Кіріспе

Жарық эфирі (жарық тасымалдайтын эфир) немесе эфирдің электромагниттік сәулеленуді тарату ортасы ретіндегі тарихы 18 ғасырда басталады. Эфирдің бар екендігі 19 ғасырдың көп бөлігінде қабылданып келді – Майклсон-Морли эксперименті өздерінің мәшһүр нөлдік нәтижесін көрсеткенге дейін. Келесі эксперименттер де Майклсон мен Морлидің нәтижесімен үлкен дәрежеде сәйкес келді. 1920 жылдары көптеген ғалымдар эфирдің бар екендігін жоққа шығарды.

Ежелгі дәуір

4 ғасыр б.з.д. – Аристотель «Физика» еңбегін жариялайды, онда эфир – аспан денелерін қоршаған, ауадан жеңіл элемент ретінде қысқаша сипатталады. Ол эфирді басқа элементтермен қатысты сипаттайды: эфир ауадан жеңіл және одан жоғары орналасқан, ал ауа судан жеңіл, су жерден жеңіл. Аристотельдің көзқарасы бойынша, әр элемент орнынан ығысқанда өз орнына оралады, соның салдарынан ауа көтеріледі, ал жер мен су төмен түседі, ал аспан денелері өз орнында қалады.

Алғашқы тәжірибелер

17 ғасыр: Роберт Бойль эфир гипотезасының қолдаушысы болды. Бойльдің пікірінше, эфир ұсақ бөлшектерден тұрады, олардың бірі вакуумның болмауын және денелер арасындағы механикалық әрекеттесуді түсіндіреді, ал екіншісі магнетизм (немесе гравитация) сияқты құбылыстарды түсіндіреді, әйтпесе олар макроскопиялық денелердің таза механикалық әрекеттесуі негізінде түсіндірілмейтін еді. 1690 жылы Кристиан Гюйгенс жарық туралы трактатында жарық – эфир арқылы таралатын толқын деген гипотезаны ұсынды. 1704 жылы Исаак Ньютон «Оптика» еңбегін жариялады, онда ол жарықтың корпускулалық теориясын ұсынды. Бұл дифракцияны түсіндіруде қиындықтар тудырды, сондықтан ол «түзету коэффициентін» енгізіп, осы әсерге «эфирлік орта» жауапты екенін мәлімдеді, сондай-ақ оның жылу сияқты басқа физикалық құбылыстарға да жауапты болуы мүмкін екенін болжады. 1727 жылы Джеймс Брэдли жұлдыздық аберрацияны алғаш рет өлшеді, бұл жарықтың шекті жылдамдығы бар екенін және Жердің қозғалатынын дәлелдеді. 1818 жылы Огюстен Френель жарық толқыны теориясын ұсынды, ол жарық – эфирде таралған көлденең толқын екенін көрсетеді, осылайша поляризацияның болуын түсіндірді. Маңыздысы, Ньютонның корпускулалық теориясы да, Френельдің толқын теориясы да эфирдің бар екенін қабылдайды, бірақ әртүрлі себептермен. Осы сәттен бастап оның болуына ешкім күмән келтірмеді. 1820 жылы Симеон Пуассонның «Жарқын нүктесін» ашуы толқын теориясын қолдады. 1830 жылы Френель ауыр денелердің эфирді сүйреуін болжау және өлшеу формуласын жасады. Алайда, мұндай сүйреу аберрациямен қайшы келеді, себебі Жерді көру үшін эфирді сүйремеуі керек еді. Джордж Габриэль Стокс сүйреу теориясының жақтаушысы болды. 1851 жылы Арман Физо жарықтың қозғалған су арқылы өтуімен қатысты атақты тәжірибесін жүргізді. Ол судың қозғалысынан туындаған интерференциялық жолақтарды өлшеді, бұл Френель формуласына сәйкес келді. Алайда ол Жердің қозғалысынан ешқандай әсерді байқамады, бірақ бұл туралы ешқандай пікір білдірмеді. Дегенмен, бұл эфирдің сүйрелуіне күшті дәлел ретінде қарастырылды. 1868 жылы Мартинус Хок Физоның тәжірибесін жақсартты, бір жағын суға батырылған интерферометрлік құрылғыны қолданды. Ол ешқандай әсерді байқамады және өзінің тәжірибесі Физоның тәжірибесімен неге мүлдем сәйкес келмейтінін түсіндіре алмады. 1871 жылы Джордж Бидделл Эйри Брэдлидің тәжірибесін сумен толтырылған телескоппен қайта жүргізді. Ол да ешқандай нәтижеге қол жеткізбеді. Көрініп тұрғаны, эфир массаның әсерінен сүйрелмейді. 1873 жылы Джеймс Клерк Максвелл «Электр және магнетизм туралы трактатын» жариялады. 1879 жылы Максвелл Жердің эфирдегі абсолюттік жылдамдығын оптикалық жолмен анықтауға болатынын болжады. 1881 жылы Альберт Абрахам Микельсон алғашқы интерферометрлік тәжірибелерін жариялады, бұл құрылғыны өте кішкентай қашықтықтарды өлшеу үшін пайдаланды. Микельсонның көңіліне қарай, оның тәжірибесі Френель болжағандай, жарықтың жылдамдығын баяулатуға тиіс «эфирлік сүйреуді» анықтамады. Хендрик Антон Лоренц Микельсонның есептеулерінде қателер бар екенін тапты (яғни, күтілетін интерференциялық жолақтың ауысу қателігінің екі еселенуі). 1882 жылы Микельсон өзінің түсіндіру қателіктерін мойындады.