Концепция эфира в классической волновой оптике

Р. Декарт для объяснения переноса света в пространстве ввел представление о среде, наделенной механическими свойствами. Эта являющаяся переносчиком света среда была названа им эфиром.

Ньютон в своих работах по оптике отмечал, что свет есть поток частиц, которые, взаимодействуя с эфиром, вызывают в нем колебания. Используя эту модель, Ньютон дал объяснение преломлению и отражению света, цветам тонких пленок, дифракции света и его дисперсии. Допуская, что свет возбуждает эфир, формируя в нем колебания, создающие переменную плотность эфира для распространения частиц света, он не допускал, что сам свет можно рассматривать как колебания самого эфира. Ведь в рамках такого допущения необъясненными оставались бы прямолинейное распространение света и его поляризация.

Нидерландский механик, физик, математик, астроном и изобретатель Христиан Гюйгенс (1629—1695), опираясь на аналогию в поведении акустических волн и оптических явлений, предполагал, что свет — это упругие колебания эфира. То есть свет — это волна, распространяющаяся в эфире. В отличие от современного представления о волне как о бесконечном периодическом колебании, тогда волна мыслилась как одиночный импульс, имеющий большую, но конечную скорость. Поэтому объяснение световых явлений как волновых казалось неубедительным.

Таким образом, Гюйгенс сформулировал фундаментальные принципы волновой оптики, но ему не удалось разработать последовательную волновую теорию света, которая составила бы конкуренцию корпускулярной теории, развиваемой И. Ньютоном. Кроме того, Ньютон обладал большим научным авторитетом, поэтому корпускулярная теория света занимала ведущее положение в оптике до начала XIX в. Путь к замене корпускулярной теории волновой положили опыты Т. Юнга и теория французского физика Огюстена Жана Френеля (1788—1827).

Юнг и Френель считали, что свет есть упругие продольные колебания разреженного, но обладающего упругостью эфира, по аналогии с распространяющимся в воздухе звуком. Эта идея следовала из того, что поперечные колебания были свойственны только несжимаемым твердым телам, а эфир мыслился скорее как газ.

И несмотря на то что волновая оптика завоевывала всё больше сторонников, так как давала объяснение тем экспериментальным фактам, которые не имели объяснения с корпускулярной точки зрения, оставался главный вопрос: что представляет собой эфир?

О. Френель считал, что, с одной стороны, эфир несжимаем, а с другой — в нем возможны поперечные сдвиги. Но такое представление не согласуется с представлением о проникновении эфира в вещество. Тогда предложили считать, что он ведет себя как, например, смола: при быстрых воздействиях на нее (аналог действия света на эфир) она ведет себя как упругая среда, а при медленном воздействии (аналог движения планет через эфир) она проявляет пластичность.

После создания Максвеллом электродинамической теории представление об эфире получило новое содержание. Теперь его стали рассматривать не только как среду, которая несет свет, но и как электрические и магнитные поля. Более того, теория Максвелла показывала, что свет есть одна из разновидностей электромагнитных волн. Это дало надежду, что теория электромагнетизма позволит построить физическую модель эфира.

Из этих попыток родилась общая теория относительности.

А. Эйнштейн считал эфир ненужным для физики объектом, так как никаких особых физических свойств этот объект не несет, а его динамические свойства полностью заменяются кинематикой специальной теории относительности. В результате стало понятно, что электромагнитное поле есть самостоятельный физический объект, существующий без всякой привязке к эфиру.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >