5. Эфир как среда распространения электромагнитных колебаний

5.1. Мнения об эфире

       О природе эфира было высказано множество предположений. Его наделяли свойствами упругого аморфного или кристаллического твердого тела; материальной среды, деформированной натяжениями и кручениями; тела, жесткого для быстропеременных напряжений и совершенно податливого медленным воздействием; сжимаемой или идеальной (несжимаемой) жидкости; совокупности вихрей в жидкости или газе; упругого газа различной разреженности; пенообразной среды; разнообразных электромагнитных конструкций; совокупность электронов одного или двух знаков; однородная или дискретная электрическая - иногда и магнитная - "жидкость"; физического поля той или иной природы, в том числе гравитационного. Высказывались мнения о "полуматериальности" и нематериальности эфира и даже о его непознаваемости или "вненаучности" из-за ненаблюдаемости. Так, М. Борн полагал: опыт отмечает испускание колебания и, спустя время Δt,— его прием. О происходящем в течение Δt опыт молчит. "Ничто" не может колебаться, значит, во время Δt "нечто" колебалось, но это "нечто" (эфир) - вне науки, так как наука не занимается внеопытными вещами.        Многие из этих разнообразных и часто противоположных предположений были положены в основу многочисленных теорий эфира, разработанных с той или иной полнотой. Многочисленность теорий побудила к составлению работ, посвященных обобщению и анализу этих теорий. Возможно, что данные теории принесут пользу при разработке истинной теории эфира, когда для этого будет накоплен достоверный фактический материал.        Теории эфира принято подразделять на механические и электромагнитные. Многие исследователи понимали в прошлом столетии эфир, как вещественную субстанцию и пытались представить себе его механическую модель. Но исследователи пришли к убеждению о несостоятельности механической трактовки эфира и о целесообразности его описания, исходя из теории электромагнетизма с использованием вместо механических характеристик - плотности, давления, скоростей и т.д.- напряженностей электрического и магнитного полей, взаимодействующих с полями заряженных частиц. В дальнейшем стало обычным противопоставлять электромагнитные теории эфира механическим и считать, что первые призваны вытеснить вторые. Но стоит вспомнить замечание Лорентца: - "Механические аналогии сохраняют часть своей ценности: они могут помочь нам мыслить о явлениях и подсказать некоторые идеи для новых исследований" .        Следует уточнить, что эфир имеет две ипостаси. Он распространяет поперечные колебания и передает механические напряжения, как упругое твердое тело. Природа же его электромагнитна, энергетична. В этом он подобен обычному веществу. Поэтому вполне правомерны оба подхода к изучению эфира - с позиций теории электромагнетизма при изучении свойств, связанных с его электромагнитной сущностью, и с позиций теории твердого тела при изучении распространения в нем колебаний, передачи напряжений для возникновения деформаций. Практика убеждает в плодотворности такого комплексного, разностороннего подхода к изучению явлений. Для конкретизации эволюции взглядов на эфир интересно сопоставить представления о нем Ньютона, Лорентца и Эйнштейна.        Ньютон полагал, что эфир атомарен и весьма упруг: поскольку скорость света в 7.10⁵ больше скорости звука, то отношение упругости к плотности для эфира в (7.10⁵)² больше, чем для воздуха. Предположив, что эфир в 7.10⁵ более упруг и более разрежен, чем воздух, Ньютон получил, что сопротивление эфира движению планет было бы в 6.10⁴ меньше, чем воздуха, и что они "не затормозились бы и за 10⁴ лет". Хотя такой эфир мало сопротивляется движению тел, но он сильно давит на них потому, что частицы его очень малы, поэтому отношение их поверхности к объему велико, а значит велико и отношение "расталкивающей силы" к объему. Но затем Ньютон заметил, что эфир не разреженнее, а плотнее вещества, ибо при полном внутреннем отражении свет "отступает" от грани, контактирующей с вакуумом, как от более плотной среды. Раз эфир плотнее вещества, то присутствие последнего уменьшает среднюю плотность среды. Это объясняет взаимопритяжение тел, "ибо каждое тело стремится идти от более плотных частей среды к разреженным". Но если эфир плотнее вещества, то он должен препятствовать движению небесных тел. Ввиду этого противоречия Ньютон отказался от идеи эфира и пришел к чисто корпускулярной гипотезе света. Если взять современные данные об атоме, эта доля не превысит 10~15, и оценка Ньютона возрастет до более, чем 10¹⁹ лет, т.е. до ~10⁹ "возрастов Вселенной".

Лорентц заменил механические свойства эфира (плотность, давление, деформацию, скорости) напряженностями электрического и магнитного полей. Поскольку они непрерывны, Лорентц счёл эфир непрерывным, а также неподвижным, ибо опыт Физо и явление аберрации света показывают, что эфир не участвует в движении вещества, а, следовательно, не является его разновидностью — вещество связано с ним лишь через поля своих электрических зарядов. Из всех механических свойств Лорентцем оставлена эфиру лишь неподвижность.       Эфир характеризуется как упругая среда. Корпускулы расцениваются, как особенности, дефекты структуры эфира, что близко к представлениям вихревой гипотезы вещества. Получен вывод о поперечности колебаний эфира, отождествляемых автором с электромагнитными волнами, и о продольности волн гравитационных. Интересен вывод о существенно большей скорости распространения (в ~10⁹ раз) этих волн, по сравнению с поперечными электромагнитными волнами.