Эфир (Часть 1)
Эфирный ветер нельзя обнаружить

О.Е. Акимов

В этой коробочке находятся металлические опилки. Коробочку трясут над светлым картоном, опилки просыпаются на поверхность, а под картоном находится магнит и эти опилки собираются в силовые дуги, силовые линии, которые делают явным магнитное поле. Если мы расположим магнит как-то иначе – вот здесь магнит, похоже, имеет форму U-образную или подковообразную (подкову мы отчетливо видим) – поле дает о себе знать; мы видим, как расположены силовые линии.

Магнит имеет U-образную форму

Если поле достаточно мощное, то оно выходит за пределы картона, т.е. оно становится не только плоским, но трехмерным. Эти опилки поднимаются вверх; говорят нам о том, что силовые линии проходят не как-то плоско по поверхности этого светлого картона, а через пространство. Вот опилки налипают друг на друга, магнит там как-то перемещается, и перемещаются соответственно магнитные силовые линии.

Силовые линии проходят через пространство

Здесь мы видим, что опилки находятся в масле, в объемном пространстве, и мы видим магнитные силовые линии в пространстве.

Здесь опилки находятся в масле

Здесь мы видим катушку, по которой сейчас пропускают ток. Вот, как выглядит магнитное поле, магнитные силовые линии от катушки с током.

Магнитные силовые линии от катушки с током

Впервые связь между магнитным полем и электричеством обнаружил Эрстед в 1820 году, поставив эксперимент. Рядом с проводником, по которому пропускается ток, он расположил стрелку от компаса. Она отклонилась. Это говорит о том, что ток, который проходит по цепи, образует магнитное поле. Стрелка среагировала именно на это вновь появившееся поле и отклонилась. (Об эксперименте Эрстеда и других опытах не плохо было бы почитать Фарадея: посмотрите его Лекцию VI, а также пять предыдущих лекций).

Опыт Эрстеда

А вот эксперимент Ампера. Он был проведен в том же 1820 году. Ампер обнаружил: если взять два проводника и пропустить по ним ток, то эти два проводника, расположенные параллельно, притягиваются. Когда мы изменим полярность токов, т.е. пропустим ток в противоположные стороны, то проводники при замыкании цепи, отталкиваются. По расположению зарядов, магнитного поля и сил, которые действуют на проводники, можно понять, почему в первом случае проводники притягиваются, а во втором — отталкиваются.

Опыт Ампера

Пусть на заряд q, движущийся со скоростью v, действует магнитное поле B. В этом случае возникает сила F, пропорциональная векторному произведению [vB]. Эта формула была получена в 1892 году Лоренцем. Отсюда пошло название и силы: ее называют силой Лоренца, хотя Хевисайд вывел эту формулу на три года раньше Лоренца.

Сила Лоренца

Итак, силы Лоренца направлены друг к другу, когда заряды перемещаются в одном направлении. В эксперименте Ампера это соответствует притяжению двух параллельно расположенных проводников. Если заряды в проводниках движутся разнонаправлено, векторы силы Лоренца заставляют параллельные проводники отталкиваться.

Случаи, когда проводники притягиваются и отталкиваются

Рассмотрим движение рамки с током между полюсами постоянного магнита, как это показано на этой электромагнитной схеме. Направления токов в параллельных сторонах рамки проводника противоположны и возникающий момент силы вращает рамку.

Движение рамки с током между полюсами постоянного магнита

Если проводник пересекает магнитное поле, в нем возникает э.д.с. индукции. При движении магнита относительно проводника в цепи возникает индукционный ток. Эти два рода индукции обнаружил Майкл Фарадей в 1931 году.

Проводник пересекает магнитное поле

Магнит движется относительно проводника

Явление электромагнитной индукии возникает:
либо когда проводник пересекает магнитное поле,
либо когда магнит движется относительно проводника
(случай самоиндукции в нашем видео-ролике не показан).

Идеи Фарадея, касающиеся электромагнитной индукции, обобщил Максвелл. Он установил, что Э.Д.С. индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через площадь, ограниченную контуром. Сам поток Ф равен произведению величине индукции B на величину площади S.

Э.Д.С. индукции пропорциональна скорости изменения магнитного потока

Знак минус перед выражением определяется законом Ленца. Минус указывает, что индукционный ток всегда направлен так, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, пронизывающего контур.

Закон Ленца

На основе закона Ленца можно объяснить явление левитации металлической пластины над электромагнитом или подъем кольца, которое надето на стержень соленоида. В этих экспериментах возникает так называемая магнитная подушка. Электромагнит порождает вихревые токи в кольце, которые образуют свое собственное магнитное поле. При взаимодействии этих двух полей происходит подъем кольца.

