Светоносный эфир
Светоносный эфир или эфир [1] («светоносный», что означает «светоносный») был постулированной средой для распространения света . [2] Он был призван объяснить способность света, по-видимому основанного на волнах , распространяться через пустое пространство ( вакуум ), чего волны не должны были бы делать. Предположение о пространственном наполнении светоносного эфира, а не о пространственном вакууме, обеспечило теоретическую среду, которая требовалась волновыми теориями света.
Гипотеза эфира была предметом серьезных споров на протяжении всей своей истории, поскольку она требовала существования невидимого и бесконечного материала без взаимодействия с физическими объектами. По мере изучения природы света, особенно в 19 веке, физические качества, требуемые от эфира, становились все более противоречивыми. К концу 1800-х существование эфира было поставлено под сомнение, хотя физической теории, которая могла бы его заменить, не существовало.
Отрицательный результат эксперимента Майкельсона-Морли (1887 г.) позволил предположить, что эфира не существует, и это открытие было подтверждено в последующих экспериментах в 1920-х годах. Это привело к значительной теоретической работе по объяснению распространения света без эфира. Важным прорывом стала теория относительности , которая могла объяснить, почему в эксперименте не удалось увидеть эфир, но была интерпретирована более широко, чтобы предположить, что он не нужен. Эксперимент Майкельсона-Морли, наряду с излучателем черного тела и фотоэлектрическим эффектом , был ключевым экспериментом в развитии современной физики , включающей как теорию относительности, так и квантовую теорию ., последний из которых объясняет корпускулярную природу света.
В 17 веке Роберт Бойль был сторонником эфирной гипотезы. Согласно Бойлю, эфир состоит из тонких частиц, один вид которых объясняет отсутствие вакуума и механические взаимодействия между телами, а другой вид объясняет такие явления, как магнетизм (и, возможно, гравитация), необъяснимые другими способами. основе чисто механических взаимодействий макроскопических тел, «хотя в эфире древние не замечали ничего, кроме рассеянной и очень тонкой субстанции; тем не менее в настоящее время мы довольствуемся тем, что в воздухе всегда присутствует рой потоки, движущиеся в определенном направлении между северным полюсом и югом». [3]
В « Трактате о свете » Христиана Гюйгенса (1690 г.) выдвинута гипотеза о том, что свет представляет собой волну, распространяющуюся через эфир. Он и Исаак Ньютон могли представить световые волны только как продольные , распространяющиеся подобно звуку и другим механическим волнам в жидкостях . Однако продольные волны обязательно имеют только одну форму для данного направления распространения, а не две поляризации , как поперечная волна . Таким образом, продольные волны не могут объяснить двойное лучепреломление., в котором две поляризации света по-разному преломляются кристаллом. Вдобавок Ньютон отвергал свет как волны в среде, потому что такая среда должна была бы распространяться повсюду в пространстве и тем самым «возмущать и замедлять движение этих великих тел» (планет и комет) и, таким образом, «поскольку это [свет среда] бесполезна, препятствует Действию Природы и заставляет ее чахнуть, поэтому нет никаких доказательств ее Существования, и поэтому ее следует отвергнуть». [ нужна ссылка ]
