более лёгких, чем водород, элементов. По мнению Менделеева, группа инертных газов могла быть дополнена коронием и легчайшим, пока неизвестным элементом, названным им ньютонием, который и составляет мировой эфир. Свои взгляды в апреле 1902 года он развёрнуто излагает в эссе «Попытка химического понимания мирового эфира» (опубликовано на английском языке в 1904 году, на русском — в 1905 году). В заключительной части этого труда Д. И. Менделеев пишет[][]:

«Представляя эфир газом, обладающим указанными признаками и относящимся к нулевой группе, я стремлюсь прежде всего извлечь из периодического закона то, что он может дать, реально объяснить вещественность и всеобщее распространение эфирного вещества повсюду в природе и его способность проникать все вещества не только газо- или парообразные, но и твёрдые и жидкие, так как атомы наиболее легких элементов, из которых состоят наши обычные вещества, всё же в миллионы раз тяжелее эфирных и, как надо думать, не изменят сильно своих отношений от присутствия столь лёгких атомов, каковы атомы х или эфирные. Понятно само собой, что вопросов появляется затем и у меня самого целое множество, что на большую часть из них мне кажется невозможным отвечать, и что в изложении своей попытки я не думал ни поднимать их, ни пытаться отвечать на те из них, которые мне кажутся разрешимыми. Писал не для этого свою «попытку», а только для того, чтобы высказаться в таком вопросе, о котором многие, знаю, думают, и о котором надо же начать говорить».

Еще в ранних своих работах Д. И. Менделеев пришёл к методологическим принципам и положениям, получившим развитие в его последующих исследованиях. Он стремится подходить к решению того или иного вопроса, следуя этим общим принципам, создавая философскую концепцию, в пределах которой будет проводиться анализ конкретных данных. Это характерно и для исследований, касающихся данной темы, которые выразились результатами, к ней прямого отношения не имеющими.[] Движимый идеей обнаружения эфира, Д. И. Менделеев экспериментально начал изучать разреженные газы, и занимаясь этой темой, сформулировал или подтвердил положения кинетической теории и термодинамики, теоретически обосновал условия поведения сжатых газов[]: получил уравнение идеального газа, содержащее выведенную им универсальную газовую постоянную, и получил вириальные разложения, которые находятся в полном соответствии с первыми приближениями в известных сейчас уравнениях для реальных газов. Очень ценным, но несколько преждевременным, было предложение Д. И. Менделеева о введении термодинамической шкалы температур[].

4.5.      Трудности в теории эфира (конец XIX — начало XX века)

Подпись:  
Общий вид интерферометра. 
Из доклада А. Майкельсона 1881 г.[22]
В 1728 году английский астроном Брэдли открыл аберрацию света: все звёзды описывают на небосводе малые круги с периодом в один год. С точки зрения эфирной теории света это означало, что эфир неподвижен, и его кажущееся смещение (при движении Земли вокруг Солнца) по принципу суперпозиции отклоняет изображения звёзд. Френель, однако, допускал, что внутри движущегося вещества эфир частично увлекается. Эта точка зрения, казалось, нашла подтверждение в опытах Физо.

Максвелл в 1868 году предложил схему решающего опыта, который после изобретения интерферометра смог осуществить в 1881 году американский физик Майкельсон. Позже Майкельсон и Эдвард Морли повторили опыт несколько раз с возрастающей точностью, но результат был неизменно отрицательным — «эфирного ветра» не существовало.

Подпись:  
А. Эйнштейн, 1905 г.

В 1892 году Г. Лоренц и независимо от него Дж. Фицджеральд предположили, что эфир неподвижен, а длина любого тела сокращается в направлении его движения, из-за чего «эфирный ветер» становится сложнее обнаружить. Оставался, однако, неясным вопрос — отчего длина сокращается в точности в такой степени, чтобы сделать обнаружение эфира (точнее, движения относительно эфира) невозможным. В это же время были открыты преобразования Лоренца, которые вначале посчитали специфическими для электродинамики. Эти преобразования объясняли лоренцево сокращение длины, но были несовместимы с классической механикой, основанной на преобразованиях Галилея. Анри Пуанкаре показал, что преобразования Лоренца эквивалентны принципу относительности для электромагнитного поля; он считал, что эфир существует, но принципиально не может быть обнаружен.

Физическая сущность преобразований Лоренца раскрылась после работ Эйнштейна. В статье 1905 года Эйнштейн рассмотрел два постулата: всеобщий принцип относительности и постоянство скорости света. Из этих постулатов сразу вытекали преобразования Лоренца (уже не только для электродинамики), сокращение длины и относительность одновременности событий. Эйнштейн указал в этой же статье на ненужность эфира, поскольку никаких разумных физических атрибутов приписать ему не удалось, а всё то, что считалось динамическими свойствами эфира, вобрала в себя кинематика специальной теории относительности (СТО). С этого момента электромагнитное поле стало рассматриваться не как энергетический процесс в эфире, а как самостоятельный физический объект.

Новые представления победили не сразу, ряд физиков ещё несколько десятилетий после 1905 года делали попытки восстановить доверие к эфирной модели. Дейтон Миллер в 1924 году объявил, что обнаружил «эфирный ветер». Результат Миллера не подтвердился, а намного более точные измерения (различными методами) вновь показали, что «эфирный ветер» отсутствует[]. Другие физики пытались использовать для доказательства существования эфира эффект Саньяка, однако это явление полностью объясняется в рамках теории относительности[].

Работа системы GPS является еще одним из экспериментальных доказательств СТО. Но не единственным. В том числе и в том смысле, что для доказательства этой теории (для отсечения других альтернатив) одного эксперимента недостаточно, а требуется система экспериментов. Такая система была получена уже к началу 20 века, см.

