История эфира

В 1905 году была опубликована статья Альберта Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел», в которой была создана специальная теория относительности. Основываясь на двух постулатах: принципе относительности, который заключается в том, что все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах координат, и конечности скорости света, Эйнштейн разрешил все имеющиеся в электродинамике противоречия. Введение светоносного эфира оказалось излишним, и теория эфира стала одним из тупиковых направлений в науке. У физиков возникла стойкая аллергия на слово эфир, и оно исчезло из научной литературы. Созданная Эйнштейном в 1916 году общая теория относительности, в принципе, завершила построение классической физики.

Эрнест Резерфорд, анализируя опыты по рассеянию α-частиц на ядрах, показал в 1911 году, что атомы состоят из тяжелого ядра малых размеров и движущихся вокруг него электронов. Согласно классической электродинамике электроны должны упасть на ядра за время ≈ 10^-13 с. Однако, это не происходит. Для объяснения этого и многих других фактов была построена квантовая теория, наиболее революционная теория XX века. Объединение квантовой механики со специальной теорией относительности привело к созданию квантовой электродинамики и квантовой теории поля. На основе квантовой теории поля физики пытаются построить теорию элементарных частиц, которая еще очень далека от завершения.

Вакуум — то, что раньше называлось эфиром — это самое низкое энергетическое состояние всех полей, в котором нет реальных частиц. При этом в нем происходят сложные процессы взаимного превращения так называемых виртуальных частиц. Родившись, виртуальные частицы не могут вылетать из вакуума, превращаясь в реальные частицы, так как это запрещено законами сохранения энергии и импульса. Поэтому они превращаются в другие виртуальные частицы. Однако взаимодействие виртуальных частиц с реальными происходит, и это фиксируется экспериментально. Там, где взаимодействие между частицами слабое, например, в области применимости квантовой электродинамики, теория и эксперимент согласуются с очень высокой точностью.

Структура вакуума очень сложна и возможно, поняв его, физики смогут создать последовательную теорию элементарных частиц.

Теория вакуума существенна и для космологии — науки о строении и эволюции Вселенной. По современным воззрениям в вакууме существуют различные состояния, отличающиеся энергией. Вселенная образовалась ≈ 10¹⁰ лет назад.

Существует гипотеза, согласно которой до этого она представляла собой возбужденное состояние вакуума, которое со временем перешло в самое низкое энергетическое состояние, а оставшаяся часть энергии перешла в ту Вселенную, где мы живем.

Б. В. Гешкенбейн

Москва, 1999

Литература

1. Лауэ М. История физики. М.: Гостехиздат, 1956.

2. Льоцци М. История физики. М.: Мир, 1970.

3. Мак-Дональд Д. Фарадей, Максвелл и Кельвин. М.: Атомиздат, 1967.

4. Розенберг Ф. История физики. М.-Л.,-1933-1936.

5. Труды XIII Международного Конгресса по истории физики. М., 1974.

6. У истоков классической науки. М.: Наука, 1968.

7. Физика на рубеже XVIL-XVTII веков. Сб. статей. М.: Наука, 1974.

8. Holt on G. Thematic origins of scientific thought. Cambridge, 1973.

9. Whittaker E. A history of the theories of ether and electricity. London: Nelson, 1953.

10. Williams L. The origin of field theory. New York: Random House, 1966.

Дополнительно к разделу «Рене Декарт»

11. Асмус В.Ф. Декарт. М.: Госполитиздат, 1956.

12. Декарт Р. Избранные произведения. М.: Госполитиздат, 1950.

13. Декарт Р. Рассуждение о методе с приложениями. Диоптрика, метеоры, геометрия. М.: Изд-во АН СССР, 1953.

14. Ляткер Я.А. Декарт. М.: Мысль, 1975.

15. Матвиевская Г.П. Рене Декарт. М.: Наука, 1976.

16. Рабинович В.Л. Ученый средневековья. Психологический очерк. М., 1969.

17. Gilson E. Descartes. Paris, 1925.

Дополнительно к разделу «Исаак Ньютон»

18. Вавилов С.И. И.Ньютон. М.: Изд-во АН СССР, 1961.

19. Исаак Ньютон. 1643-1727. Сборник статей к 300-летию со дня рождения. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1943.

20. Кобзарев И.Ю. Ньютон и его время. М.: Знание, 1978. (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Физика», N5).

21. Ньютон И. Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. М.: Гостехиздат, 1954.

22. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. В сб. трудов академика А.Н.Крылова. М.-Л., Т. 7, 1939.

23. Manuel F. A portrait of Isaac Newton. Cambridge, USA, 1968.

24. The correspondence of Isaac Newton. Ed. by H.W. Turnbull, J. F. Scott. Cambridge, UK, 1959.

25. Unpublished scientific papers of Isaac Newton. Ed. by A.R.Hall, M.B.Hall. Cambridge, 1962.

26. West fall P.S. Forces in Newton's physics. New York, 1971.

Дополнительно к разделу «Джеймс Клерк Максвелл»

27. Дюгем П. Физическая теория: ее цель и строение. СПб.: Образование, 1910.

28. Карцев В.П. Максвелл. М.: Мол. гвардия, 1976.

29. Кирсанов B.C. Достояние всего мира. К 150-летию со дня рождения Максвелла. Природа, 1981, вып. 6, с. 84.

30. Кудрявцев П.С. Максвелл. М.: Просвещение, 1976.