Воспоминание об Эфире. Или как физики сами себя запутали...
История физики похожа на шахматный турнир, в котором записываются все ходы игроков, поэтому при желании мы всегда можем узнать кто, где и когда допустил в своих утверждениях фатальную ошибку и завёл то или иное направление науки о природе в тупик.
Сейчас в таком тупике находится наука об электричестве, которая уже 100 лет с лишним не может объяснить, что такое «электрический ток», что такое «электрическое напряжение» и что надо понимать под термином «вихревое магнитное поле», точнее «вихревое магнитное пространство». Оно действительно вихревое? И что же кружится в вихре вокруг проводов, когда по ним идёт ток?
Наше представление об электричестве, которое распространяется по ЛЭП и подземным кабелям.
Ответить на эти вопросы никто из физиков не берётся! А всё потому, что в рамках принятой наукой парадигмы дать ответы на эти вопросы нет никакой возможности...
О том, что мировая наука зашла в тупик, незадолго до своей смерти честно сказал заведующий кафедры электромеханики Московского энергетического института, доктор технических наук, профессор Игорь Петрович Копылов (1924-2014): «Сейчас физика переживает глубокий кризис. Мы можем строить различные машины, аппараты, но сказать, что такое электричество в двух абзацах или в двух словах мы не можем. Электричество обычно определяется как движение зарядов. А что такое заряд, это очень широкое понятие, ибо заряд может быть электрона, заряд может быть молекулы, может быть заряд частиц, даже звёздного вещества, в этом смысле эти фундаментальные понятия трудно поддаются чёткому определению. Мы, например, не можем сказать, как в турбогенераторе разделяются заряды! Поэтому определить чётко, что такое электричество, мы не можем. Итак, если сделать вывод, то сегодня чёткое определение (понятие) электричества мы дать не можем!».
Click to viewКогда учёные говорят, что фундаментальная наука «переживает глубокий кризис», это надо понимать так, что мировая научная мысль зашла в тупик. А произойти это могло только из-за того, что в какой-то момент за истинное знание была принята чья-то ложная мысль, с опорой на которую начали вестись дальнейшие научные изыскания.
Как же физикам выбираться из научного тупика и избавить науку от нагромождений лжи, накопившихся за весь ХХ век?
Наверное, для этого надо вернуться назад, к истокам, и подвергнуть всё критическому осмыслению.
Я лишь хочу заметить, когда учёные оперировали таким понятием как эфир, или мировая среда, у них была хоть какая-то ясность по поводу того, что такое магнитное поле, что такое электрическое поле, было понятно и то, почему электрическое поле является полярным, а магнитное поле вихревым. Теперь же, после «отмены» эфира, нет даже такого понимания! Научной мысли больше не на что опираться!
Напомню, кто совершил в физике революцию: автор «Теории относительности» Альберт Эйнштейн сделал в 1905 году громкое научное заявление: «введение светоносного эфира в науку... является излишним!» (Собр. науч. тр. М.: Наука. 1965. Т.1. С. 7-8. Zur Elektrodynamik der bewegter Korper. Ann. Phys., 1905, 17, 891-921). Идея Эйнштейна была подхвачена группой физиков-единомышленников, и достаточно быстро вся мировая наука о природе была реформирована и полностью переписана. Всякое представление об эфире из неё убрали.
Сегодня нам, конечно же, полезно узнать, а что было до того в науке?
Поскольку, как я уже сказал, «все ходы записаны», давайте откроем «Курс физики» Хвольсона О.Д., издание третье, переработанное и значительно дополненное, за 1911 год, и прочтём его воспоминания об эфире:
§1. Эфир. Введение.
В отделе первом (т.1) было сказано, что современная физика допускает существование особого мирового вещества, помимо материи, если подразумевать под словом «материя» известное нам твёрдое, жидкое или газообразное вещество. Свойства эфира нам не известны, несмотря на основательное наше знакомство с законами тех явлений, сущность которых, вне всякого сомнения, кроется в различных изменениях, происходящих в эфире. Сюда относятся явления электрические и магнитные, которые мы рассмотрим в томе IV, и, как частные их случаи, те явления лучистой энергии (например, световые, к изучению которых мы теперь приступаем.
Становясь на чисто механическую точку зрения, не соответствующую, однако, современному состоянию науки, мы можем сказать, что изменения в эфире могут быть двух родов: 1) изменения статические, заключающиеся в разного рода внутренних перемещениях вещества, в деформациях, может быть более или менее аналогичных тем упругим деформациям, с которыми мы познакомились в учении о твёрдых телах, каковы натяжение, сжатие, кручение и т.п. 2) изменения динамические, т.е. движения, происходящие в эфире; их можно обозначить общим термином возмущений (или пертурбаций). Следует твёрдо помнить, что говоря о деформациях и возмущениях в эфире, мы выходим за пределы того, что фактически наблюдается и что достоверно известно.