Изображение
и
Experimental Basis of Special Relativity.



5.     "Пятый элемент": история и современный взгляд.

Доктор философии в области физики К. ЗЛОСЧАСТЬЕВ. (Национальный автономный университет Мексики, Институт ядерных исследований, кафедра гравитации и теории поля). "Наука и жизнь", №1, №2, 2007.

Противоречит ли эфир теории относительности Эйнштейна?

 

Гипотеза эфира, "пятого элемента" некой невидимой субстанции, наполняющей Вселенную, господствовала в философии и науке более чем две тысячи лет - до 1905 года, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свою первую работу по теории относительности (ТО). Из теории, в частности, следовало, что эфир - вещь для электродинамики в принципе необязательная, и лезвие бритвы Оккама неприятно сверкнуло над горлом некогда столь незыблемого "пятого элемента". Эксперименты Майкельсона - Морли и их последователей (кстати, продолжающиеся и в настоящее время) не выявили каких-либо проявлений эфира, и теории, которые на нем базировались, постепенно перекочевали со страниц серьезных научных изданий в труды непризнанных гениев-изобретателей, поэтов, бродячих философов и оккультных служителей лохотрона, где и деградировали окончательно. Но не рано ли зачитан некролог, а что, если пациент скорее жив, чем мертв? Эта статья о направлении в фундаментальной физике, которое стало особенно популярным в последние два-три года, - о гипотезе релятивистского эфира (Einstein Aether) и нарушении Лоренц- и cpt-инвариантности, то есть о теоретических предсказаниях и экспериментальных поисках отклонений от теории относительности и Стандартной модели.

5.1.      Ночной зефир струит эфир

Скудость эмпирической информации об эфире вкупе с его изначально божественным происхождением сделали эфир своего рода мистическим идолом человеческой цивилизации и "красным словцом" литературы, будоражащим беспокойные умы и поныне. Наиболее поэтически настроенные из них не смирились с отсутствием наблюдаемых данных о предмете познания и решительно двинулись вперед. Одни сразу же наделили эфир богатой внутренней структурой, имеющей первостепенное значение для зарождения Вселенной.

Такая постановка вопроса в свою очередь подразумевает необходимость создания четкой и последовательной структуры мироздания. По времени это совпало с появлением физики - науки о природе, которая должна была стать более мощным инструментом познания наблюдаемой Вселенной, чем мифология, религия и философия, вместе взятые.

5.2.      Эфир, везде один эфир

С открытием Ньютоном законов классической механики началась эра теоретической физики - математической науки, которая позволяла предсказать или отвергнуть возможность существования того или иного феномена до начала попыток его наблюдения и/или соответствующего эксперимента. Люди осознали, что получили интеллектуальный инструмент для исследования того, чего могло и не быть. Однако предположение, что эфир все-таки может существовать, толкал их на разработку теорий, объясняющих те или иные явления с помощью эфира.

Эфир Ньютона. Классическая механика Ньютона легко отняла у Аристотелевой теории "вихревого эфира" статус теории, объясняющей планетарное движение, но полностью отвергнуть эфир Ньютон не смог. Во-первых, классическая механика сама по себе содержала концепции абсолютного пространства и абсолютного времени, и предполагалось, что взаимодействия между телами распространяются мгновенно. В этом случае эфиром можно было назвать как само абсолютное пространство и время (выделенную систему отсчета - СО*), так и механическую среду, по которой распространяются гравитационные и электромагнитные взаимодействия.

Действительно, в выражение для силы Лоренца, действующей на электрически заряженную частицу в магнитном поле, входит скорость этой самой частицы. Вопрос: скорость частицы относительно чего, то есть, в какой системе отсчета? Значит, необходимо либо найти ту единственную "истинно верную" СО, относительно которой надлежало делать все расчеты, либо перестать считать понятие трехмерного вектора силы фундаментальным (Эйнштейн пойдет по второму пути и добьется подлинного понимания, но до этого должно еще пройти двести лет господства нерелятивистской механики и эфира).

Во-вторых, в попытке дать единое описание света, вещества и гравитации, Ньютон пишет книгу "Optiks", где эффекты влияния гравитации и вещества на свет объясняются изменениями скорости света (напоминаем, что скорость света постоянна только в вакууме), в свою очередь обусловленными изменениями плотности эфира. Согласно его теории, частицы света (Ньютон уже тогда предполагал, что свет имеет не только волновую, но и корпускулярную природу!) отклоняются в сторону более высокой плотности или в сторону более сильно притягивающей массы.

Как бы то ни было, теория ньютоновского эфира окончательно рухнула после того, как выяснилось следующее. Во-первых, Ньютон ошибочно предполагал, что свет в веществе притягивается к областям, где он имеет более высокую скорость; во-вторых, величина эффекта "красного смещения" (увеличение длины света при прохождении в окрестности массивного тела), посчитанная согласно теории, отличалась от экспериментально измеренной чуть ли не в два раза.

