2007 Scholen Wikipedia Selectie. Gerelateerde onderwerpen: Ruimte (Astronomie)

In de late 19e eeuw was lichtgevende aether (“lichtdragende aether”) de term die werd gebruikt om een medium voor de voortplanting van licht te beschrijven. Latere theorieën, waaronder de speciale relativiteit, werden geformuleerd zonder het etherconcept, en vandaag de dag wordt de ether beschouwd als een achterhaalde wetenschappelijke theorie.

Het woord “ether” komt via het Latijn van het Griekse αἰθήρ, van een wortel die “aansteken/branden/schijnen” betekent, waarmee de substantie werd aangeduid waarvan in de oudheid werd gedacht dat die de bovenste regionen van de ruimte vulde, voorbij de wolken.

De geschiedenis van licht en aether

Isaac Newton ging ervan uit dat licht uit talrijke kleine deeltjes bestond, om eigenschappen te verklaren zoals het vermogen zich in rechte lijnen voort te bewegen en door oppervlakken te worden weerkaatst. Deze theorie had zo zijn problemen; hoewel zij de weerkaatsing goed verklaarde, was de verklaring van breking en diffractie minder aangenaam. Om breking te verklaren werd in Newtons Opticks (1704) een “etherisch medium” verondersteld dat trillingen uitzendt die sneller zijn dan het licht, waardoor het licht (wanneer het wordt ingehaald) in “vlagen van gemakkelijke reflexie en gemakkelijke transmissie” wordt gebracht (waardoor breking en diffractie worden veroorzaakt). Newton geloofde dat deze trillingen verband hielden met zaken als warmtestraling, en zei:

Wordt de warmte van de warme kamer niet door het vacuüm getransporteerd door de trillingen van een veel subtieler medium dan lucht, dat nadat de lucht eruit is getrokken in het vacuüm blijft? En is dit medium niet hetzelfde als het medium waardoor licht wordt gebroken en gereflecteerd, en door wiens trillingen licht warmte overbrengt op lichamen, en in staat wordt gesteld tot gemakkelijke Reflexie en gemakkelijke Transmissie?

Het moderne inzicht is natuurlijk dat warmtestraling licht is, maar Newton beschouwde ze als twee verschillende fenomenen (hij geloofde dat warmtetrillingen worden opgewekt “wanneer een lichtstraal op het oppervlak van een pellucide lichaam valt”). Hij schreef dat “ik niet weet wat deze Aether is”, maar dat als het uit deeltjes bestaat, deze “buitengewoon veel kleiner moeten zijn dan die van Lucht, of zelfs dan die van Licht: De buitengewoon kleinheid van zijn deeltjes kan bijdragen tot de grootheid van de kracht waarmee die deeltjes zich van elkaar kunnen verwijderen, en daardoor dat medium buitengewoon zeldzamer en elastischer maken dan Lucht, en bijgevolg buitengewoon minder in staat om de bewegingen van projectielen te weerstaan, en buitengewoon meer in staat om op grove lichamen te drukken, door te trachten zichzelf uit te breiden.”

Christiaan Huygens, vóór Newton, had gehypotheseerd dat licht zelf een golf was die zich voortplantte door een Aether, maar Newton verwierp dit idee. De belangrijkste reden voor zijn afwijzing kwam voort uit het feit dat beide mannen zich blijkbaar alleen konden voorstellen dat licht een longitudinale golf was, zoals geluid en andere mechanische golven in gassen en vloeistoffen. Longitudinale golven hebben echter noodzakelijkerwijs slechts één vorm voor een gegeven voortplantingsrichting, in plaats van twee polarisaties zoals bij een transversale golf, en daarom konden zij het verschijnsel van birefringentie (waarbij twee polarisaties van licht verschillend worden gebroken door een kristal) niet verklaren. In plaats daarvan gaf Newton er de voorkeur aan zich niet-sferische lichtdeeltjes (of “corpuskels”) voor te stellen met verschillende “zijden” die aanleiding geven tot birefringentie. Een andere reden waarom Newton licht als golven in een medium afwees, was omdat zo’n medium zich overal in de ruimte zou moeten uitstrekken, en daardoor “de bewegingen van die grote lichamen” (de planeten en kometen) zou “verstoren en vertragen” en dus “zoals het van geen nut is, en de Werking van de Natuur belemmert, en haar doet verkommeren, zo is er geen bewijs voor zijn bestaan, en daarom moet het worden afgewezen.”

