Кіріспе
Жарықтың тұрақты жылдамдығын түсіндіруге жасалған алғашқы тырастар 19 ғасырда жарық толқындарының таралуы үшін гипотетикалық орта ретінде жарық эфирі теориясы кеңінен талқыланды. Эфир гипотезасы сол дәуірдегі физиктердің жарық толқындары физикалық ортасыз таралуын елестете алмауынан туындады. Эксперименттер гипотезалық жарық эфирін анықтауға сәтсіз аяқталғанда, физиктер гипотезалық эфирдің бар екенін сақтайтын эксперименттердің нәтижесін түсіндіруге тырысты. Эфирдің инерциялық сүйреу гипотезасы жарық эфирінің қозғалатын материямен бірге сүйрелетінін немесе оның құрамында тартылатынын ұсынды. Бұл гипотезаның бір түріне сәйкес, Жер мен эфир арасында салыстырмалы қозғалыс болмайды. Тағы бір түріне сәйкес, Жер эфирге қатысты қозғалады және жарықтың өлшенген жылдамдығы осы қозғалыстың жылдамдығына байланысты болуы керек ("эфир желді"), оны Жер бетіндегі тұрақты құралдармен өлшеуге болады. 1818 жылы Огюстен Жан Френель эфирдің материямен ішінара инерциялық тартылатынын алға тартты. 1845 жылы Джордж Стокс эфирдің материяның ішінде немесе оның жанында толығымен инерциялық тартылатынын алға тартты. Френельдің дерлік тұрақты теориясы Физо экспериментімен (1851) расталғанмен, Стокс теориясы Микельсон-Морли экспериментімен (1881, 1887) расталды. Хендрик Лоренц өзінің эфир теориясында эфирдің инерциялық сүйрелуінің кез келген түрін жойып, осы қайшылықты шешті. Альберт Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясы (1905) эфирді механикалық орта ретінде қарастырмайды.
In the 19th century, the theory of the luminiferous aether as the hypothetical medium for the propagation of light waves was widely discussed. The aether hypothesis arose because physicists of that era could not conceive of light waves propagating without a physical medium in which to do so. When experiments failed to detect the hypothesized luminiferous aether, physicists conceived explanations for the experiments' failure which preserved the hypothetical aether's existence. The aether drag hypothesis proposed that the luminiferous aether is dragged by or entrained within moving matter. According to one version of this hypothesis, no relative motion exists between Earth and aether. According to another version, the Earth does move relative to the aether and the measured speed of light should depend on the speed of this motion ("aether wind"), which should be measurable by instruments at rest on Earth's surface. In 1818, Augustin Jean Fresnel proposed that the aether is partially entrained by matter. In 1845, George Stokes proposed that the aether is completely entrained within or in the vicinity of matter. Although Fresnel's almost stationary theory was apparently confirmed by the Fizeau experiment (1851), Stokes' theory was apparently confirmed by the Michelson–Morley experiment (1881, 1887). Hendrik Lorentz resolved this contradictory situation in his own aether theory, which banished any form of aether dragging. Albert Einstein's special theory of relativity (1905) excludes aether as a mechanical medium.
Эфирдің ішінара сүйреу проблемалары
Френельдің сүйреу коэффициенті Физо экспериментімен және оның қайталануымен тікелей расталды. Жалпы, осы коэффициенттің көмегімен бірінші реттік эффектілерді анықтауға жеткілікті сезімтал барлық оптикалық эфир ағыны эксперименттерінің (Араго, Физо, Хок, Эйри, Маскарт эксперименттері сияқты) теріс нәтижелерін түсіндіруге болады. (Шамалы) тұрақты эфир туралы ұғым да жұлдыздық аберрациямен сәйкес келеді. Дегенмен, бұл теория келесідей себептермен жоққа шығарылған деп есептеледі:
Стокстың осы проблемаларға берген жауабы
1845 жылы Стокс өз теориясын тәжірибелік нәтижелермен үйлестіру үшін бірнеше қосымша шарттар енгізді. Аберрацияны түсіндіру мақсатында ол өзінің сығылмайтын эфирінің де айналмалы емес екенін қабылдады, бұл оның эфирдің тартылуына қатысты ерекше моделімен байланыстыра отырып, аберрацияның дұрыс заңын береді.
Гравитациялық эфирлік соғу
Стокс моделінің тағы бір нұсқасын Теодор де Кудрес пен Вильгельм Вен (1900) ұсынды. Олар эфирдің тартылуы гравитациялық массаға пропорционалды деп есептеді. Яғни, эфирді Жер толығымен тартады, ал Жердегі кішігірім заттар тек ішінара тартады. Стокстың аберрация туралы түсіндірмесін сақтау үшін Макс Планк (1899) Лоренцке жазған хатында эфир сығылмайтын, бірақ Жер маңындағы гравитация салдарынан конденсацияланатын болуы мүмкін деп мәлімдеді, бұл Стокстың теориясы үшін ("Стокс-Планк теориясы") қажетті жағдайларды қамтамасыз етеді. Жоғарыда аталған тәжірибелермен салыстырғанда, бұл модель Физо мен Сагнак тәжірибелерінің оң нәтижелерін түсіндіре алады, себебі бұл құралдардың кішкентай массасы эфирді тек ішінара (немесе мүлдем) тарта алады, және осы себепті ол Лодж тәжірибелерінің теріс нәтижесін де түсіндіреді. Бұл теория Хаммар мен Микельсон-Морли экспериментімен де үйлесімді, өйткені эфир Жердің үлкен массасымен толығымен тартылады. Дегенмен, бұл теория Майклсон-Гейл-Пирсон экспериментімен (1925) тікелей жоққа шығарылды. Бұл эксперименттің дәстүрлі Сагнак эксперименттерінен басты айырмашылығы – Жердің өзінің айналуы өлшенді. Егер эфирді Жердің гравитациялық өрісі толығымен тартса, онда теріс нәтиже күтілген еді, бірақ нәтиже оң болды.
Аллайдың эфирлік гипотезасы
Морис Аллаис 1959 жылы шамамен 8 км/с жылдамдығымен эфир гипотезасын ұсынды, бұл он тоғызыншы ғасыр ғалымдары қолдаған 30 км/с стандартты мәннен әлдеқайда төмен, және Майклсон-Морли және Дейтон Миллер эксперименттерімен, сондай-ақ жалпы салыстырмалылық теориясымен болжауға болмайтын даулы Аллаис эффектісіне қатысты оның өзінің эксперименттерімен үйлесімді болды. Оның басқа ауырлық теориясының қажеттігін жақтауына қарамастан, оның гипотезасы негізгі ғылыми қауымдастықта кең қолдау таппады.
Қорытынды
Қазіргі физикада (ал салыстырмалылық теориясы мен кванттық механикаға негізделген), "қозғалыс күйі" бар "материалдық зат" ретінде эфирдің ешқандай рөлі жоқ. Сондықтан ғалымдар қауымы ықтимал "эфирдің сүйрелуі" туралы сұрақтарды мағынасыз деп есептейді. Дегенмен, жалпы салыстырмалылық теориясы болжағандай, айналмалы массалар кеңістік-уақыт метрикасын бұрмалап, жақын орналасқан бөлшектердің орбитасының прецессиясына себеп болатын эффект бар. Бірақ бұл эффект осы мақалада талқыланған "эфирдің сүйрелуінен" бірнеше есе әлсіз.