Эфир или физический вакуум?

Обухов Ю.А., Захарченко И.И.

В статье дано сравнение двух различных концепций, стоящих за терминами эфир и физический вакуум. Приводятся теоретические и экспериментальные обоснования концепции светоносного эфира.

Введение.

Существует множество работ, в которых отожествляют эфир и физический вакуум или совершают подмену понятий, называя физическим вакуумом то, что по сути своей является эфиром. Цель статьи - провести разграничительную черту между этими терминами и обосновать отказ от физического вакуума (концептуально связанного с принципом относительности) в пользу эфира (означающего существование привилегированной системы и, следовательно, неравноправие инерциальных систем).

Эфир.

Понятие об эфире исходит из глубокой древности – в древнеарийскую эпоху оно относилось к особому состоянию материи, называемому “акаша” (пятый элемент материальной природы). Две с половиной тысячи лет назад древние греки подхватили и развили это понятие под именем  (эфир, небо). В 1618 г. французский философ, физик и математик Рене Декарт предложил рассмотреть эфир в качестве материального переносчика света. По его представлениям, свет является сжатием, распространяющимся в идеально упругой среде (эфире), которая заполняет все пространство. С тех пор идея эфира прочно вошла в научный оборот, особенно в трудах Ньтона, Френеля, Максвелла, Лоренца. Эфирная концепция достигла кульминации в ХIХ веке, когда Максвелл, опираясь на созданную им модель эфира, получил фундаментальные уравнения электродинамики.

К началу ХХ в. сложились два взгляда на эфир: либо он увлекается движением тел, либо не увлекается (неподвижен). Из концепции неувлекаемого эфира следовало неравноправие инерциальных систем и существование привилегированной (связанной с эфиром) системы отсчета, называемой абсолютной. Эксперименты, призванные выявить такую систему отсчета и скорость относительно нее, были выполнены Майкельсоном (1881 г.), Морли и их последователями, и продолжались на протяжении всего столетия. Эксперименты дали нулевой результат: движение Земли относительно эфира не выявлено. Это интерпретировалось, как доказательство отсутствия эфира. Ожидаемый результат в этих опытах рассчитывался по законам классической механики, поскольку научная общественность не имела другого аппарата (иной механики) для оценки опыта, на момент его проведения. Однако следует подчеркнуть некорректность применения этих законов для случая распространения света в эфире. Главная особенность классической механики - это требование мгновенности распространения взаимодействий, т.е. законы этой механики справедливы только при условии малости скоростей движения по сравнению со скоростью света. Следовательно, все скорости, входящие в Ньютоновскую формулу сложения скоростей (v + с), также должны удовлетворять этому условию. При расчете опыта Майкельсона-Морли это условие оказалось выполненным только для скорости Земли (v), второе слагаемое - скорость света (с) - этому условию явно не удовлетворяет. Таким образом, применение механики Галилея-Ньютона в данном случае незаконно, поскольку нарушает границы её применимости. Для расчета опыта нужна иная механика, отличная от классической и релятивисткой. В итоге некорректной интерпретации опытов Майкельсона–Морли, завершившейся построением специальной теории относительности (СТО), был теоретически оформлен отказ от концепции эфира, а вместо эфира, с развитием квантовой теории поля, появился термин “физический вакуум”.

Физический вакуум.

Физический вакуум, согласно современным взглядам, представляет собой множество всевозможных виртуальных частиц и античастиц, которые в отсутствии внешних полей не могут превратиться в реальные. Вакуум может быть представлен, как особый, виртуальный тип среды. Виртуальность среды проявляется, в частности, в невозможности выявить факт движения относительно неё никакими экспериментальными методами, что равносильно проявлению принципа относительности. Концепция равноправия инерциальных систем, называемая принципом относительности, является фундаментом теорий породивших понятие о физическом вакууме. Согласно с данными представлениями, свет не нуждается в материальной среде-носителе, а совокупность фотонов образует свободное электромагнитное поле. Самое низкое энергетическое состояние этого поля называют "вакуумом электромагнитного поля".

Причины, побуждающие вернуться к концепции эфира.

На основе принципа относительности была создана специальная теория относительности. Эта теория объяснила накопившиеся к тому времени экспериментальные данные и стала фундаментом современной физики высоких энергий. Ее с успехом применяют при проектировании ускорителей элементарных частиц и в экспериментах с релятивистскими частицами. Тем не менее, есть серьезные основания для того, чтобы отказаться от принципа относительности, как концепции претендующей на универсальную роль в современной физике:

1. Опыты Майкельсона-Морли, приведшие к отказу от концепции эфира допускают альтернативную интерпретацию. Рассматриваемая ниже трактовка опытов связана с признанием эфира.

2. Существуют современные эксперименты, устанавливающие зависимость скорости света от направления распространения волны и вступающие в противоречие с постулатом СТО об инвариантности скорости света. Серия таких экспериментов была выполнена Стефаном Мариновым. Опыты Маринова выявили нап