In 1720 voerde James Bradley een serie experimenten uit om te proberen stellaire parallax te meten. Hoewel hij er niet in slaagde een parallax te ontdekken (en daarmee een ondergrens te stellen aan de afstand tot sterren), ontdekte hij een ander effect, stellaire aberratie, een effect dat niet van de positie afhangt (zoals bij parallax), maar van de snelheid. Hij merkte op dat de schijnbare positie van de ster veranderde naarmate de aarde om haar baan bewoog. Bradley verklaarde dit effect in de context van Newtons corpusculaire lichttheorie, door aan te tonen dat de aberratiehoek werd gegeven door eenvoudige vectoroptelling van de omloopsnelheid van de Aarde en de snelheid van de lichtkorrels (net zoals verticaal vallende regendruppels een bewegend voorwerp onder een hoek treffen). Met de snelheid van de aarde en de aberratiehoek kon hij de snelheid van het licht schatten. Het verklaren van stellaire aberratie in de context van een op ether gebaseerde theorie van licht werd als problematischer beschouwd, omdat het vereist dat de ether stationair is, zelfs als de aarde er doorheen beweegt – precies het probleem dat Newton er in de eerste plaats toe bracht een golfmodel te verwerpen.

Een eeuw later echter bliezen Young en Fresnel de golftheorie van het licht nieuw leven in toen zij erop wezen dat licht een transversale golf zou kunnen zijn in plaats van een longitudinale golf – de polarisatie van een transversale golf (zoals Newtons “kanten” van het licht) zou de birefringentie kunnen verklaren, en in het kielzog van een reeks experimenten met diffractie werd het deeltjesmodel van Newton uiteindelijk losgelaten. Natuurkundigen gingen er echter nog steeds van uit dat lichtgolven, net als mechanische golven, een medium nodig hadden voor hun voortplanting, en dus Huygens’ idee van een aether “gas” dat de hele ruimte doordringt nodig hadden.

Een transversale golf vereiste echter blijkbaar dat het voortplantende medium zich gedroeg als een vaste stof, in tegenstelling tot een gas of vloeistof. Het idee van een vaste stof die niet interageert met andere materie leek een beetje vreemd, en Augustin-Louis Cauchy suggereerde dat er misschien sprake was van een soort “slepen”, of “entrainment”, maar dit maakte de aberratiemetingen moeilijk te begrijpen. Hij suggereerde ook dat de afwezigheid van longitudinale golven suggereerde dat de aether een negatieve samendrukbaarheid had; maar George Green wees erop dat een dergelijke vloeistof onstabiel zou zijn. George Gabriel Stokes werd een voorvechter van de entrainment-interpretatie en ontwikkelde een model waarin de aether (naar analogie van dennenpek) stijf zou zijn bij zeer hoge frequenties en vloeibaar bij lagere snelheden. Zo zou de aarde er tamelijk vrij doorheen kunnen bewegen, maar het zou stijf genoeg zijn om licht te ondersteunen.

Later toonden de vergelijkingen van Maxwell aan dat licht een elektromagnetische golf is. De vergelijkingen van Maxwell vereisten dat alle elektromagnetische golven in vacuüm zich voortplanten met een vaste snelheid, c. Aangezien dit in de Newtoniaanse natuurkunde slechts in één referentiekader kan gebeuren (zie Galileï-Newtoniaanse relativiteit), werd de aether verondersteld als het absolute en unieke referentiekader waarin de vergelijkingen van Maxwell gelden. Dat wil zeggen, de aether moet universeel “stil” zijn, anders zou c van plaats tot plaats verschillen. Maxwell zelf stelde verschillende mechanische modellen van de aether voor, gebaseerd op wielen en tandwielen, en George FitzGerald bouwde zelfs een werkend model van een van deze modellen. Deze modellen waren niet-triviaal, vooral omdat zij moesten stroken met het feit dat de elektromagnetische golven transversaal zijn, maar nooit longitudinaal.

Nog steeds magischer werden de mechanische eigenschappen van de aether: het moest een vloeistof zijn om de ruimte te vullen, maar een die miljoenen malen stijver was dan staal om de hoge frequenties van lichtgolven te ondersteunen. Het moest ook massaloos zijn en zonder viscositeit, anders zou het de banen van planeten zichtbaar beïnvloeden. Bovendien moest het volkomen doorzichtig zijn, niet-dispersief, niet-samendrukbaar, en continu op zeer kleine schaal.