Подъем кольца, которое надето на стержень соленоида

То, о чём мы здесь рассказывали, более подробно изучается в старших классах средней школы, на первых курсах колледжа, института, университета. Говоря о магнитных полях силовых линиях, об экспериментах Фарадея, Эрстеда, законах Ампера, Максвелла, Ленца, преподаватели, как правило, не упоминают мировую среду. Многие молодые люди, в том числе, и юноша по имени Майкл Фарадей, в свое время наблюдали, как металлические опилки, хаотически разбросанные на поверхности картона, группируются в симметричный узор из дугообразных линий, если под картоном поместить магнит.

Что заставляет опилки образовывать геометрически правильные формы? Очевидно, магнит. Однако вопрос в другом, как магнитные силовые линии передаются опилкам?

Может быть посредством воздуха? Вряд ли. Известно, что без воздушной среды металлические опилки будут образовывать такие правильные формы. Очевидно, через полную пустоту, полное ничто этого происходить не может. Значит, есть среда, которая пронизывает воздух, как мы видели, масло и другие вещества.

Мировая среда проводит, наверное, не только магнитные силы, но и электрические, тепловые и прочие воздействия. Эти все виды энергии передаются посредством чего-то. Раньше говорили с помощью эфира, сейчас этот термин не так моден, говорят о вакууме, но наделяют его способностью передавать некую энергию (загляните в подраздел Основные заслуги Фарадея , где всё изложено коротко и ясно).

Специфическая форма магнитных силовых линий заставляет нас думать, что эфир имеет какую-то своеобразную структуру. Фарадей установил, что магнитные силовые линии при определенных условиях могут сгущаться или разряжаться. Линии ведут себя так, будто они представляют собой трубки, считал Фарадей, внутри которых течет жидкость. Всё пространство заполнено такими трубками. Каждая силовая линия — это замкнутая кривая, которая в какой-то своей части проходит через магнит. Количество силовых линий, пересекающих единичную площадь, расположенную перпендикулярно их направлению, определяет напряженность магнитного поля на данном участке.

Магнитные силовые линии от постоянного магнита

Магнитные силовые линии от катушки с током

Наряду с магнитными силовыми линиями Фарадей ввел понятие электрической силовой линии, хотя никто не наблюдал ее в опыте. Но с помощью этого понятия он объяснил, почему одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Открытия Эрстеда и Ампера показали, что наука о магнетизме тесно связана с наукой об электричестве. (В связи с силовыми линиями, введенными Фарадеем, рекомендуем почитать Дж. Дж. Томсона: Теория силовых линий Фарадея)

Электрические силовые линии

Но даже тогда было не ясно, является ли электричество, полученное в результате трения одного предмета о другой, и электричество, полученное с помощью гальванической батареи или вольтового столба, одной и той же природы. В 30-х годах 19-го века Фарадей доказывал многочисленными опытами, что каждое известное действие электричества — магнитное, физиологическое, химическое, механическое, тепловое, световое — имеет одну и ту же природу (об этом подробнее читайте здесь).

Электрический скат поймал жертву ...

и поразил ее мощным электрическим разрядом.

Фарадей доказал, что электричество, откуда бы
оно не происходило, имеет одну и ту же природу.

К сожалению, так получилось, что тема эфира в XX веке сделалась не модной и даже вредной, не научной. Такой взгляд на мир сложился в связи с отрицательным результатом эксперимента Майкельсона – Морли. В 1881 году Альберт Майкельсон сконструировал интерферометр — оптический прибор для определения скорости эфирного ветра. Ветер обнаружен не был. Тогда в 1887 году Майкельсон усовершенствовал прибор, сделал его, как он считал, более чувствительным к эфирному ветру, и вместе со своим помощником, Эдвардом Морли, поставил новый, более точный эксперимент. Однако результат оказался снова отрицательным. Эфирный ветер обнаружен не был.

Альберт Абрахам Майкельсон (1852 – 1931)

Интерферометр Майкельсона

Не вдаваясь в детали эксперимента и в конструкцию интерферометра, укажем в общих чертах, что понималось под эфирным ветром, и почему, собственно, результат опыта оказался отрицательным.

При полете футбольного мяча его поверхность обдувается ветром.

Майкельсон думал, что поверхность Земли
точно так же, должна обдуваться эфиром.

Представьте себе футбольный мяч. Когда по нему ударят, он полетит сквозь воздушную среду. Естественно, поверхность мяча будет обдуваться ветром. Ровно так же должно происходить с Землей, вращающейся вокруг Солнца. Если эфир существует, то поверхность Земли должна обдуваться эфирным ветром, скорость которого равна 30 км в секунду.

Отрицательный результат объясняется двумя причинами. Прежде всего, Майкельсон и многие другие физики считали, что Земля состоит из вещества принципиально иного рода, чем материя эфира. В действительности, все атомы и молекулы Земли в совокупности представляют собой сложное возбуждение мировой среды. Земля движется сквозь эфир подобно тому, как перемещается волна по поверхности воды. Если бы это было не так и прав был бы Майкельсон, то за счет сопротивления эфирной среды, каким бы малым оно ни было, скорость Земли на орбите со временем уменьшалась бы и параметры орбиты изменились бы. Однако этого не наблюдается ни для Земли, ни для других планет Солнечной системы.

Бегущая волна "бежит" по веревке

Волновое возбуждение поверхности

Земля движется сквозь эфир подобно тому,
как перемещается волна по поверхности воды.

Вот полюбуйтесь, торнадо, атмосферный вихрь, аналог трубки Фарадея. Впечатляющее зрелище. Природа демонстрирует свою разрушительную мощь. Столб пыли взметнулся в небо. Такой смерч может поднять вверх более тяжелые предметы, чем пыль, песок или газету. На воздух взлетают крыши домов и рекламные щиты.

Торнадо, атмосферный вихрь, аналог трубки Фарадея

Одновременно может появиться несколько вихрей, расположенные не далеко друг от друга. Это фотографии парных вихрей. Если за ними понаблюдать достаточно длительное время, то можно заметить их взаимное притяжение. При определенных условиях, два вихри сливаются в один (см. Цейтлин: Вихревая теория материи).

Появление сразу 2, 3, 4 и 5 вихрей

Фарадей сравнивал эфир не с воздухом, а с жидкостью. Фарадеева трубка — это вихрь в воде. Мы все хорошо знакомы с силами Кориолиса: уход воды в канализацию через отверстие в ванной образует водяной смерч. Вихри, возникшие в атмосфере, стремятся поднять вверх предметы. В воде тоже можно получить подъем предметов вверх. Посмотрите, как поднимается вверх яйцо.

Это вихрь в воде

То, что происходит с эфиром, когда земля вращается вокруг солнца, нам демонстрируют сейчас дельфины. Они выпускают тонкие кольца почти идеальной тороидальной формы. Вращающийся тор – это самое простое и распространенное возбуждение водной среды. Может быть, это движение распространяется и в эфире (см. Кельвин: Вихревая теория материи).

Дельфины выпускают тонкие кольца тороидальной формы

При поступательном перемещении кольца не происходит переноса жидкости на дальнее расстояние. Движется именно возбуждение среды, т.е. быстрое вращательное движение внутри тора, но не сама среда, которая остается неподвижной.

При поступательном перемещении кольца не происходит
переноса жидкости на дальнее расстояние.

То, что делали дельфины, сейчас демонстрирует нам вот этот мужчина. Похоже, рот человека приспособлен для создания колец не хуже гортани дельфина.

Мужчина пускает водяные кольца.

Аналогичные тороидальные кольца можно получить в воздушной среде. Сейчас нам показывают дымовые кольца. Но главное здесь всё-таки воздух: дым просто окрашивает в белый цвет воздух, делает его видимым.

Кольца дыма.

Продемонстрируем фрагмент видео-ролика, снятого Павлом Зныкиным. Павел исследует магнитный поток, образованный соленоидом тороидальной формы (см. Жуковский: Вихревая теория материи).

Видео-ролик Павла Зныкина демонстрируется в течение
следующего периода времени нашего фильма 18:48 – 20:05

Вторая причина отрицательного результата эксперимента Майкельсона – Морли лежит в конструкции самого интерферометра. Схему прибора Майкельсон выбирал, исходя из движения лодок на реке, которые перемещались у него поперек течения реки, от берега к берегу, а также вдоль реки по течению и против течения. Подсчитывая время перемещения лодок, Майкельсон получил некую временную разность. Аналогичную временную разность он надеялся получить при движении Земли на орбите. Сейчас давайте посмотрим, в чём же конкретно заключается ошибка Майкельсона.

Схему прибора Майкельсон выбирал, исходя из движения лодок на реке

Перед нами схема хода лучей в интерферометре. При перемещении прибора четыре луча, обозначенные цифрами 1, 2, 3, 4, пройдут соответствующие пути: луч 1 движется по ходу движения Земли (по аналогии с лодкой: по ходу течения реки). Луч 2 – против движения Земли (по аналогии: против течения), а лучи 3 и 4 направлены перпендикулярно движению вектора скорости Земли: туда и обратно (или поперек течения реки от берега к берегу).

