Ether

In de natuurkunde, is de term ether veel verschillende dingen vallen op verschillende tijdstippen. De verschillende ethers door fysici als zijn "subtiele stoffen te scheiden van de materie en aan te bieden of te verzenden effecten tussen instanties". Deze verschillende effecten waren de banen van de planeten, de transmissie van de zwaartekracht, het licht transport, transport van de elektrische kracht, magnetische, en de elektromagnetische stroom, zelfs het ontstaan ​​van elektrische lading in sommige lichaam de oprichting van een afstotende kracht, rond het lichaam, het tegengaan van de zwaartekracht.

De theoretische studie van de lichtgevende ether was de gelegenheid om het begrip elasticiteit te ontwikkelen, heeft bijgedragen bieden enige experimentele resultaten door te overwegen licht als een golf uitgezonden door een ether als een fluïdum met verschillende eigenschappen. Dit medium, niet direct toegankelijk is voor experimenten, was ook een gelegenheid om te vergelijken met de inductieve en deductieve methoden.

Zodra de Maxwell vergelijkingen van James Clerk Maxwell vastgesteld, waren er meerdere pogingen om een ​​theorie van een ether die mechanische drager van deze elektromagnetische golven te formuleren, maar geen gebruik maken rekening te houden met alle eigenschappen van elektromagnetisme zelfs in de meest eenvoudige gevallen. Michelson en Morley experimenten op de optiek van bewegende lichamen geduwd om abstractie in dergelijke theorieën, en de verschijning van relativiteit maakte een einde aan al dit werk, degraderen vragen ether overwegingen begrippen bijzonder over de kwantumvacuüm schommelingen.

De ether in de Oudheid

Oorspronkelijk, Ether is een oer-god uit de Griekse mythologie, personifiëren de bovenste delen van de hemel en de helderheid; bleef het tot ons door de klassieke poëtische taal, die spreekt van ether aan een heldere hemel. De oorsprong van de term dateert uit de Pythagoras ocellus Lucanus ether:

Volgens André-Jean Festugière,

Lachanaud herinnert: ether is een variëteit van lucht voor Plato, een verscheidenheid van licht om Filips van Opus.

In Aristoteles, de ether is "vijfde ras" maar ook de "eerste lichaam".

Cicero voegt Aristoteles stelt dat "de ziel heeft zijn oorsprong" van deze vijfde element.

De stoïcijnse Cleanthes houdt ether om de soevereine God.

Recente Pythagoreeërs, in de Pythagoras memoires lijken drie ethers toegeven: 1) warm 2) koel en 3) de dichte, en twee soorten zielen: 1) een kern gemaakt van hete ether, intellect, en 2) een kern die uit een mengsel van twee ethers, warme en koude, stoom, de vegetatieve ziel.

We hebben zelfs gesproken over tot in de negentiende eeuw, toen de metafysici bijzonder nam het, maar de alchemisten en tovenaars.

Ether zwaartekracht pre-relativistische fysica

René Descartes uitgewerkt een mechanische wervels uit te leggen de beweging van de planeten is te wijten aan grote ether wervels het vullen van de ruimte en dragen ze en houd ze op hun pad. Dit kwalitatieve fysica was schoon om de beweging van de planeten mechanistische manier weerleggen van het bestaan ​​van het vacuüm te rechtvaardigen. Dezelfde ether moest direct licht uitzenden in de vorm van druk.

Na weerlegde de theorie van draaikolken van Descartes, Isaac Newton ontwikkelde zijn theorie van de universele zwaartekracht, waar de zwaartekracht onmiddellijk op elk van de afstanden door de ruimte, leeg of niet wordt overgedragen van het ene lichaam naar het andere.

