Х Зона

Обычно идею эфира связывают с именем голландского физика Гюйгенса. Но в действительности о веществе, которое потом получило название эфир, впервые заговорил английский ученый Гук, современник Ньютона. Гук независимо от Ньютона и несколько раньше выдвинул идею всемирного тяготения. Имя Гука известно также в связи с его исследованиями упругих тел и работами во многих других областях физики. Однако в истории физики научные заслуги Гука в отличие от заслуг Ньютона сильно недооцениваются, и это достойно сожаления.

Стимулом для разработки теории эфира послужили исследования природы света. Были выдвинуты две противоборствующие концепции: корпускулярная теория, по которой свет представляет собой поток мельчайших частиц, несущихся с огромной скоростью, и волновая теория, утверждающая, что свет — это некие волны. Ньютон считал правильной корпускулярную, а Гук — волновую картину света. Для корпускулярной теории тяжелым ударом явилось открытие в 1665 г. явления дифракции, то есть отклонения света в область тени за предметом, стоящим на пути светового пучка. А волновая теория в то время не могла объяснить прямолинейного распространения света в вакууме.

Отличительная особенность волнового движения состоит в том, что колебания, возникающие в каком-либо одном месте среды, распространяются в окружающие это место участки. Так, при волновом движении поверхности воды ее вертикальные колебания занимают все более широкую область. Звуковые волны — не что иное, как распространение небольших колебаний воздуха. Но тогда, может быть, и световые волны тоже являются колебаниями некоторого вещества? Впервые о возможности существования такого еще неизвестного вещества заговорил Гук, а впоследствии идею Гука поддержал Гюйгенс. Гюйгенс же дал этому веществу название «эфир».

Мы видим, как на ночном небе сверкают звезды. Значит, свет, излученный в далеком прошлом звездой, преодолев за долгое время необозримое пустое пространство, разделяющее звезду и Землю, достиг Земли. Поскольку, согласно Гуку и Гюйгенсу, свет — это колебания эфира, надо допустить (ведь мы видим звезды!), что эфир пронизывает вакуум и вообще заполняет все уголки Вселенной. Итак, даже вакуум заполнен эфиром; следовательно, эфир — это вещество, еще более разреженное и легкое, чем газ, и совершенно недоступное для наших пяти органов чувств.

Изучение оптических явлений много дало для понимания природы света, в частности, волновую теорию сильно поддержали опыты по интерференции. Но открытие поперечности световых волн привело к необходимости приписать эфиру взаимоисключающие свойства. В самом деле, мы согласились, что эфир надо представлять себе как газообразное вещество, настолько разреженное, что оно недоступно для восприятия; но в таком веществе согласно физической теории упругих тел совершенно не могут распространяться поперечные волны.

В первой половине XIX в. стала развиваться электродинамика. Изучаемые в ней силы нового типа электрические и магнитные — поначалу тоже пытались понять на чисто механической основе, то есть истолковать их как разновидность упругих сил. Например, взаимное сближение тел А и В, показанное на рис. 1, объясняли тем, что пространство между А и В заполнено не видимым глазу резиноподобным веществом, деформация которого вызывает притяжение, тела А к телу В. Естественно, что это вещество отождествили с эфиром. Физики того времени ожидали, что по отношению к магнитным силам и силам всемирного тяготения эфир будет играть такую же роль, какую ему приписывали в теории электричества.

Но по мере развития исследований электромагнитных явлений выяснялось, что эфир надо наделять все более сложными, прямо-таки чудесными свойствами, и постепенно пришли к мысли, что, во-первых, такой эфир не может существовать, а во-вторых, вообще нет нужды рассматривать подобное вещество.

Были выполнены разнообразные эксперименты, ставившие под вопрос само существование эфира. Наиболее определенно отрицал эфир опыт Майкельсона и Морли. Существованию эфира противоречила также основная идея теории относительности. И наконец, поняли, что вопрос о дальнодействии можно удовлетворительно решить без привлечения столь странного вещества, как эфир, на основе нового понятия — поля. О поле пойдет речь через один параграф, а в следующем параграфе мы кратко ознакомимся с результатами опыта Майкельсона— Морли.