Светоносный эфир. Джеймс Максвелл в 1864 году выводит свои уравнения, объединившие электричество и магнетизм, и утверждает, что свет есть электромагнитная волна, которая может распространяться в вакууме исключительно с фиксированной скоростью - 310 740 км/с. В механике Галилея - Ньютона это могло выполняться только в какой-то одной системе отсчета, и поэтому такая гипотетическая выделенная система отсчета была объявлена сопутствующей эфиру как среде, в которой распространяется свет. Таким образом, эфир должен быть неподвижен и одинаков в любой точке наблюдаемой Вселенной, иначе скорость света должна изменяться в пространстве. Теоретические расчеты и существующие на то время экспериментальные данные уже позволяли сказать, какими свойствами должен обладать светоносный эфир, чтобы удовлетворять всем требованиям теории. Эти свойства оказались совершенно сверхъестественными: он должен быть текучим, как жидкость или газ, чтобы равномерно наполнять пространство, и вместе с тем в миллион раз тверже, чем сталь, чтобы поддерживать высокие частоты электромагнитных волн. Кроме того, эфир должен быть безмассовым и с нулевой вязкостью, чтобы минимизировать собственное влияние на орбиты планет, а также полностью прозрачным, несжимаемым, нерассеивающим и непрерывным вплоть до самых малых масштабов. Такой эфир выходил за все рамки здравого смысла и становился вопросом веры.

5.3.      Карета подана, сэр!

Девятнадцатый век поднял технологию на новую ступень и освободил человечество от многих догм прошлого. Физики тоже расширили свои экспериментальные возможности, с успехом использовав новые технологии для получения ответов на вопросы, ранее считавшиеся недоступными для рационального объяснения. Существование глобального светоносного эфира было едва ли не самым важным из них…

Земля движется по орбите со скоростью около 30 км/с; таким образом, она должна ощущать "эфирный ветер", угол падения и величина которого в заданной точке поверхности планеты станут меняться в зависимости от времени года и суток. Влияние эфирного ветра на свет должно быть подобно влиянию обычного ветра на звуковые волны, то есть скорость распространения света в различных направлениях будет различной, согласно нерелятивистскому закону сложения скоростей.

В 1881-1887 годы Альберт Майкельсон (Michelson) и Эдвард Морли (Morley) осуществили один из наиболее важных экспериментов в истории физики, идея которого используется до сих пор из-за достигаемой высокой точности. Луч света из источника попадает на частично посеребренное зеркало, где разделяется на два луча (обозначенные на рисунке зелеными и синими стрелками), которые направляются в разные стороны. Там они отражаются от зеркал (отстоящих от центрального на одинаковом расстоянии) и в конце концов попадают в один детектор - экран. Если скорость света различна в этих двух направлениях, то один из лучей должен прийти с запаздыванием, и в детекторе должна наблюдаться интерференционная картина.

Эксперимент показал, что никаких сезонных эффектов не наблюдается. И даже если эфир существует, его скорость относительно прибора не может превышать 8 км/с. Последующие эксперименты подобного рода, проведенные в XX веке Миллером (Miller), Томашеком (Tomascheck), Кеннеди (Kennedy), Иллингворсом (Illingworth), Пиккардом (Piccard), Стаелем (Stahel), Джусом (Joos), Таунсом (Townes) и другими, к 1959 году снизили этот порог до 25 мм/с. Наконец, эксперимент Брилле - Холла (Brillet - Hall), проведенный в 1979 году, поставил рекорд: разница между скоростями двух лучей, испущенных гелий-неоновым лазером в противоположных направлениях, не превышала по порядку величины одной тысячной миллиметра в секунду. Но в принципе все было понятно задолго до 1979 года: в 1905 году Альберт Эйнштейн предложил устранить парадоксы электромагнетизма, отказавшись от гипотезы абсолютного пространства, абсолютного времени и силы, мгновенно передающейся на расстояние. Механику Ньютона и теорию относительности Галилея вобрала в себя релятивистская теория относительности, эфир стал не нужен и был отправлен в изгнание.

5.4.      I'll be back?

После создания теории относительности эфир стал не нужен и был отправлен в изгнание. Но было ли изгнание окончательным и бесповоротным? За сто лет теория Эйнштейна продемонстрировала свою состоятельность в многочисленных экспериментах и наблюдениях как на Земле, так и в окружающем нас пространстве, и пока нет никаких оснований для замены ее на что-то еще. Но являются ли теория относительности и эфир взаимоисключающими понятиями? Парадоксально, что нет! При определенных условиях эфир и выделенная система отсчета могут существовать, не противореча теории относительности, по крайней мере ее принципиальной части, которая подтверждена экспериментально. Чтобы понять, как такое может быть, мы должны углубиться в самое сердце теории Эйнштейна - лоренцеву симметрию.

Изучая уравнения Максвелла и эксперимент Майкельсона-Морли, в 1899 году Хендрик Лоренц заметил, что при преобразованиях Галилея (состоящих из вращений в трехмерном пространстве, тогда как время абсолютно и не изменяется при переходе к другой системе отсчета) уравнения Максвелла не остаются неизменными. Лоренц вывел, что уравнения электродинамики обладают симметрией только относительно неких новых преобразований (похожие результаты были независимо получены еще раньше: Вольдемаром Войтом в 1887 году и Джозефом Лармором в 1897 году). В этих преобразованиях помимо трехмерных пространственных вращений время дополнительно преобразовывалось вместе с пространством. Иными словами, трехмерное пространство и время объединялись в единый четырехмерный объект: пространство-время. В 1905 году великий французский математик Анри Пуанкаре назвал эти преобразования лоренцевыми, а Эйнштейн взял их за основу своей специальной теории относительности (СТО). Он постулировал, что законы физики должны быть неизменными для всех наблюдателей в инерциальных (движущихся без ускорения) системах отсчета, причем формулы перехода между последними задаются не галилеевыми, а лоренцевыми преобразованиями. Этот постулат получил название Лоренц-инвариантность наблюдателя (ЛИН) и в рамках теории относительности не должен нарушаться ни в коем случае.