Схема хода лучей в интерферометре

И вот здесь выясняется главная ошибка в рассуждениях Майкельсона. Посмотрите, куда направлен у него луч 3? Мы видим вправо, т.е. в сторону движения Земли. В действительности же, луч 3 должен отклониться влево, т.е. в противоположную сторону от направления движения Земли.

Луч 3 должен отклониться влево, т.е. в противоположную
сторону от направления движения Земли.

В самом деле, с чем мы здесь имеем дело? С обыкновенным явлением аберрации. Звездную аберрацию в 1728 году открыл Брэдли. В чем её суть? В том, что пока луч света, испущенный звездой, идет внутри подзорной трубы от объектива к окуляру, Земли на своей орбите успевает сдвинуться на некоторое расстояние (на данном рисунке преодолеть путь СВ). Поэтому при наблюдении звездного неба все телескопы, расположенные на Земли, должны быть наклонены вправо.

Явлением аберрации состоит в следующем.
Пока луч от звезды идет внутри подзорной трубы,
Земля успевает сдвинуться на расстояние СВ.

В только что рассмотренной ситуации источник света расположен за пределами Земли. А что произойдет, если источник света находится на движущейся Земле? Как в этом случае проявит себя эффект аберрации? Ответ более, чем очевиден. Луч света, посланный вертикально вверх, отклониться влево, т.е. назад, в противоположную сторону от направления движения.

Луч света, посланный вертикально вверх, отклониться влево.

В учебниках и популярных книжках по физике явление аберрации поясняют на примере дождя. Эта картинка взята из Берклевского курса "Механики". Слева стоит мужчина с раскрытым над головой зонтиком. Если он куда-то опаздывает, ему надо бежать, тогда при том же положении раскрытого зонта, мужчина замочит штанины и ботинки. Зонт надо наклонить вправо, т.е. вперед, по ходу движения бегущего человека, как показано на этом рисунке 6. В принципе, человек может стоять на мете, но дождь идет с ветром. Чтобы штанины и ботинки у него не намокли, он должен наклонить зонт вправо, хотя ветер дует в левую сторону, как это показано на рисунке 7.

Разъяснение явления аберрации на примере
различного поведения человека с зонтиком.

Капли дождя падают на землю сверху, подобно тому, как падают на Землю лучи от звезды. А что произойдет, например, с каплями воды, поднимающимися снизу вверх. Представьте себе фонтан, установленный на движущейся железнодорожной платформе или в кузове движущейся грузовика. Очевидно, капли или струя фонтана отклонится влево.

Фонтан, установленный на движущейся платформе

Фонтан на грузовики, наверное, никто не видел. Но паровоз или пароход с дымящейся трубой видели многие. При их движении в безветренную погоду дым будет отклоняться в противоположную сторону. Что в этом случае происходит? Очень понятные вещи. Горячий воздух вместе с продуктами горения, куда включены и мельчайшие частички дымы, поднимается из трубы вертикально вверх. Винтовой двигатель работает, пароход поступательно смещается вправо, значит, столб дыма будет подниматься не вертикально вверх, а наклонно, т.е. сносится ветром, образованным пароходом, движущимся сквозь неподвижный воздух.

Пароход перемещается вправо, значит, дым
в безветренною погоду будет относить влево.

Другой пример с болотным газом. Пузырьки газа понимаются вверх из одной какой-то точки на дне протоки. Течение воды эти пузырьки будет смещать влево, т.е. здесь мы тоже имеем дуло с аберрацией.

Аберрация на примере пузырьков болотного газа.

Аберрация – это сложение двух векторов, например, скорости течения реки и скорости перемещения лодки. В звездной аберрации складывается вектор перемещения Земли на орбите, т.е. 30 км/с со скоростью света, т.е. 300 тыс. км/с. Несмотря на такую большую разность в скоростях прибор, сконструированный Майкельсоном, мог бы зафиксировать величину 30 км/с, соответствующую эфирному ветру. Но, как уже говорилось, эфирный ветер зафиксирован не был, так как Майкельсон ошибся в анализе хода лучей в интерферометре.

Аберрация – это сложение двух векторов, например,
скорости течения реки и скорости перемещения лодки.

