Краткая история эфира
21
По идее Френеля, эфир представляет собой сплошную упругую среду, в которой находится вещество частиц атомов, в общем, никак не связанных с этой средой. Роль эфира - передача механических колебаний и волн. При объяснении аберрации Френель сначала исходил из простого сложения скоростей Земли и света. Однако некоторые эксперименты, в частности, опыт Ара- го (1818-1819) по интерференции поляризованных пучков света и эксперимент Восковича-Эре с телескопом, наполненным водой, показали, что дополнительных отклонений света, которые должны были быть, если бы эфир оставался неподвижным, нет. Для спасения гипотезы Френель предложил ввести коэффициент увлечения света средой
к = 1 - 1/и2,
где n - коэффициент оптического преломления среды.
Пояснение при этом сводится к тому, что движущаяся среда своими атомами пытается увлечь за собой свет, в то время как эфир, оставаясь неподвижным, препятствует этому. Сам Френель также не пытался раскрыть причину увлечения эфира этой средой. Получаются как бы три независимые физические субстанции: отдельно эфир, отдельно оптическая среда и, наконец, отдельно свет при полной неясности их физического взаимодействия.
Теория Френеля-Лоренца, однако, противоречит исходному представлению об эфире как о переносчике взаимодействий. В самом деле, если эфир не принимает никакого участия в движении вещества, то и вещество не может взаимодействовать с эфиром. Следовательно, эфир не может передать веществу энергию своего движения. Налицо логическое противоречие, проистекающее из отсутствия качественной картины строения эфира и механизма его взаимодействия с веществом.
Стоксом в 1845 г. была высказана мысль об увлечении Землей окружающего эфира [30]. Более детальные расчеты показали, однако, что принятие идеи Стокса без каких-либо оговорок озна¬
22
Глава 1.
чает необходимость наличия потенциала скорости эфира во всем окружающем Землю пространстве. «Для того чтобы обойти это затруднение, - пишет Лоренц [33, 34], - можно использовать то обстоятельство, что существование потенциала скоростей не является необходимым во всем пространстве, окружающем Землю, так как мы имеем дело только с ограниченной областью. Однако это предположение повело бы нас к очень искусственным и маловероятным построениям». Таким образом, идея Стокса не нашла дальнейшего развития вследствие сложности построения, хотя в ней, безусловно, содержалось рациональное зерно. Кроме того, никаких предположений о характере взаимодействия эфира с Землей и природе самого эфира Стокс не высказал.
Планк показал, что трудностей, имевшихся в гипотезе Стокса, можно избежать, если предположить, что эфир может сжиматься и что он подвержен влиянию силы тяжести. Никаких предположений о возможных причинах такого влияния Планк не высказывал. В своих речах Планк показал, что это предположение указывает на существенную конденсацию эфира в поле силы тяжести. Около Земли эта конденсация по сравнению с открытым пространством составляет 60000, около Солнца - еще в 28 раз больше. Дальнейшего развития гипотеза Планка не получила.
Опыт Физо по увлечению света движущейся средой (водой), проведенный им в 1851 г. [35] и повторенный Зееманом в 19141915 гг. [36], численно соответствовал коэффициенту увлечения Френеля. Следует, однако, заметить, что, хотя учет коэффициента увлечения позволил, по мнению Физо, получить хорошее совпадение теории и опыта, статистики, необходимой для подобного утверждения собрано не было, многие сопутствовавшие эксперименту обстоятельства учтены не были, и на основе указанных экспериментов можно, в лучшем случае, говорить лишь о качественном подтверждении идеи Френеля, хотя даже в этом можно сомневаться. Несмотря на то, что численно коэффициент увлечения Френеля рассчитан с высокой точностью для многих веществ, на самом деле экспериментальная проверка его величины