Однако в теории Эйнштейна существует еще один тип лоренцевой симметрии - Лоренц-инвариантность частицы (ЛИЧ), нарушение которой хотя и не вписывается в рамки стандартной СТО, но все же не требует радикального пересмотра теории при условии, что ЛИН сохраняется. Чтобы понять разницу между ЛИН и ЛИЧ, обратимся к примерам. Возьмем двух наблюдателей, один из которых находится на перроне, а другой сидит в поезде, проезжающем мимо без ускорения. ЛИН означает, что законы физики должны быть одинаковы для них. Пусть теперь наблюдатель в поезде встанет и начнет двигаться относительно поезда без ускорения. ЛИЧ означает, что законы физики должны по-прежнему быть одинаковы для этих наблюдателей. В данном случае ЛИН и ЛИЧ - это одно и то же - движущийся наблюдатель в поезде просто создает третью инерциальную систему отсчета. Однако можно показать, что в некоторых случаях ЛИЧ и ЛИН нетождественны, и поэтому при сохраненном ЛИН может происходить нарушение ЛИЧ. Понимание этого феномена требует введения понятия спонтанно нарушенной симметрии. Мы не будем вдаваться в математические подробности, просто обратимся к аналогиям.

 Первоначально в физике утвердилось представление о том, что взаимодействие тел имеет характер дальнодействия - мгновенной передачи воздействия тел друг на друга через пустое пространство, которое не принимает участия в передаче взаимодействия. Однако концепция дальнодействия была признана не соответствующей действительности после открытия и исследования электромагнитного поля, выполняющего роль посредника при взаимодействии электрически заряженных тел. Возникла новая концепция взаимодействия - концепция близкодействия, которая затем была распространена и на любые другие взаимодействия. Согласно этой концепции, взаимодействие между телами осуществляется посредством тех или иных полей (например, тяготение - посредством гравитационного поля), которые непрерывно распределены в пространстве. 
    В науке 19 века переносчиком электромагнитных взаимодействий считалась всепроникающая среда - эфир. 

На представления об эфире как переносчике электромагнитных взаимодействий в прошлом веке опиралась вся электродинамика и оптика.

Первоначально эфир понимали как механическую среду, подобную упругому телу. Соответственно распространение световых волн уподоблялось распространению звука в упругой среде. Гипотеза механического эфира встретилась с большими трудностями. Так, поперечность световых волн требовала от эфира свойств абсолютно твердого тела, но в то же время полностью отсутствовало сопротивление эфира движению небесных тел. В течение долгого времени поколения математиков и физиков пытались внести свой вклад в решение проблемы эфира. В результате попыток построить модель эфира была, например, тщательнейшим образом разработана механика сплошных сред и ее аппарат, однако адекватную модель эфира построить так и не удалось. Нерешенным оставался вопрос об участии эфира в движении тел. Эфир настойчиво продолжал оставаться "выродком в среде физических субстанций". 

Проблема эфира приобрела фундаментальный характер, поскольку эта среда заняла в физике чрезвычайно важное место. Оказывалось, что физика покоится на зыбких основаниях. Они и были пересмотрены в процессе создания теории относительности. 
    Американский физик Майкельсон в 1881 году поставил опыт для выяснения участия эфира в движении тел.

Ряд явлений (аберрация света, опыт Физо) приводил к заключению, что эфир неподвижен или частично увлекается телами при их движении. Согласно гипотезе неподвижного эфира, можно наблюдать "эфирный ветер" при движении Земли сквозь эфир, и скорость света по отношению к Земле должна зависеть от направления светового луча относительно направления ее движения в эфире. Однако этого не было обнаружено - опыт Майкельсона дал отрицательный результат.

Опыт Майкельсона не сыграл решающей роли в создании теории относительности. Об этом говорил и сам Эйншейн. Он использовал результаты опыта Майкельсона для обоснования уже созданной теории.

Результаты опыта Майкельсона, как и других подобных опытов, могли быть объяснены и без радикальных изменений классических представлений о пространстве и времени. Вообще, результаты опытов допускают различные теоретические интерпретации. Глубокие мировоззренческие изменения в физике были вызваны не отдельными экспериментальными результатами, а неудовлетворительностью положения дел в электродинамике, оптике, физике вообще.

Всю совокупность результатов в области электродинамики движущихся тел в начале века можно было объяснить на базе преобразований Лоренца, которые были получены в 1904 году как преобразования, по отношению к которым уравнения классической микроскопической электродинамики сохраняют свой вид. 

Лоренц и Пуанкаре интерпретировали эти преобразования как результат сжимания тел постоянным давлением эфира, т.е. динамически в рамках классических представлений о пространстве и времени. 

Эйнштейн интерпретировал преобразования Лоренца кинетически, т.е. как характеризующие свойства движения в пространстве и времени, тем самым заложив основы теории относительности. Он снял проблему эфира, упразднив его, радикально изменил классические представления о пространстве и времени.

Явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими (от латинского - относительный) и проявляются при скоростях, близких к скорости света в вакууме (эти скорости тоже принято называть релятивистскими). В соответствии с теорией относительности, существует предельная скорость передачи любых взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую - это скорость света в вакууме. Существование предельной скорости означает необходимость глубокого изменения обычных пространственно-временных представлений, основанных на повседневном опыте, поскольку ведет к таким явлениям, как замедление времени, релятивистское сокращение размеров тел, относительность одновременности. 
    Теория тяготения Ньютона предполагает мгновенное распространение тяготения, и уже поэтому не может быть согласована со специальной теорией относительности, утверждающей, что никакое взаимодействие не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. 