Newton, hoewel tevreden over de effectiviteit van zijn theorie, was niet tevreden met deze situatie waarin een kracht door de leegte wordt overgedragen. Newton in een brief aan Richard Bentley in 1692: "Dat zwaartekracht aangeboren, inherent en essentieel voor materie, zodat een lichaam kan reageren op een ander op afstand door middel van vacuüm, zonder tussenkomst van iets anders, waarmee en waardoor hun optreden en kracht kan worden van de ene ooit aan de andere is voor mij een absurditeit dat ik geloof dat geen mens, met de mogelijkheid om competent redeneren filosofische kwesties, kan schuldig. "

Zo is in de Algemene Scholium van Boek III van de Principia, ontwierp hij een "soort van zeer subtiele gedachten dat dringt door alle vaste lichamen," toe te voegen dat "het met geweld, en de werking van deze geest het deeltje lichaam elkaar aantrekken ": een mechanische ether, de ruimte opvult en rechtvaardigt de overdracht van de zwaartekracht.

Deze ether is de bemiddelaar van de zwaartekracht, maar is niet ingediend en lijkt afgetrokken om de fysieke kenmerken en beginselen van de Principa. Newton stelde dat uitzicht vanuit theologische overwegingen, te zeggen dat de ruimte is de sensorium Dei, een soort zintuig van God, die het mogelijk maakt om de invloeden van een lichaam te zenden naar de andere. Deze ether is altijd een onderliggende aanname, niet betrokken bij de berekeningen, met de status geruststellende aanname over de consistentie van deze theorie geweest. Newton, dat ether was hetzelfde als doorvallend licht beschouwd te bestaan ​​uit deeltjes van verschillende grootten, overbrengen oscillaties ether welke kleuren gemaakt.

De lichtgevende ether in pre-relativistische fysica

Tot de komst van de relativiteitstheorie, natuurkundigen uitgewerkt theorieën van een lichtgevende ether: lichtverstrooiing medium beschouwd als een golf, de moeilijkheid is om een ​​coherente theorie waarin alle de opmerkingen op het licht te ontwikkelen en terwijl geen ervaring mogen de eigenschappen van de ether als vloeistof of fysieke omgeving identificeren.

René Descartes, Robert Hooke en Christian Huygens gespeculeerd dat, zoals geluid in lucht of golven op het oppervlak van een vloeibaar medium, wordt het licht vermeerderd in een vloeistof: ether. De ether, subtiel, dat wil zeggen detecteerbaar omdat elk lichaam hindert, moest het heelal vullen, omdat het sterrenlicht ons bereikt.

Newton beschouwd als een ether te voldoen aan de sterke beperkingen van het vervoer van de zwaartekracht: onderwezen te worden onderworpen aan dezelfde principes als gewone materie, werd hij begiftigd met een actieve rol vergeleken met Gods ingrijpen op de natuurlijke wereld. Dit ether wordt soms vergeleken met vuur Hermann Boerhaave, in het begin van de achttiende eeuw, onweegbaar stof het invoeren van de ruimte en het lichaam, en met een tegengestelde afstoting in aantrekkingskracht van lichamen.

In de achttiende eeuw werden ontwikkeld theorieën van subtiele ether, rapportage over de elektrische en magnetische verschijnselen, optica, maar ook warmte en chemie, vaak met modellen zoals die van Newton en Boerhaave. Benjamin Franklin legde de elektrificatie en de elektrische ontlading van het lichaam door de aanwezigheid van een ether samengestelde deeltjes aangetrokken door het lichaam, maar afstotende hen. John Canton, ether was de lucht zelf. Voor André-Marie Ampère, universele onweegbaar ether en bestaat uit twee electricities van tegengestelde tekens legde de ponderomotive kracht tussen elektrische circuits.

In 1801, Thomas Young ontwikkelde de interpretatie van licht als trillingen van een ether om rekening te houden met verschijnselen in verband met diffractie met de inmenging van de golven. Maar zijn model niet goed zijn voor polarisatie en dit onweegbaar ether niet trekken de belangstelling van wetenschappers op het moment dat veel eigenschappen werden verklaard door de krachten van de attracties tussen deeltjes van de materie. Pierre-Simon Laplace de hypothese een ether genaamd calorische en het produceren van een afstotende kracht tussen de deeltjes van de materie, en dat mogen de corpusculaire theorie van coherent licht te maken met de dubbele breking Huygens.