Мы знаем, что в пространстве могут возникнуть электрические и магнитные силы, постоянные и переменные, причём особый интерес представляет случай сил, величина которых колеблется между двумя пределами, представляя нечто аналогичное гармоническому колебательному движению, причём эти колебания распространяются волнообразно через пространство.
Мы не в состоянии указать, какие механические изменения в эфире соответствуют наличности всех этих безконечно разнообразных явлений, и если мы, например, говорим о деформациях в эфире, когда имеем дело с постоянными электрическими силами, то этим самым мы вводим гипотезу, которую в настоящее время даже нельзя считать даже сколько-нибудь необходимою.
Разнообразные попытки великих учёных, например Максвелла, Гельмгольца, Томсона (Лорда Кельвина) описать свойства и строение эфира, основываясь на внешнем облике световых и электрических явлений, не привёл к определённому результату. Строго говоря, мы могли бы вовсе исключить из нашего рассуждения понятие об эфире, так как мы фактически о нём ничего не знаем.
Существование электрических и магнитных явлений и их свойства представляют единственное достоверно известное.
Мы не можем себе представить возникновение упомянутых выше сил в пространстве, абсолютно ничего не содержащем; мы должны допустить существование вещества, которое наполняет пространство, и, благодаря свойствам которого возникают эти силы.
Такое гипотетическое вещество мы называем эфиром.
Ясно, что мы могли бы обойтись и без введения в науку понятия об эфире, раз мы об его свойствах ничего сказать не можем. После этих оговорок мы можем, не опасаясь недоразумений, говорить о деформациях и возмущениях в эфире, подразумевая то неизвестное, что в нём происходит при возникновении постоянных или переменных электрических сил.
Всякое возмущение в эфире распространяется в нём, то есть передаётся от одного места к другому с весьма большой скоростью, приблизительно равной:
или 300 тысяч километров в секунду.
Мы вывели, смотрите (17) стр. 9, формулу для скорости распространения поперечных возмущений (колебаний) в изотропной среде:
где d - плотность среды, е - упругость по направлению поперечных движений, т.е. модуль сдвига.
Мы имеем достаточное число фактов, указывающих, что возмущения распространяющиеся в эфире лучеобразно со скоростью данной в (1), имеют направление поперечное к лучу, а потому мы должны эту скорость выразить формулой (2), если только мы решаемся приложить к эфирной среде все те рассуждения и взгляды, на которых мы основывались, разбирая теоретический вопрос о лучеобразном рапространении поперечных движений в среде твёрдой, т.е. движений, невозможных в средах жидкой и газообразной, не обладающих сопротивлением к сдвигу. Сравнивая (1) и (2) и считая d весьма малым на основании соображений, которые будут указаны впоследствии, мы всё же должны считать упругость е эфире (модуль сдвига) весьма большой сравнительно с упругостью хотя бы стали. Если бы эфир обладал плотностью стали, его упругость должны была бы быть в 36х10 в 20 степени раз больше упругости стали.
Важная особенность эфира заключается в том, что движущаяся в нём обыкновенная материя не претерпевает с его стороны никакого сопротивления: движение планет и комет не дают никаких указаний на существования такого сопротивления.
Понятие об энергии, присущее всякому возмущению в эфире, приводит к представлению о массе, а следовательно и о плотности d эфира. Но так как сущность возмущений, как явлений механических, нам совершенно неизвестна, то и само понятие о плотности d эфира остаётся чисто гипотетическим.
Тем не менее, многие учёные, допуская существование этой величины, старались определить её численное значение.
Не может подлежать сомнению, что всякое движение в эфире есть проявление особенной формы или частного случая энергии, эквивалентной другим её формам и могущей из них произойти, или в одну из них преобразоваться. Так энергия видимого и невидимого (молекулярного) движения материи может перейти в энергию движения эфира и обратно.
Скорость v, определённая формулой (1), относится только к свободному эфиру, наполняющему так называемое пустое пространство. В эфире, распределённом внутри обыкновенной материи, скорость v иная, и притом она, за немногими исключениями, меньше, чем в свободном эфире.
Мы видели, что продольные колебания могут распространятся в материи газообразной, жидкой и твёрдой. Скорость распространения такого рода возмущений зависит, между прочим, от сжимаемости материи. Поперечные же возмущения возможны только в материи твёрдой.