Обобщение теории тяготения на основе специальной теории относительности было сделано Эйнштейном. Новая теория была названа им общей теорией относительности. Самой важной особенностью поля тяготения, известной в ньютоновской теории и положенной Эйнштейном в основу общей теории относительности, является то, что тяготение совершенно одинаково действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения независимо от массы, химического состава и других свойств тел. Так, на поверхности Земли все тела падают под влиянием ее поля тяготения с одинаковым ускорением - ускорением свободного падения. Этот факт был установлен опытным путем Галилеем. Он может быть сформулирован как факт равенства инертной массы (входящей во второй закон Ньютона) и гравитационной массы (входящей в закон тяготения).
    В картине мира современной физики фундаментальную роль играет принцип эквивалентности, согласно которому поле тяготения в небольшой области пространства и времени (в которой его можно считать однородным и постоянным во времени) по своему проявлению тождественно ускоренной системе отсчета. 

Принцип эквивалентности следует из равенства инертной и гравитационной масс. В соответствии с этим принципом общая теория относительности трактует тяготение как искривление (отличие геометрии от евклидовой) четырехмерного пространственно-временного континуума. В любой конечной области пространство оказывается искривленным - неевклидовым. Это означает, что в трехмерном пространстве геометрия, вообще говоря, будет неевклидовой, а время в разных точках будет течь по-разному. Ряд выводов ОТО качественно отличаются от выводов ньютоновской теории тяготения. Важнейшие среди них связаны с возникновением черных дыр, сингулярностей пространства-времени, существованием гравитационных волн (гравитационного излучения).

"Наука и жизнь", №1, №2, 2007.

 

6.     Теории эфира

Если подвести некоторый итог, в 19-м столетии великими физиками разрабатывались две конкурирующие теории эфира.

Одна из них, предложенная Декартом, Максвеллом и, в известной мере, Лоренцем, предполагала, что в эфире существуют вихри из каких-то очень мелких частиц. Потоки этих частиц образуют магнитные поля. Движения этих частиц от одного заряженного тела к другому обеспечивают электростатическое взаимодействие.

Однако поведение газов и жидкостей подчиняется статистическим законам, сопровождается преобразованиями одного вида энергии в другой, нестабильностями разного рода. Очень большая однородность эфирной среды свидетельствует в пользу второй - квазитвердой модели.

Вторая теория, которую развивали Мак Кулаг, Томпсон и Стокс, основывалась на том, что эфир представляет собой квазитвердое тело. Магнитные и электрические поля возникают в нем в результате определенного вида деформаций.

Видимое пространство заполнено эфирной средой. Эфир представляется как всепроникающая среда, состоящая из частиц двух равных, но противоположных по знаку, видов. Эфир обладает определенными электромагнитными плотностью и упругостью. Под влиянием внешних физических тел и электромагнитных полей эфирная среда может быть деформирована и ее плотность в различных точках может быть различной. Эфирная среда может испытывать статические и динамические, сдвиговые, скручивающие, крутильные деформации. Она является основой для распространения электромагнитных колебаний и передачи гравитационных воздействий физических тел друг на друга. Физические тела (элементарные частицы, газы, жидкости, твердые тела, плазма и др.) размещаются в пространстве и эфирной среде. Они проницаемы для эфирной среды. Гравитационное воздействие одного физического тела на другое осуществляется посредством эфирной среды. Динамические процессы в эфирной среде и движения физических тел могут быть зафиксированы во времени. Время локально, необратимо, одномерно, однонаправлено, - от прошлого к будущему.

Современными исследователями физическая, однородная континуальная среда (газ, жидкость, твердое тело) понимается как материя, равномерно и трехмерно заполняющая пространство, которая обладает способностью передавать возмущения с постоянной скоростью. Свойства среды определяют скорость распространения возмущений в ней. Известны континуальные среды, обладающие принципиально разными способами передачи возмущений. Одна из них отличается тем, что возмущения передаются по линии, совпадающей с направлением распространения. Другой тип среды способен передавать возмущения с вектором смещения в направлении распространения и с вектором смещения, ориентированном по нормали к направлению распространения. Имеется третий тип среды, в которой смещения происходят во взаимно ортогональных друг другу и к направлению распространения ориентациях. Первая среда представляет собой газ (жидкость), вторая - твердое тело. Свойства среды третьего типа - эфира (вакуума) известны, но его внутренняя структура пока еще не определена. Эфир характеризуется физическими постоянными: скоростью распространения колебаний, диэлектрической постоянной, магнитной проницаемостью.

Выполненные после Д.Максвелла исследования процессов излучения, распространения и приема электромагнитных волн показали, что эфир обладает определенной величиной волнового сопротивления Z ~ 377 Ом. Наблюдения за процессом заряда вакуумированного конденсатора, подачи тока в соленоид, показывают, что электромагнитные процессы в эфире обладают инерцией. Установленные факты и явления позволяют утверждать, что эфир является специфической средой, принципиально отличающейся от жидких и твердых сред.

6.1.      Квазиупругое тело как модель эфира

На основе разработанной квазитвердой модели эфира объясняются известные электрические и магнитные явления. Движение в эфире со скоростью света требует бесконечно большой энергии. При движении заряженного тела в эфирной среде принцип Галилея не соблюдается. Опыт Физо можно объяснить тем, что в физическом теле электромагнитные колебания проходят более длинный путь, чем в свободном эфире.

Как известно, в XIX в. считалось, что световые волны есть колебания эфира, которому приписывали свойства обычной упругой среды. Но при этом уже в простейших проблемах отражения и преломления возникали трудности, которые будут рассмотрены подробнее в § 45. Еще в 1839 г. Маккуллаг попытался отбросить связь с обычной теорией упругости и развить представления оптики, свободные от этих трудностей; как выяснилось позднее, его фор­мулы формально совпадают с формулами электромагнит­ной оптики Максвелла, в частности в случае прозрач­ных сред. То, что будет рассмотрено ниже, представляет собой истолкование уравнений Маккуллага.