Sinds 1830, Augustin Fresnel theorie, volgens welke het licht een golving van een ether, is duidelijk: polarisatie reflecteren, dat de theorie van Young kon maken, moest hij het overwegen ether zo sterk en elastisch. Dit model mag aantal onverwachte effecten. Het onderzoek van vaste en elastische ethers, waarvan de trillingen licht, zal een onderzoeksthema tot het einde van de negentiende eeuw. Augustin Louis Cauchy student elasticiteit vond een uitdrukking van de shear wave voortplantingssnelheid en James MacCullagh trekt de wetten van de optica, kristallijn een Lagrange functie ether. Het aantal hypothesen ether stijgingen in de hoop op het bereiken van een overeenkomst tussen de waargenomen eigenschappen van lichtgolven en die vermoedelijk verspreid door een elastisch vast.

Deze elastisch lichaam had vreemde eigenschappen: ze moet een nagenoeg oneindige stijfheid voor het overdragen van het licht van verre sterren te zijn, terwijl het geen weerstand tegen de beweging van stoffelijke objecten. George Gabriel Stokes bleek dat het voldoende was voor het was dat de ether heeft een lage viscositeit om hen te laten het lichaam langzaam over te steken, en dus vond de gedeeltelijke meevoering coëfficiënt ether door de insluitingslichamen had Fresnel reeds voorgesteld om de aberratie te verklaren. In 1851 geverifieerd Hippolyte Fizeau experimenteel de waarde van deze coëfficiënt voor het verplaatsen van water.

Hermann Helmholtz en William Thomson, tekenen magnetisme, voorgesteld ethers begiftigd met roterende bewegingen. Voor zijn werk verenigen van elektriciteit en magnetisme, James Clerk Maxwell leunde op het idee van het krachtenveld te wijten aan Michael Faraday naar deze gebieden te elimineren van het concept van de actie op een afstand. Field of krachtlijnen is een soort ruimtelijke verdeling van de invloed van een lichaam, in afwachting van de aanwezigheid van een extra lichaam beïnvloeden en wijziging eindige snelheid; zonder materiële ether aanname op de voltooiing van de geometrische ruimte en met dit gebied. Maxwell stelde toen voor een model dat hij wilde ether verenigbaar met zijn theorie van het elektromagnetisme, met inbegrip van de elektromagnetische golven die hij in zijn vergelijkingen had gemarkeerd en hij geïdentificeerd aan de hand: deze ether was samengesteld uit " moleculaire draaikolken omgeven freewheel, wiens beweging was vergelijkbaar met elektrische stroom. '

George Francis Fitzgerald, vergelijken ethers Maxwell en MacCullagh in liet analogieën en Affina eigenschappen, waardoor ether Maxwell een serieuze concurrent van de lichtgevende ether solide en elastisch. Heinrich Hertz experimenten bevestigden dat elektromagnetische golven van Maxwell zijn vergelijkbaar in vele manieren om lichtgolven, en dus consolideren vertrouwen ether Maxwell, maar hij was nooit goed genoeg om rekening te houden voor alle eigenschappen van de optica en elektromagnetisme, "ondanks de aanzienlijke inspanningen van de geleerden."

In 1887, het resultaat van het Michelson-Morley op de optiek van bewegende lichamen, tegengesproken de prognoses van alle theorieën van de ether. Antoon Lorentz en Joseph Larmor, ieder op zijn eigen manier, geprobeerd meer abstracte theorieën van de ether te ontwerpen om rekening te houden met deze resultaten. In het begin van de twintigste eeuw werden natuurkundigen verdeelde meningen, een aantal vraagtekens bij het bestaan ​​van de ether, de andere zijn veel meer zeker van zijn werkelijkheid.

Henri Poincaré, Wetenschap en Hypothese

In 1905, Albert Einstein voorgesteld zijn relativiteitstheorie, waar ether afwezig is en waar de snelheid van het licht is hetzelfde voor alle traagheidsreferentieplatform, waarin staat dat er geen reden was van het concept in de fysica ether.

De ether na 1905

Einstein posities

Het ontwerp en de perceptie van de ether, na 1905, werden sterk beïnvloed door het werk van Albert Einstein over relativiteitstheorie, beperkt in 1905 en het algemeen in 1916. Vervolgens heeft de perceptie van de ether Einstein blijft evolueren met zijn werk op het grote eenmaking van het veld.

