Реферат: К поискам эфира

Георгий Черников, к.т.н.

Зачем и кому нужен эфир, заполняющий все во Вселенной, пронизывающий атомы и самые мелкие микрочастицы? Что плохого в схеме Вселенной, где в абсолютной пустоте движется все сущее от нейтрино до галактик? Ничего дурного в такой схеме нет, но без этой субстанции трудно объяснить всем известные факты. В древности ей объясняли движение планет. Хотя механизм такого привода был неясен, но тогдашний эфир представляли себе совсем не так, как нынче. После работ Галилея и Ньютона планеты перестали нуждаться в двигателе и эфир, уже в новой ипостаси, возродился при исследованиях природы света на стыке 17 и 18 веков. Голландский физик Гюйгенс показал, что свет имеет волновую природу и, естественно, что-то должно колебаться. От брошенного камня колеблется вода, от вибрации стенок колокола – воздух, а что колеблется при распространении световой волны? Пришлось Вселенную заполнить некой гипотетической средой, способной передавать волны света. Это должна быть очень странная и противоречивая среда, сочетающая малую плотность с твердостью, упругостью, несжимаемостью. Она, как и пустое пространство, должна обязательно обладать однородностью, следствием чего является хорошо проверенный на опыте закон сохранения импульса, и изотропностью, обеспечивающей существование закона сохранения момента импульса. Но главная трудность состояла в определении, хотя бы мысленном, покоящийся он или подвижен? Если эфир неподвижен, - то относительно чего? В то время уже был сформулирован Галилеем принцип относительности и установлено, что все в мире движется. Если, скажем, принять эфир неподвижным относительно Земли, то наша планета получило бы тоже статус неподвижного тела, выделенной системы отсчета во Вселенной. Но это противоречило бы фактам и слишком возвысило бы нашу “старушку” в сонме других планет, да и человека - тоже. Ясно, что покоящимся, эфир быть не может, не нарушая принцип относительности и равноправность движений. Тогда, может быть, принять его движущимся? И опять встает вопрос: движущимся - относительно чего? Мироздание полно материальных объектов, гигантских и микроскопических. Относительно которого из них и куда будет двигаться этот вселенский “туман” или “желе”?

Особенно актуальными поиски эфира стали в конце 19 века, после разработки Максвеллом теории электромагнитного поля. Теперь вопрос уже стоял о справедливости галилеевского принципа относительности – основы классической механики. Сам Максвелл был убежден в существовании светоносного эфира и даже предложил идею опыта для определения скорости его движения эфира. Она заключалась в сравнении скорости света между двумя точками на поверхности Земли в прямом и обратном направлениях. Наша планета, как известно, движется по орбите примерно в 10000 раз медленнее, чем свет, и такой опыт требовал очень чувствительной аппаратуры. Сконструированный Альбертом Майкельсоном интерферометр имел достаточную чувствительность. Но изюминка эксперимента заключалась в том, что все устройство плавало на поверхности ртутной ванны, в которой можно было плавно его вращать. Это позволяло быстро, без толчков менять направление луча света, относительно направления движения Земли, отстраиваясь тем самым от постоянных колебаний температуры, давления и т.д.

В 1081 году опыт, в результатах которого большинство физиков не сомневалось, а лишь ожидало получить значения скорости эфирного ветра от движения Земли, – был выполнен и произвел ошеломляющее впечатление. Скорость света, идущего в направлении движения Земли и напротив него, не изменилась ни на йоту, - интерференционная картинка осталась прежней. В первоначальных опытах можно было обнаружить изменение скорости света до 150мм/сек, в последующих, с использованием лазеров, чувствительность увеличилась до 0,03мм/сек. Однако изменение скорости света для движущегося наблюдателя так и не было найдено. Таким образом, эфир не может быть обнаружен, т.е. не является объектом научного исследования. В самом деле, коли он неподвижен и никак не взаимодействует с материей, то чем же он отличается от просто пустого пространства? Впрочем, желающие могут продолжить поиски этого “мальчика” - эфирного ветра, но необходимо повысить чувствительность, по сравнению с достигнутой, хотя бы на порядок.

К сожалению, схема опыта (1984г.) австрийца С.Маринова (см. рис.) не удовлетворяет этим требованиям. Здесь раздвоенный лазерный луч 1,3 проходит через отверстия двух вращающихся дисков к фотодетекторам 2 и 4, которые соединены с детектором тока 5. Время срабатывания фотодетекторов, детектора тока зависит от множества помех и даже при отсутствии последних не является достаточно постоянным (сведения об их стабильности приводятся в соответствующих справочниках). Чувствительность этого прибора значительно меньше, чем интерферометра Майкельсона, изобретенного сто лет назад. Полученные данные об абсолютной скорости Земли в 300-400 км/сек, о которых говорится в статье, не согласуются с имеющимися опытными измерениями. Общеизвестно, что наша планета вращается относительно Солнца со средней скоростью около 30 км/сек. Оказывается, она еще имеет и абсолютную скорость, в десять раз большую! И куда же это ее несет? Неужто, прочь от Солнышка? Этак, пожалуй, скоро совсем замерзнем, без всякого Чубайса. А указанная там же, зависимость скорости света от направления распространения световой волны вызывает недоумение. Ведь если такая зависимость действительно установлена, то почему не опубликованы координаты этих удивительных направлений во Вселенной. В каком именно направлении скорость светового луча возрастает? В направлении на Полярную звезду, на туманность Андромеды? А в каком направлении уменьшается? Проверить это в современных астрофизических лабораториях не составит никакого труда.

Но что особенно поражает, так это равнодушие научного мира к открытию, которому, уже без малого 20 лет. Не слышно ни о Нобелевских премиях, ни о пересмотре школьных программ. В чем дело? Ведь речь идет о ревизии фундаментальных основ физической науки, той самой, что обеспечила все блага (и не только!) современного мира и пока обходится без эфира. А значит и без абсолютного движения, в полном согласии с теорией относительности.

А дело в том, что нет пока объективных оснований для таких реформ. Любая теория живет только до появления одного единственного факта, не вписывающегося в нее. Пока такие факты отсутствуют, но они обязательно появятся и тогда нынешняя физика войдет в новую теорию, как маленькая матрешка в большую, и станет органической частью новой науки, которая начнет поиски фактов, пока не дойдет ее очередь... Таков бесконечный процесс научного познания.