В эфире, как было сказано, мы наблюдаем только поперечные возмущения, откуда мы должны заключить, что эфир по отношению к возможным обладает характером твёрдой материи. Но в последней возможны и продольные возмущения. Существуют ли таковые в эфире? Этот важный вопрос очевидно находится в тесной связи с вопросом о сжимаемости эфира. Нам неизвестно ни одно явление, которое указывало бы на существование продольных возмущений в эфире. Если таковые существуют, то их энергия должна быть ничтожно малою сравнительно с энергией возмущений поперечных. Это возможно в двух случаях: или эфир несжимаем, и скорость v распространения продольных возмущений бесконечно велика, или, наоборот, эфир совершенно сжимаем и скорость v бесконечно мала.
Green пришёл к выводу, что второй случай для эфира невозможен и что следовательно эфир несжимаем, приближаясь по своим свойствам к таким почти несжимаемым телам, как каучук и в особенности желатина. Однако, в 1888 году Лорд Кельвин открыл ошибку в вычислениях Грина и показал, что именно первый случай в эфире невозможен, и что, следовательно, скорость v распространения продольных возмущений в эфире безконечно мала, а сжимаемость эфира безконечно велика.
Лорд Кельвин указал и на аналог такого тела: это - пена, находящаяся в сосуде и не содержащая воздуха. Прилипание к стенкам сосуда, размеры которого могут быть произвольно велики, мешает самопроизвольному сжатию пены, в которой могут распространяться только поперечные колебания.
Многочисленные дальнейшие попытки выяснить внутреннее строение и свойства эфира, как сказано, не привели к научно обоснованному результату...».
Всё, цитата закончена. Если честно, до этого дня я и сам не знал многих интересных подробностей, о которых поведал в начале ХХ века профессор Орест Данилович Хвольсон.
Теперь после прочтения данного «Курса физики» знаю, и это ещё больше укрепляет меня в мысли, что открытие явления «поляризации света» и высказанная в 1816 году Огустом Френелем идея поперечности волн света вызвали буквально психическое помешательство в умах многих учёных.
«В обычном свете колебания происходят хаотично, во всех направлениях, перпендикулярных направлению луча. Но, пройдя через некоторые кристаллы, например исландский шпат или турмалин, свет приобретает особые свойства: волны в нём колеблются только в одной плоскости...»
Эта фантастическая идея Френеля побудила Максвелла выдвинуть другую фантастическую идею, что принцип электромагнитной индукции относится также и пустоте, заполненной эфиром, и что свет это колеблющиеся взаимосвязанные поля - магнитное и электрическое, колебания которых происходят в плоскостях, ортогональных направлению их распространения в пространстве.
Затем Герц, когда он открыл «электрические лучи», изготовив устройство, их излучающее, тоже стал убеждать всех с помощью своих графических рисунков, что радиоволны представляют собой именно те поперечные колебания в эфире, о которых рассказал Максвелл.
В итоге это психическое помешательство распространилось на ряд учёных, и они стали наделять эфир свойствами сверхтвёрдого тела, на двадцать порядков более упругого чем сталь! Ну а завершилось это небывалое умопомрачение ведущих мировых учёных «отменой» эфира с «его фантастическим сочетанием свойств».
Цитирую тот же «Курс физики» Хвольсона О.Д. за 1911 год:
Знаете, как на это коллективное сумасшествие учёных ответил в своё время знаменитый инженер Никола Тесла?
«Настоящее принадлежит им; будущее, на которое я работаю, принадлежит мне». - Никола Тесла.
У нас есть возможность прочесть любопытное интервью Теслы, которое он дал американскому журналисту 11 сентября 1932 года.
«...Считаю интересным сравнить мою систему, впервые описанную в бельгийском патенте 1897 года, с системой излучения волн Герца того же периода.
Существенные различия между ними будут наблюдаться с первого взгляда. Первый позволяет нам передавать энергию с высоким КПД на любое расстояние и имеет неоценимую ценность; последний способен к радиусу действия всего в несколько миль и бесполезен… В первом нет искровых зазоров и разрядов, и его эффективность чрезвычайно увеличена явлением резонанса. Как в передатчике, так и в приёмнике токи преобразуются и становятся более эффективными и подходящими для работы любого требуемого устройства. Моя система, если она правильно настроена, защищена от статических и других помех, и количество энергии, которая может быть через неё передана, в миллиарды раз больше, чем позволяет передать установка Герца...
Неправильное понимание моими критиками механизма, задействованного в беспроводной передаче, было причиной различных необоснованных заявлений, которые вводили общественность в заблуждение и причиняли вред и моему делу, и научно-техническому прогрессу. Постоянно помня о том, что передача электроэнергии через Землю во всех отношениях идентична передаче электроэнергии через прямой одиночный провод, можно получить чёткое понимание явлений и правильно судить о достоинствах новой схемы...»
Тесла также рассказал журналисту: «...Когда доктор Генрих Герц проводил свои эксперименты в период с 1887 по 1889 год, его целью была демонстрация теории, заключающейся в том, что среда, которая наполняет всё пространство, называется эфир, не обладает структурой, очень тонка, однако одновременно чрезвычайно прочна. Он добился определённых результатов, и весь мир признал их достоверным подтверждением этой всеми любимой теории, но в действительности его наблюдения оказались ошибочными.