1905: Einstein ontkent het bestaan ​​van de ether

Vóór de publicatie van zijn eerste werk, Einstein bestudeerden de theorie van Lorentz ether, via de boeken van Paul Drude, waaraan hij geeft bijzondere aandacht. Deze lichtgevende ether blijft absolute rust en is een voorkeurs frame waarin elektromagnetische verschijnselen plaatsvinden, en waarin licht een constante snelheid. Binnenkort verwerpt hij het concept van de preferentiële maatstaf, omdat het van oordeel is dat een onaanvaardbare asymmetrie tussen de wetten van de mechanica, die niet afhankelijk is van een repository, en de theorie van elektromagnetisme geïntroduceerd.

In 1905, Einstein voorgesteld relativiteitstheorie stelt dat de totale gelijkwaardigheid van de wetten van de fysica, met inbegrip van elektromagnetische, ongeacht de repository. Dit impliceert de constantheid van de lichtsnelheid, ongeacht de repository en maakt object zonder begrip ether. Vanaf dat moment, en tot 1916, Einstein zal geen werkelijkheid het begrip ether ontkennen. Maar het is moeilijk om natuurkundigen van de tijd het gebrek aan ether, vooral Lorentz die nooit overtuigd zal overtuigen. Volgens Kostro is het Lorentz Einstein aandringen dat leidt tot een nieuwe positie van 1916. Ondertussen, geconfronteerd met de oppositie, probeerde hij in 1909 aan de afwezigheid van ether te rechtvaardigen door een nieuw argument te maken een golf-deeltje dualiteit van licht dat hij een verbetering van de theorie heeft voorgesteld: voor hem, zijn het licht energie en impuls door een autonome quantum uitgevoerd, die geen steun nodig heeft, noch ether

In 1913, ontwikkelde Einstein de algemene relativiteitstheorie. Ten eerste is het in theorie meer redenen ether volledig te laten vallen. Inderdaad, de metrische tensor die in theorie het zwaartekrachtsveld strikt onafhankelijk van ruimte en tijdsvariabelen geïndexeerd door het koppel. Volgens Einstein, in een brief aan Ernst Mach, en de totale willekeur waarmee de variabelen van ruimte en tijd worden gekozen "het absurd om de fysieke attributen om ruimte toeschrijven wordt" "Space blijft de laatste werkelijkheid blijft. " De vormgeving van de ether van Lorentz, zoals door Drude, speciaal bedoeld om de fysische eigenschappen en daarom enkele "reality" naar de ruimte toe te wijzen. Einstein oorzaak ether daarom wordt gehoord.

1916: Einstein erkent het bestaan ​​van enige vorm van ether

Echter, deze positie veranderen van 1916, onder invloed van een briefwisseling met Lorentz en polemieken met de Duitse natuurkundige Philipp Lenard. In juni 1916, Lorentz een lange brief aan Einstein waarin hij feliciteerde hem op de ontdekking van de algemene relativiteitstheorie, waarin hij toont veel enthousiasme en probeert aan te tonen dat deze theorie kan worden gebracht met het concept van de stationaire ether.

Einstein geeft snel een zeer gedetailleerd antwoord op de Lorentz argumenten die voor het eerst is de mogelijkheid om een ​​nieuw concept ether herkent. Echter, het sterk verwerpt de stationaire karakter ether verdedigd door Lorentz, dat is aan het ontwerp van een stijve medium dat zijn eigen repository waarin het in rust heeft te zeggen, omdat het in strijd is met het principe van de relativiteit . Echter, het geeft de mogelijkheid van een ether, dat is niet een medium met een staat van beweging en dus niet in strijd met het principe van de relativiteit. Deze "nieuwe ether" zou een aandoening die de beweging van fysieke objecten, waarvan het gedrag wordt beschreven door de metrische tensor zou te bepalen. Maar Einstein niet deze ideeën te overwegen en volwassen genoeg iets over deze "nieuwe ether" voor meer dan twee jaar niet publiceren.