Почему он ошибся с наклоном луча 3? Да потому что он пустил луч 3 в направлении движения лодки, которую сносит течение реки. Таким образом, аналогия движения лодок на реке с движением лучей в приборе помешала ему правильно решить поставленную задачу. К этой ошибке прибавились другие несуразности, в частности, такая.

Ошибочный ход лучей в движущемся приборе.

В своих расчетах Майкельсон складывал или вычитал скорость света со скоростью движения Земли по обыкновенной классической формуле сложения скоростей. Это естественно, так как релятивистской формулы он не знал. Но сегодня-то взята на вооружение релятивистская физика, следовательно, Майкельсон допустил ошибку в своих расчетах. Ему надо было пользоваться релятивистской формулой сложения скоростей.

Майкельсон складывал или вычитал скорость света
со скоростью движения Земли по классической формуле.

Майкельсону надо было пользоваться
релятивистской формулой сложения скоростей.

Теперь взгляните еще раз на схему хода лучей, которую он вычертил для движущегося интерферометра. Она ошибочна не только из-за того, что неправильно пущен луч 3, но и потому, что она вычерчена для фиксированного положения источника света. Между тем, источник движется, следовательно, изменяется длина волны когерентного света.

Ошибочный ход лучей в движущемся приборе.

Для получения исчерпывающей информации по
данному вопросу обратитесь на сайт Sceptic-Ratio

Задача решается с помощью интерференционной картины, для которой длина волны является наиважнейшим параметром. Как при вычерчивании вот такой диаграммы можно учесть эффект Доплера? Да никак! В формулах для расчета времени прохода лучей в горизонтальном и вертикальном плече интерферометра движение источника не фигурирует.

Ситуация с интерферометром кажется очень запутанной. Но в действительности она разрешается проще простого. Эффект Доплера и эффект аберрации – это две стороны одной медали. Верно, что источник движется, но движутся и приемники в виде зеркал и интерференционного экрана. Следовательно, произойдет полная взаимная компенсация всех дополнительных фаз, возникающих при движении прибора.

Тяжелая бетонная плита с оптикой легко
поворачивается, так как плавает в ртути.

Интерференционная картина будет такой, как при покоящемся приборе. Можно разворачивать прибор вокруг собственной оси на любой угол; можно производить измерения в различных точках земной орбиты – зимой летом, весной и осенью; можно поднимать прибор на гору, как это делал Дайтон Миллер, или производить измерения в глухом подвале, глубоко под землей, как это делали Майкельсон и Морли. Всё это не имеет ровно никакого значения. Данная оптическая система никак не повлияет на процесс интерференции лучей.

Дейтон Кларенс Миллер (1866 — 1941)

Не забывайте, данный прибор состоит из некоторой совокупности обыкновенных зеркал, линз и призмы. Как бы вы их не расположили на платформе, куда бы вы не направляли лучи света, законы оптики от этого не изменятся.

Трудно сказать, почему эксперимент Майкельсона — Морли произвел на релятивистов столь сильное впечатление. Ведь еще Элётер-Эли-Никола Маскар (Eleuthère-Elie-Nicolas Mascart, 1837 – 1908) – известный французский физик, после большой серии экспериментов, проведенных в период с 1869 по 1874 год, сделал вполне определенный вывод: «Явления отражения света, дифракции, двойного преломления и вращения плоскости поляризации в равной мере не в состоянии выявить поступательное движение Земли, когда пользуемся светом Солнца или земного источника».

Элётер-Эли-Никола Маскар (1837 – 1908)
(фотография 1885 года)

Как видим, Маскар включил сюда Солнце – внеземной источник света. Чувствуется, что он был озабочен проблемой измерения "поступательного движение Земли" оптическим путем. Разумеется, он знал о результатах, поученных Бредли, а до него Рёмером, в которых фигурирует скорость Земли на орбите. Однако перечисленные Маскаром явления "не в состоянии выявить" такое движение. Майкельсон, сконструировав в 1880 году свой знаменитый интерферометр, думал, что нашел способ, как обойти "запрет Маскара". Увы, поставленные им опыты лишний раз подтвердили правоту его французского коллеги.

Фотография Маскара, взятая с сайта Российской
академии наук, иностранным членом которой он был.

Возможно, Майкельсон ничего не знал об экспериментах Маскара, девиз которого звучал так: "Опирайся на вещи, а не на слова, на факты, а не на теорию!" Как бы там ни было, уже после экспериментов Майкельсона, аналогичные опыты ставились другими известными физиками, в частности, Рэлеем в 1902 году и Бресом в 1905 году. Их результаты лишь подтверждали справедливость "запрета Маскара". И только очень подозрительные, неаккуратно поставленные эксперименты Миллера произвели переполох в среде спорщиков по проблеме эфирного ветра.