За много лет до этого я установил, что такая среда (с таким сочетанием фантастических свойств - комментарий А.Б.) не может существовать, и мы должны принять точку зрения, которая заключается в том, что всё пространство заполнено газообразным веществом. Повторив эксперименты Герца с усовершенствованным и очень мощным оборудованием, я удостоверился в том, что он наблюдал не что иное, как эффект продольных волн в газообразной среде, то есть волны распространялись посредством сжатия и расширения. Эти волны напоминали звуковые волны воздуха, а не поперечные электромагнитные волны, как обычно предполагалось».
Тесла пытался начать с Герцем дискуссию, отмечая, что его эксперименты противоречили отточенным математическим результатам Герца. «Он выглядел разочарованным до такой степени, что я уже пожалел о своей поездке и с сожалением расстался с ним», - вспоминал Тесла. Тесла подчеркивал принципиальное отличие его представления от теории Герца: «Я показал, что универсальная среда является газообразным телом, в котором могут распространяться только продольные импульсы, создавая переменное сжатие и расширение, подобно тем, которые производятся звуковыми волнами в воздухе. Таким образом, беспроводный передатчик не производит волны Герца, которые являются мифом, но он производит звуковые волны в эфире , поведение которых похоже на поведение звуковых волн в воздухе, за исключением того, что огромная упругость и крайне малая плотность данной среды делает их скорость равной скорости света». Источник: Pioneer Radio Engineer Gives Views on Power», New York Herald Tribune, 11 сентября 1932 года.
Как видим, у Теслы было своё видение. При этом как инженер он не стремился объяснить учёным явление поляризации света и тех же радиоволн, в попытке объяснить которое многие физики доходили до сумасшествия, наделяя эфир невообразимыми фантастическими свойствами. В итоге, как мы уже знаем, ведущие учёные договорились того, что «...свет представляет собой нечто самодовлеющее, нечто распространяющееся через абсолютно, в буквальном смысле слова, пустое пространство, и может быть, состоящее из отдельных квантов».
А вот тут, по поводу новомодной идеи «квантов», посредством которых распространяются свет, тепло, радиоволны и рентгеновские лучи, и которые, как гласит «квантовая теория», при передаче колебаний разной частоты несут в себе разную энергию (открытие немецкого физика Макса Планка), я хочу указать на давно забытую гипотезу средневекового французского философа, математика, физика и физиолога Рене Декарта, того самого, который ещё в 1627 году объяснил феномен возникновения радуги на небе.
Кстати, Рене Декарт, будучи величайшим гением своего времени, был сторонником идеи эфира, и более того, он видел Космос наполненным вихрями эфира. Своё видение он изложил в том числе и в рисунках, которые дошли до нашего времени.
Предвосхищая почти на 300 лет квантовую теорию света, Декарт писал: «Природа цвета заключается в том, что частицы тонкой материи, передающей действие света, стремятся с большей силой вращаться (вокруг своей оси), чем двигаться по прямой линии. Таким образом, те, которые вращаются с гораздо большей силой (чем двигаются по прямой линии), дают красный цвет, а те, которые вращаются лишь немного сильнее (чем те, что дают красный цвет), дают жёлтый цвет…» (Рене Декарт. «Метеоры», глава VIII, с 333-334. Процитировано по книге Марио Льоцци «ИСТОРИЯ ФИЗИКИ», издательство «МИР», Москва, 1970, с. 117).
Вот в этом разном по скорости вращения частиц эфира вокруг своей оси (в зависимости от длины волны) вся суть так называемой «квантовой теории» и тайна явления под названием «поляризация света».
И ещё я считаю нужным заметить, что движение электрического поля по проводнику - это продольная волна, распространяющаяся со скоростью света. Как можно до сих пор этого не видеть, не понимаю.
Вот на рисунке, объясняющем знаменитый опыт Г.Х.Эрстеда 1820 года, изображено вокруг провода вихревое магнитное поле, а перпендикулярное ему электрическое поле проходит внутри провода и по его наружной поверхности, при этом направление его распространения со скоростью 300 тысяч км/сек совпадает с направлением тока (зелёная стрелка).
Таким образом, электрическое поле, выступающее для электронов в проводе как электродвижущая сила (ЭДС), когда оно порождает вокруг проводников вихревое магнитное поле, всегда представляет собой продольную волну.
Спрашивается, почему в теории Максвелла распространяющаяся в проводах продольная волна электрического поля (волна электрического давления или напряжения), стала вдруг поперечной волной в эфире?
На этом пока остановлюсь в своём повествовании...
3 апреля 2024 г. Мурманск. Антон Благин