In juli 1917, Lenard publiceerde een artikel relativiteit principe, Ether, zwaartekracht, waar hij probeert aan te tonen dat de theorie van de algemene relativiteitstheorie het concept van de ether is gerecycled door de naam van de "ruimte", en dat deze theorie niet te houden zonder de begrip ether. In reactie op dit artikel, in november 1918 Einstein publiceerde zijn eerste artikel waarin hij zijn nieuwe posities op de ether: Dialoog over de aanklacht tegen de relativiteitstheorie. In dit antwoord, verleent Lenard dat de theorie van de algemene relativiteit impliceert de toekenning van de fysische eigenschappen van de ruimte. Echter, het ontkent dat dit betekent een terugkeer naar de Lorentz ether, met een bepaalde staat van beweging.

Hermann Weyl in 1922 samen te vatten het fundamentele verschil tussen de "nieuwe ether 'Einstein en ether verdedigd door Lenard, en hoe de' ether 'van de algemene relativiteitstheorie is niet de ether van Lorentz:" De oude ether lichttheorie een aanmerkelijk medium, een driedimensionaal continuüm elk punt P op elk moment t is een positie p van de gedefinieerde ruimte; te kunnen onderscheiden en veranderingen in de ruimte bewaken vanaf een bepaald punt van de ether tijd is fundamenteel "," de ether is nu en altijd stijf en wordt niet beïnvloed door de materie. " De ether van algemene relativiteit is een medium, maar niet aanzienlijk en hebben geen "punten", die de beweging in de ruimte kunnen volgen. Het zal de ruimte van een "gebied van de staten", het hebben van een fysieke realiteit, de interactie met het materiaal en worden beïnvloed door deze te voorzien.

1920: De 'nieuwe ether', de toespraak van Leiden

Het is niet genoeg om de gewelddadige anti-Einstein-campagne, onder leiding met name door Lenard en Ernst Gehrcke, die zijn hoogtepunt in het jaar 1920. Verre van sussen critici tegen de algemene relativiteitstheorie en het beginsel van de relativiteit bereikt kalmeren, het feit Einstein te accepteren enige vorm van ether lijkt koren geven aan zijn tegenstanders. Gedreven door deze aanvallen en aangemoedigd door Lorentz, Einstein besloot officieel te communiceren over zijn 'nieuwe ether', tijdens zijn inaugurele rede aan de Universiteit Leiden 17 oktober 1920, getiteld Ether en de relativiteitstheorie, die is zijn eerste grote werk over de ether.

In dat spraak, Einstein begon met het uitleggen van de historische redenen die natuurkundigen tot het bestaan ​​van de ether, waarin hij zei twee in getal voorstellen: het probleem van werking op afstand en de ontdekking van golf eigenschappen van licht. Het probleem van de actie op afstand verscheen met de theorie van de zwaartekracht van Newton, waar de vraag onvermijdelijk rijst of de aantrekkingskrachten verspreid direct en op afstand, zonder transport medium, of omgekeerd dicht stap door een medium. De tweede hypothese houdt in het bestaan ​​van de ether.

Anderzijds, de ontwikkeling van de theorie van elektromagnetisme, Maxwell en Lorentz, leidt ook tot het bestaan ​​van een ether voorstellen, maar geen mechanische model bewijst overeenstemming met ervaring. Einstein beschrijft dan het werk van de Lorentz op de ether, een van de weinige theorieën ether compatibel met ervaring. In deze theorie de ether zonder enige mechanische eigenschappen en aanwezig zowel in de materie en in vacuüm, een eenvoudige ondersteuning van de elektromagnetische golven. Van haar kant, wordt het materiaal ontdaan van elektromagnetische pand, met een rol te spelen in het elektromagnetisme alleen dat fijnstof kan een elektrische lading, die de enigen te verplaatsen zijn te hebben. Maar Einstein opgemerkt dat Lorentz ether lichaam van een mechanisch bezit, behalve een: zijn immobiliteit.