Титульный лист фундаментального трехтомного труда
Маскара, который свободно можно скачать в Интернете.
"Оптика" подвела своеобразный итог всей его жизни.

Спрашивается, почему нужно было ожидать чего-то экстраординарного от интерференционной картины, которая получалась в установке Майкельсона и его не слишком компетентных последователей? Понятно, что расхождение в интерпретации результатов опытов, степень непонимания и недоверия к эмпирическим данным во многом зависит от мировоззренческих позиций участников этой острой дискуссии. К сожалению, возобладала точка зрения тех, кто был менее всего подготовлен в области теоретической оптики, кто поддался новым позитивистским веяниям, захлестнувшим физику в начале XX века.

M.E. Mascart: A Treatise on
Electricity and Magnetism

Неважно, что думал об эфире Майкельсон, какую картину с лодками на реке он себе представлял. В конечном счете, он имел дело с обычными вещами, с которыми имели дело сотни, тысячи физиков в течение многих, многих десятков лет. Оптические законы безразличны к положению Земли на орбите. Вот если бы источник света вынести за пределы Земли, как мы знаем из открытия аберрации Брэдли, то ее движение тут же обнаружится.

Земля на орбите вокруг Солнца. Можно производить измерения
в различных точках земной орбиты – это не повлияет
на результат эксперимента в принципе.

Изменение угла аберрации в течение года.
Если источник света вынести за пределы Земли,
то ее движение тут же обнаружится.

Тем не менее, многие анти-релятивисты не хотят смириться с нулевым результатом эксперимента Майкельсона – Морли. Они говорят о ненулевом результате, полученном Дайтоном Миллером. Они верят, что эфир существует в газообразной форме, состоит из крошечных амеров, находящихся в полной пустоте. Они думают, что прав был Стокс, который считал, что эфир обладает вязкостью. В приземном слое эфир целиком увлекается неровностями земли, но если подняться на гору, то там можно обнаружить эфирный ветер.

Миллер, Стокс и другие физики считали, что неудача
с измерением эфирного ветра связана с неровностями земной
поверхности, которые увлекают за собой эфир.

С этим ошибочным представлением об эфире Миллер проводил свои эксперименты. В 1905 – 1906 годах он вместе с Морли провел серию опытов на высоте примерно 260 метров над уровнем моря. Использовался интерферометр с длиной оптического пути 65,3 метра, который, как ожидалось, мог дать смещение интерференционных полос, превышающих ширину одной полосы. Но на этом приборе Миллера был получен, хотя и положительный результат, но слишком незначительный: только 3 км/с, что в 10 раз меньше реальной скорости Земли на орбите.

Эдвард Уильямс Морли (1838 – 1923)

В 20-х годах опыты были продолжены уже одним Миллером, причем на заметно больших высотах (с использованием дирижабля до 1860 метров). Однако полученные Миллером результаты, которые окончательно он подвел в обширной статье 1933 года, давали скорость Земли относительно эфира не превышающую 11 км/с.

Эфирный ветер пытались уловить с помощью
дирижабля на высоте 1860 метров.

Большинство физиков придерживается мнения, что Миллер работал с предубеждением: был слишком нацелен на получение положительного результата. Это повлияло на чистоту его экспериментов. Утверждается, например, что при обработке числовых массивов он допустил множество статистических ошибок и не учел некоторые факторы, которые исказили исходные данные.

Квалифицированный статистик, только мельком посмотрев
на эти графики, скажет вам, что усреднение произведено ошибочно.
Разброс данных слишком огромен; закономерность отсутствует.

В частности, его аппаратура не имела надежных кожухов, которые могли бы защитить ее от колебаний температуры. Позже были проведены другие эксперименты с помощью более совершенной техники, в частности лазеров, которые, однако, подтвердили заключение, сделанное Майкельсона и Морли после анализа эксперимента 1887 года.

Лазерный интерферометр тоже дал отрицательный результат.

Газообразный эфир, модели которого разрабатывают и современный анти-релятивисты, мало чем отличается от эфира Декарта, т.е. еще до ньютоновской эпохи, когда большинство физиков представляло себе свет в виде корпускул. Однако Юнг и Френель догадались, что свет имеет волновую природу, причем любое электромагнитное излучение носит поперечный характер. А это значит, что эфирные возбуждения распространяются в твердом, причем упорядоченном веществе, а не газообразной или жидкой среде. (Вспомните тороидальные кольца, которые пускали дельфина, играя друг с другом в глубинах моря, или как пускают кольца из дыма курящие ребята).