Вернемся к § 1. Там мы раскладывали в общем слу­чае смещение непрерывной среды на три части: трансля­цию, вращение и деформацию. Реакцией упругого тела на деформацию является возникновение напряжений; тензор напряжений может быть определен из тензора деформаций, оставаясь, конечно, нечувствительным к вра­щению и к трансляции. Представим квазиупругое тело, которое не реагирует на деформации, но реагирует на повороты относительно абсолютного пространства! Так как вращение имеет характер антисимметричного тензора, то предположим, что напряжения, вызванные вращением и действующие на элемент объема, имеют также  вид  антисимметричного  тензора.   Напишем их в виде определителя:


(15.1)

Предполагаемые здесь соотношения между напряжениями и поворотами проиллюстрированы  на рис. 17.  

Рис. 17. Связь   между   напряжением   и   поворотом
для
квазиупругого тела.

Повернем наш элемент объема Dt на угол jz (стрелка вокруг поло­жительной оси z в направлении правого винта). Чтобы произвести этот поворот, приложим, согласно нашей гипотезе, момент сил вокруг оси z:

Mz = zΔτ,

(15.2)

где k - «модуль поворота» квазиупругого тела. Этому мо­менту сил соответствуют на рис. 17 два касательных напряжения sxy и syx, действующие на положительные х- и y-плоскости, и два касательных, антипараллельных первым, напряжения, действующие на отрицательные х- и y-плоскости. Для того чтобы имелось соответствие с (15.2) и (15.1), надо положить

(15.3)

(15.3)

Действительно, тогда момент сил, действующих на обе х-плоскости, равен (см. также соответствующее рассужде­ние, относящееся к рис. 10)

а  момент   сил,   действующих  на   обе y-плоскости, равен

 

что дает в сумме такой же момент, как в равенстве (15.2). Из (15.3) путем циклической подстановки можно сразу получить

(15.3a)

Уравнения движения этого квазиупругого тела могут быть получены из (14.1а). Для этого припишем телу инерцию (r - масса единицы объема) и будем считать его движение медленным (пренебрежем квадратичными кон­векционными членами, т. е. du/dt = u/t). Кроме того, не будем принимать во внимание внешние силы (F = 0). Тогда   с   учетом   (15.3)   и   (15.3а)   получаем   из   (14.1а)

 »

после циклической подстановки в векторной форме оно записывается следующим образом:

(15.4)

Это уравнение движения может быть дополнено связью v с угловой скоростью w. Она выражается следующим образом, если здесь также заменимна :

(15.5)

Предположим еще несжимаемость и добавим условие, следующее из того, что ^р представляет собой ротор век­тора смещения:

divv = 0, divφ = 0.

(15.6)

Система уравнений (15.4) — (15.6) поразительно проста и симметрична. Она имеет такую же форму, как и урав­нения Максвелла в пустоте.

Чтобы уточнить это утверждение, положим, что

а) или

б)

где Е — напряженность электрического поля,  Н —напря­женность магнитного поля, a и β  — множители пропорцио­нальности, которые зависят от выбора единиц, в кото­рых измеряются Е и Н, а также от выбора знака элек­трического заряда и магнитной полярности.

В любом случае равенства (15.4) — (15.6) примут форму

(15.7)

Коэффициенты ε0, m0 называются соответственно  диэлектрической постоянной и магнитной проницаемостью ваку­ума; в наших обозначениях они выражаются как

а) или

б)

Их произведение не зависит от выбора единиц измерения a и β. А именно, в обоих случаях имеем

(15.8)

Определенная таким образом величина c представляет собой скорость  света  в пустоте.   Заметим при этом,  что она, как и скорость звука в § 13 и 14, подходит под формулировку Ньютона (13.16а), если под термином «упругость» понимать 1/4 нашего модуля поворота k.

Мы далеки от того, чтобы приписывать этой модели эфира какой-нибудь реальный физический смысл. Еще в конце прошлого столетия стало ясно, что все попытки дать механическое объяснение уравнениям Максвелла обречены на неудачу. Мы приводим здесь не механиче­ское объяснение, а скорее механическую аналогию. Урав­нения Максвелла лежат в основе теории электрического строения материи, так что не следует ожидать, чтобы они объяснились с помощью механических свойств тел. Более того, согласно одной из последних работ Шредингера представляется возможным связать их с той же общей основой, что и уравнения гравитации, именно с пространственно-временной метрикой. Наше рассмотре­ние, возможно, оправдывается тем, что оно показывает, что если построить «эфир», для которого выполнялись бы урав­нения Максвелла, то он обладал бы свойствами, диаме­трально противоположными свойствам обычных упругих тел, а именно, для него играла бы роль абсолютная ориентация относительно пространства, а не относитель­ная ориентация элементов объема относительно друг друга, что имеет место в случае упругого тела.

6.2.      Квазитвердое тело как модель эфира

Вслед за Маккуллагом в 80-х годах В. Томсон раз­вил идею квазиупругого, или, как он его называл, «квази­твердого», эфира2). Он не удовлетворился простым посту­лированием действия сил (15.2), как это сделали мы, а попытался смоделировать его с помощью волчков. Мы знаем, что быстро вращающийся волчок стремится сохранять направление своего вращения и под действием довольно сильного момента сил только немного изме­няет направление вращения3). Но модель эфира, основанная на гироскопических явлениях, чрезвычайно сложна. В каждом элементе объема должно находиться множе­ство волчков, ориентированных относительно друг друга так, чтобы желаемое сопротивление вращению наблюда­лось по отношению ко всем трем направлениям коор­динатных осей, а не к одной оси. Только путем такого построения мог бы осуществляться «гиростатический», т. е. основанный на свойствах волчка, эфир.