Einstein, in het tweede deel van de toespraak, terwijl blijkt dat de speciale relativiteitstheorie het verwijdert mechanische eigenschappen van de ether, eindigend in zijn beweging geïnitieerd door Lorentz. Volgens deze theorie, de wetten van de natuurkunde zijn hetzelfde in alle repositories en translationeel rechtlijnige uniform met elkaar. Er is dan geen fysieke reden om een ​​bepaald depot onderscheiden waarbij de ether stilstaat verschaffen asymmetrie gerechtvaardigd of gedetecteerd door enige fysieke ervaring. Maar Einstein geeft toe dat hij ten onrechte uit de afwezigheid van de ether was:

"Maar voorzichtig reflectie leert ons echter dat het principe van de relativiteit betekent niet dat alle bestaan ​​met ether ontkennen. We kunnen het bestaan ​​van een ether toe te laten; Alleen moeten we afzien van een staat van beweging toe te wijzen, dat wil zeggen dat we de laatste mechanische eigenschap die Lorentz liet hem moeten negeren. "

Einstein dan legt, in het derde deel van de toespraak, dat het idee van een ether kan terugkeren naar de fysische eigenschappen tot de ruimte, en de ruimte toe te wijzen - ook verstoken van de materie - niet kan worden beschouwd als echt leeg. Daarbij verwijzend naar het voorbeeld van het principe van Mach, dat de traagheidskrachten zoals de centrifugaalkracht naar afgelegen massa attributen stelt zij de noodzaak van een medium voor de gravitationele interactie van deze verre massa's uitzenden, de nadruk te leggen een wezenlijk verschil dit medium met alle ether gedacht tot nu toe:

"Deze opvatting van een ether, die Mach benadering leidt verschilt een wezenlijk aspect van Newtons ether, Fresnel en Lorentz. De ether Mach niet alleen voorwaarden van het gedrag van de inerte massa, maar is geconditioneerd met betrekking tot de toestand van hen. "

In het laatste deel van de toespraak, Einstein legt uit hoe deze ideeën Mach geholpen leiden tot de algemene relativiteitstheorie en hoe het begrip ether kan deze laatste theorie veranderen. Het beschrijft ook de relatie van deze ether met de zwaartekracht en elektromagnetische interacties. De toestand van de relativistische ether wordt volledig bepaald op elk punt van de lokale interactie met de materie, en met de direct aangrenzende punten van de ether, volgens het principe van de lokaliteit, lieve Einstein. De toestand van de Lorentz ether daarentegen wordt alleen gedefinieerd door zichzelf en - bij afwezigheid van elektromagnetische veld - overal hetzelfde is.

Einstein dringt erop aan dat men niet kan voorstellen dat een gebied in de ruimte zonder zwaartekracht potentieel, want het is dit potentieel die ter plaatse bepaalt de metric van alle regio's van de ruimte volgens de algemene relativiteitstheorie. Daarentegen kan Einstein, een gebied van de ruimte zijn ontworpen ontbloot van elke elektromagnetisch veld en elektromagnetische handhaaft derhalve een secundair relatie en niet de fundamentele ether zover de deeltjes materiaal dat de relativistische ether invloed beschouwd verdichtingen van het elektromagnetische veld.

Einstein besloot zijn presentatie over ether door de volgende samenvatting:

"We kunnen als volgt samengevat: volgens de algemene relativiteitstheorie is ruimte voorzien van fysische eigenschappen, en in die zin is er dus een ether. Volgens de theorie van de algemene relativiteitstheorie, ruimte zonder ether is ondenkbaar, omdat in een dergelijke ruimte er niet zou alleen geen voortplanting van het licht, maar ook geen mogelijkheid van het bestaan ​​van een ruimte en een standaard tijd of zijn daarom voor ruimte-tijd intervallen in de fysieke zin. Echter, de ether niet ontworpen zolang de kwaliteiten van ponderabele media en gevormd als gedeelten met een traject in de tijd. Het idee van beweging kan niet worden toegepast op hem. "

De ether in de hedendaagse fysica

In de eenentwintigste eeuw, onthutsende ontdekkingen over de eigenschappen of leeg zijn vermeende kenmerken griezelig doet denken aan de mysterieuze eigenschappen van de ether. Maar natuurkundigen benadrukken dat hoewel dit niet terug naar pre-1905 aannames.