Электромагнитное излучение носит поперечный характер

Как и какие возникают возбуждения в кристаллическом эфире в начале 21-го века в нашей стране стали изучать физики под руководством Владимира Евгеньевича Фортова, ныне возглавляющего Российскую академию наук. В курсе своем лекций и статьях Фортов, кажется, не использует термин "эфир", но эксперименты, проводимые под его руководством, свидетельствуют, что эфир существует, играет важнейшую роль при упорядочении пылевой плазмы. Она кристаллизуется в космосе, где нет тяготения. Об этом пойдет речь, но только во второй части лекций об эфире, т.е. в следующем видеоролике. Сейчас нам нужно понять ошибочность постановки эксперимента Майкельсона – Морли и правильно понять эффекты Доплера и аберрации.

Владимир Евгеньевич Фортов

Обо всём этом подробно рассказывается на сайте "Скептический разум". Особое внимание на нем уделяется критике теории относительности. В свете электромагнитной теории Фарадея и Максвелла, о которой рассказывалось в начале сегодняшней лекции, познакомим нашего слушателя и зрителя с одним, хорошо известным релятивистским парадоксом.

Sceptic-Ratio

Мы говорили, что Фарадей начал строить свою теорию эфира, наблюдая за формой и изменениями магнитных силовых линий. Наряду с магнитной напряженностью, он ввел напряженность электрического поля, которая представляется электрическими силовыми линиями. Два разноименных заряда будут притягиваться, а два одноименных – отталкиваться.

Одноименные электрические заряды отталкиваются

Теперь заступаем на территорию релятивистской физики. Понаблюдаем за поведением одноименных зарядов, которые отталкиваются друг от друга, из равномерно движущейся системы координат. Для наблюдателя такой координатной системы заряды будут совершать поступательное движение. Таким образом, для них начинает действовать закон Ампера. Но согласного этому закону, одноименные заряды будут уже не отталкиваться, а притягиваться.

Получается, что покоящийся наблюдатель
фиксирует отталкивание одноименных зарядов,
а движущийся наблюдатель увидит притяжение
этих же зарядов. Налицо противоречие.

Релятивисты называют подобные противоречия "парадоксами" (О парадокса СТО читайте в разделах: es5 , es6 , es7 , es8 , es9 ). В действительности же, эти логические несуразности говорят об одном: теория относительности не верна, эфир существует. Разумеется, эти противоречия теории относительности физики старой классической школы заметили сразу. Но общая атмосфера в сообществе физиков радикально изменилась. Ряд авторитетных ученых — Пуанкаре, Мах, Оствальд, Авенариус, Петцольд и другие — стали проповедовать в физических науках так называемую инструментальную или операционалистскую идеологию. Если с помощью приборов в процессе экспериментирования эфир не обнаруживает себя, значит, и не надо это понятие включать в физические теории. Любая теория должна строится на строго эмпирических данных и на характеристиках, полученных в опыте.

В начале XX века господствовала позитивистская философия, которая исключила такую "бесполезную" категорию, как материя. Бертран Рассел говорил, что вещи не нуждаются в брелке, на котором должны висеть ключи от природы. Есть вещи – с ними и работайте, а материя – это метафизика, философские спекуляции, от них надо избавиться.

В рамках эмпириокритицизма Маха и Авенариуса был провозглашен принцип "экономии мышления". Материалистическая философия, в которой во главу угла ставилась материя, была объявлена метафизической и спекулятивной. Наступил век потребления. В обычной повседневной жизни люди руководствовались утилитарными принципами, ставили перед собой исключительно прагматичные и даже узко меркантильные цели, заключающиеся в достижении материального благополучия и получения максимального удовольствия от жизни и окружающего их комфорта. Физиков перестали интересовать бесконечные разговоры вокруг сложных и противоречивых моделей эфира. Они в них не вникали и ничего не понимали. В средней школе ничего не понимающие в релятивистской физике учителя начали с наигранным упоением рассказывать о странных пространственно-временных «парадоксах». Полки книжных магазинов и библиотек для подростков оказались заваленными популярными книжками и неприлично хвастливыми биографиями "великих ученых", которым удалось так ловко обхитрить матушку Природу.

В релятивистско-позитивистском мироощущении
материя исчезла и, прежде всего,
в форме мировой среды.