Томсон считал, что ε0 и m0 определяются выражениями «а», т. е. он связывал поворот своего гиростатического эфира с вектором магнитного поля Н. Значения вектора элек­трического поля Е он не устанавливал и, таким образом, отказывался от исчерпывающего моделирования уравне­ний Максвелла. Несомненно, что эта точка зрения физи­чески наглядна, так как Н обладает свойствами аксиаль­ного вектора, аналогично j, а Е, напротив, свойствами полярного вектора, как и v. С другой стороны, соотно­шения «б» представлялись более предпочтительными, так как они дают квазиупругуго модель не только для чистого эфира и диэлектриков, но и для проводников. В связи с этим Больцман, однако, отметил, что возникают трудности, связанные с существованием «свободных элек­трических зарядов». Поэтому, отвлекаясь от толкования электродинамики проводников, мы сделаем еще некото­рые замечания по поводу соотношений «а».

К соотношениям «б» мы вернемся еще в § 20, в свя­зи с теорией вихрей Гельмгольца.

В случае диэлектриков могут быть использованы те же два основных уравнения (15.7), что и в случае ваку­ума, но с другими значениями ε, m вместо ε0, m0. Оба урав­нения для дивергенции при этом существенно изменяют­ся. Вместо divH = 0 должно быть

divB = 0, В =mН = Магнитная индукция.

(15.9)

Поэтому   необходимо   связывать   с   поворотом j не  Н, а В, что не приводит к трудностям.   С другой   стороны, условие div E = 0 переходит в

divD = r0, D = εЕ = Электрическое смещение,

(15.10)

где r0 — объемная плотность свободных электрических зарядов. Если теперь вместо Е свяжем D со скоростью течения v   и постоянные ε, m надлежащим образом с k, r, a, β, то в этом случае формально также получатся уравнения Максвелла для диэлектриков. Но с точек зре­ния предположения «а» и уравнения неразрывности существование свободных зарядов представляет трудности. Чтобы обойти эту трудность, можно сделать математи­ческое допущение, однако совершенно неудовлетвори­тельное с точки зрения физики. Можно просто заставить нашу жидкость вытекать из поля или втекать в него в местах расположения свободных зарядов, в зависимости от их знаков. Правда, куда она вытекает или откуда втекает — остается неясным. В качестве извинения за такое предположение можно сослаться на великого Римана, который в статье «Новые математические прин­ципы физики» использовал его для объяснения явлений тяготения и электростатики. Но гораздо правильнее будет считать, что не существует никакой механической или квазимеханической модели фундаментального факта суще­ствования электрических   зарядов.

Во всяком случае, у нас не будет оснований возвра­щаться к обсужденной здесь модели эфира в т. III, посвя­щенном теории электромагнетизма. Напротив, электри­ческий заряд и электромагнитное поле будут там рас­смотрены как  явления,  выходящие  за рамки механики.

7.     СЭТ

СЭТ, как и СТО, не строит каких либо механических или материальных аналогий, подтверждающих правильность теории, а исходит из математического формализма законов преобразования координат.

СЭТ исходит из принципа существования АСО и возможности синхронизации часов в любой ИСО с АСО. При этом принимаются релятивистские принципы сокращения собственных значений координат времени и расстояния в соответствии с формулами преобразования от АСО к ИСО:

Из уравнений преобразования координат видно, что разность временных dt и пространственных dr координат преобразуются одинаково. Появление релятивистского коэффициента связано с изменениями параметров эталонов времени и длины при переходе в ИСО.

Данное преобразование координат действительно позволяет синхронизировать часы в ИСО с часами в АСО во всем пространстве при известной скорости v = βc ИСО в АСО:

Это синхронизированное время не зависит от координаты нахождения часов и позволяет ввести в СЭТ глобальные абсолютное время и абсолютное пространство.

Преобразование координат от ИСО1 к ИСО2 производятся через возвращение к АСО, поэтому говорить о групповых свойствах преобразований не приходится.

Формулы анизотропии скорости света в ИСО на основе теории СЭТ в вакууме и в веществе предсказали эффекты, которые обнаружили Ш. Маринов, Р. де Витт, Р. Кахилл и др.

7.1.      Эксперимент Штефана Маринова (1977г.):

Вал с дисками раскручивается вокруг продольной оси с помощью силы, приложенной посредине вала, затем вал вращается по инерции и в этот период через отверстия в дисках, расположенных на концах вала, пропускаются два импульса света в противоположных направлениях, затем силы фототоков сравниваются на компараторе. Идея эксперимента: во второе, аналогично расположенное, отверстие на втором диске попадёт только часть энергии импульса, прошедшей через первое отверстие, так как за время движения импульса между дисками отверстие во втором диске сместится. Эта часть энергии линейно зависит от скорости света и от скорости вращения вала, поэтому для эксперимента достаточно первого порядка точности по υ/c. Самое важное - здесь нет синхронизации часов, так как нужны только одни часы для определения скорости вращения вала. Результат получился ошеломляющий для того времени - значительно менее точный, чем ЭMM, эксперимент показал зависимость фототока от направления траектории света относительно звёзд, что Маринов трактовал, как следствие анизотропии скорости света в Звездной системе отсчёта, причём Земля движется во Вселенной со скоростью примерно υ = 362 ± 40 км/сек в направлении δ = -24°±7°, а = 12,5h ± 1h[22,ф.(50)]. Конечно, этот эксперимент не бесспорный, и больше всего нареканий вызывало отсутствие проверки рассинхронизации вращения дисков, которая могла возникнуть в процессе разгона вращения и могла не исчезнуть в режиме инерционного вращения вала. Но ведь эта рассинхронизация проверяема и могла быть выявлена в результате поворота установки на 180°.