На протяжении XX века происходила безжалостная дискредитация мировой среды. Эфир – это ничто, пустота, мираж, – говорили философствующие физики. Поскольку эфирный ветер не обнаружили в эксперименте, принцип «экономии мышления» требует от нас, людей решительных и прагматичных, исключить его из перечня реальных объектов. Исследователи, продолжающие настаивать на существовании эфира, были преданы анафеме, подвергались остракизму и изгонялись из всех храмов науки. В недавнем прошлом верный способ скомпрометировать и отвратить от себя представителей солидной университетской и академической науки, это начать критиковать Эйнштейна, и открыто заявлять: мировая среда существует; без разработки ее моделей физическая наука нормально развиваться не будет. (Общим вопросам познания посвящено множество страниц, например такие: Романтика: её истоки и природа , Феномен Эйнштейна (Предисловие) , Сравнение эпистемологических позиций романтиков-формалистов и скептиков-конструктивистов , Критика воззрений Митио Каку и насущные проблемы физики

Сегодня, кажется, безэфирное мировоззрение большинству ученых осточертела. Форпосты официальной физики покачнулись и треснули. Никто из вступивших на честный путь развития науки не хочет больше притворяться, будто мировой среды нет. Мало найдется желающих, искать что-то принципиально новое в области квантовой механики и теории относительности. Все видят, что образовавшаяся на их стыке космология, превратившись в абсолютно спекулятивную отрасль знания, не дала человечеству никакого полезного продукта.

В результате мы видим, как в начале нынешнего века осторожно и боязливо, с бесчисленными оговорками, об эфире заговорили вновь. Забыв о прошлых его заслугах, те же трусливые преподаватели стали рассказывать студентам и старшеклассникам об эфирной среде, как о пространственном вместилище, откуда могут возникать электронно-позитронные пары, где существуют в неком «виртуальном» состоянии другие элементарные частицы. Многие из них, вконец осмелев, учат, будто без знания свойств «вакуума» нельзя разобраться в физике элементарных частиц, которая без эфирной основы превратилась в жалкий перечень непонятных объектов.

Полное ничто осмыслить трудно, если вообще возможно. Поэтому многие ученые приписывали пустоте определенные физические свойства, которая всё чаще и чаще называлась эфиром. С самого начала сформировалось вполне определенное представление об этом объекте, вытекающее из его функциональной необходимости. Эфир – это не вещественный, но вместе с тем вполне материальный агент, посредством которого происходит взаимодействие между вещественными телами.

В самом деле, при переходе тяготения, света, тепла, электромагнитного и радиационного излучения от одного тела к другому перечисленные виды энергии должны где-то существовать. Пустота, лишенная каких-либо физических характеристик, не может претендовать на роль такого посредника. Ясно, что перечисленные виды возбуждения должны в каком-то виде временно сохраняться и, одновременно, передаваться на некоторое расстояние, согласно какому-то конкретному механизму.

Тех, кто отрицал необходимость такого агента – и раньше, и теперь – считают людьми, хотя и достаточно остроумными, тем не менее, недостаточно глубоко погруженными в предмет изучения. Можно согласиться с точкой зрения тех, кто сориентирован на получение скорого результата, т.е. на отыскание конкретной формулы взаимосвязи между физическими величинами, на основе которой можно будет построить прибор или даже промышленную установку. Однако, если мыслить широко, на дальнюю перспективу, то без понятия о мировой среде обойтись никак невозможно.

Отрицать эту, столь естественную идею равносильно опровержению здравомыслия. Но как раз этим издевательски насмешливым отрицанием всякого здравого смысла была отравлена научная атмосфера XX века. Тогда никого не интересовало, зачем Фарадею и Максвеллу понадобился эфир, который в ньютоновской механики дальнодействия был не особо нужен.

Издевательски насмешливым отрицанием здравого смысла
была отравлена научная атмосфера XX века

Уравнения электродинамики преподносились студентам как некая данность, без всякого вывода. Очень немногие преподаватели скажут, откуда они взялись и как получились. Мало кто представлял себе ту сложную механическую картину мира, которую два названных физика воссоздали у себя в головах, чтобы получилось вполне правильное и пригодное к практическому применению электромагнитное учение.

Более того, история науки учит, что практически весь фундамент классической физики возник из попыток построения модели эфирной среды. Инструменталистам, эмпириокритикам и прочим представителям позитивистской философии следует специально сказать, что Фарадей и Максвелл строили модели эфира, опираясь на данные, полученные в опыте. Правда, из-за недостатка эмпирических данных их модельные построения получались грубыми, не всегда последовательными. Тем не менее, они вполне адекватно описывали главные законы, о которых мы рассказывали в начале нашей лекции.

См. фильм с этим текстом

http://youtu.be/j4_GL_Nfi7g