7.2.      Эксперимент Роланда де Витта (1991г.):

В 1991 году перед инженером Роландом де Виттом (Roland De Witte) компания "Белгаком" (Belgian Telephone Company) поставила задачу "провести синхронизацию рубидиевых частотных стандартов, опираясь на удаленные цезиевые часы".[14,§3.7] Так Де Витту стали доступны данные по синхронизации принадлежащих компании двух групп часов, которая проводилась с помощью электромагнитных сигналов 5МГц по двум коаксиальным кабелям длиной 1500 метров. Записав и сравнив данные за 178 дней, он увидел периодичность и сидеричность разности фаз двух разнесённых часов.

На самом деле, де Витту просто чрезвычайно повезло. Он не придумывал этот эксперимент, не проектировал и не собирал установку. Все это было сделано до него и не ради эксперимента, в том числе фиксация результатов измерений промежутков времени движения сигналов. Он просто обратил внимание, что сидеричность результатов этих измерений означает конец эпохи всеобщности принципа относительности.

7.3.      Эксперимент Реджинальда Кахилла (2006г.):

В отличие от де Витта, Р.Кахилл [14,§4] целенаправленно строил установку по определению анизотропии скорости света в целях поиска гравитационных волн. Для этого он использовал свойства РЧ-кабеля и оптоволокна. Зная результаты де Витта, Кахилл ожидал, что время прохождения сигнала "туда и обратно" по такой установке будет зависеть зависит от её пространственной ориентации. В феврале 2006г. были выполнены первые измерения на детекторе гравитационных волн в университете Флиндерс, Аделаида. И оказалось, что помимо ожидаемой синусоиды времени движения РЧ-сигнала по кабелю, эксперимент фиксирует дополнительный эффект, на порядок меньший, которому Кахилл предлагает дать наименование эффекта гравитационных волн. Для объяснения этих результатов Кахилл придумал свою теорию, отличающуюся от СЭТ. По основному эффекту для направления и величины скорости движения Земли в эфире по расчётам Кахилла в рамках его теории получился результат: δ=72°S и υ =418 км/сек.

Естественно, и с установками в этих опытах, и с методологией экспериментов, и с объяснением их результатов предстоит ещё дальнейшая работа, но ясно, что во всех трёх экспериментах имеется именно та анизотропия первого порядка по υ/с для времени прохождения сигнала, которая должна быть в рамках СЭТ при идеальном их исполнении. Кахилл приводит данные [14,§3] о результатах ещё 6 ранее известных экспериментов, в которых, по мнению Кахилла, видна анизотропия скорости света, и, по расчётам в рамках теории Кахилла, эти результаты дают примерно то же направление и величину абсолютной скорости Земли.

7.4.      Период приливной волны K1:

Прилив K1, называемый в литературе "смешанным лунно-солнечным", является вторым по величине амплитуды приливной волны. Поскольку период этой приливной волны составляет примерно 23,93 часа, то очевидно, что направление максимума этого периода в звездной системе отсчета не зависит ни от положения Луны, ни Солнца, поэтому не зависит и от притяжения к ним. Таким образом, "смешанный лунно-солнечный" прилив таковым не является и требует другого объяснения.

Известно, что длительность звездных суток составляет 23.9345 солнечных часа.[23] А по уточненным в 2001 году данным, период волны K1 равен 23,934 часа.[24] И ещё точнее, в 2007 году было установлено, что период волны K1 равен 23,9345 часа.[25]

Поражает точность совпадения длительности звездных суток и периода волны K1. Точки максимума прилива K1 в течение многих лет имеют одно и то же направление в Звездной системе отсчета, а мы имеем возможность установить это направление, не наблюдая звездное небо непосредственно. Следовательно, самим своим существованием волна K1 свидетельствует о невыполнении принципа относительности.

Если этот прилив действительно вызван взаимодействием с эфиром, а именно, эфир оказывает сопротивление движению атомарного вещества, то у направления и у величины максимума прилива должна быть корреляция с направлением и величиной скорости Земли в звёздной системе отсчёта, т.е., в этой системе отсчета направление максимума прилива K1 должно в течение года «плавать» на +-7°, а величина максимума прилива K1 должна изменяться на +-8% с периодом 1 год.

7.5.      Другие эксперименты

Что касается объяснения результатов других известных экспериментов, то Маринов [5] и Купряев [26] приводят объяснение примерно для 20 эффектов каждый, в частности, объяснены эффект Доплера, увеличение времени жизни быстрых мюонов и др. Огромная работа по объяснению эффектов в рамках СЭТ ещё предстоит.

 

 

Ссылка на этот материал: e'firnyye_tyeorii.htm)

- - - ВЫ МОЖЕТЕ ОСТАВИТЬ ПЕРВЫЙ КОММЕНТАРИЙ! - - -


Введите логин:      Введите эл.адрес:

Введите пароль:    Ваш телефон:        

Введите Ваш комментарий:
Формулы:

(возможно использование BB-кодов для оформления комментария и кодов LaTeX для ввода формул)

Решите пример: 77 minus 0 equally:

---Load files---
Сегодня - 20_08_2019
Время переоткрытия сайта 14 ч 10 м по Гр.
Календарь
на АВГУСТ месяц 2018 г.
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1; 2; 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1
(8 431)

---Load files---

---Load files---

© Все права защищены 2017-2019 При использовании материалов сайта ссылка на http://lowsofphisics.ru обязательна.

В НАЧАЛО
КОММЕНТ
В КОНЕЦ
U:5 V:6
Уникальных посетителей: 5 Просмотров: 6