De wetenschappers van nu waren zich bewust van de problemen, maar de aether-theorie was inmiddels zo verankerd in de natuurkundige wetten, dat men er gewoon van uitging dat hij bestond. In 1908 hield Oliver Lodge namens Lord Rayleigh een toespraak voor het Royal Institution over dit onderwerp, waarin hij de fysische eigenschappen schetste en vervolgens probeerde redenen aan te dragen waarom deze niet onmogelijk waren. Toch was hij zich ook bewust van de kritiek, en citeerde Lord Salisbury die zei dat “aether weinig meer is dan een nominatief geval van het werkwoord “golven””. Anderen bekritiseerden het als een “Engelse uitvinding”, hoewel Rayleigh hen gekscherend corrigeerde door te stellen dat het eigenlijk een uitvinding was van het Royal Institution.

In het begin van de 20e eeuw zat de aether theorie in de problemen: Aan het eind van de negentiende eeuw was een reeks steeds ingewikkelder experimenten uitgevoerd om de beweging van de aarde door de ether te detecteren, en die waren niet geslaagd. Een reeks van voorgestelde aether-sleep theorieën kon het nulresultaat verklaren, maar deze waren complexer, en neigden ertoe willekeurig ogende coëfficiënten en natuurkundige veronderstellingen te gebruiken. Lorentz en Fitzgerald boden een elegantere oplossing voor hoe de beweging van een absolute aether onwaarneembaar kon zijn (lengtecontractie), maar als hun vergelijkingen juist waren, kon de nieuwe speciale relativiteitstheorie (1905) dezelfde wiskunde genereren zonder ook maar naar een aether te verwijzen.

Aether en klassieke mechanica

Het belangrijkste probleem met de aether-hypothese ontstond door het naast elkaar bestaan van de twee gevestigde theorieën van de Newtoniaanse dynamica en het elektromagnetisme van Maxwell. Onder een Galileï-transformatie zijn de vergelijkingen van de Newtoniaanse dynamica invariant, terwijl die van het elektromagnetisme dat niet zijn. In principe betekent dit dat, hoewel de fysica in niet-versnelde experimenten dezelfde zou moeten blijven, licht niet dezelfde regels zou volgen omdat het zich verplaatst in het universele “aetherframe”. Een of ander effect dat door dit verschil wordt veroorzaakt zou detecteerbaar moeten zijn.

Een eenvoudig voorbeeld betreft het model waarop de aether oorspronkelijk was gebouwd: geluid. De voortplantingssnelheid van mechanische golven, de geluidssnelheid, wordt bepaald door de mechanische eigenschappen van het medium. Als men zich bijvoorbeeld in een vliegtuig bevindt, kan men nog steeds een gesprek voeren met de persoon naast u omdat het geluid van uw woorden met de lucht in het vliegtuig meereist. Dit effect is fundamenteel voor de gehele Newtoniaanse dynamica, die zegt dat alles, van geluid tot de baan van een geworpen honkbal, in het vliegtuig hetzelfde moet blijven als wanneer men “stil” op de aarde zit. Dit is de basis van de Galileï-transformatie, en het begrip “referentiekader”.

Maar hetzelfde gold niet voor licht. De wiskunde van Maxwell eiste een enkele, universele snelheid voor de voortplanting van licht, niet gebaseerd op plaatselijke omstandigheden, maar op twee gemeten eigenschappen waarvan werd aangenomen dat ze in het hele heelal gelijk waren. Als deze getallen zouden veranderen, zouden er merkbare effecten zijn aan de hemel; sterren in verschillende richtingen zouden bijvoorbeeld verschillende kleuren hebben. Zeker zouden ze constant blijven binnen een klein volume, in het vliegtuig in ons voorbeeld bijvoorbeeld, wat impliceert dat licht het vliegtuig (of de Aarde) niet zou “volgen” op een manier die vergelijkbaar is met geluid. Ook zou licht niet van “medium” kunnen veranderen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van de atmosfeer in de buurt van de Aarde. Het was al aangetoond dat als dit zo zou zijn, de lucht in verschillende richtingen gekleurd zou zijn als het licht zich bewoog van het stilstaande medium van de aether naar het bewegende medium van de aardatmosfeer, waardoor diffractie zou ontstaan.

Dus zou er op elk punt één speciaal coördinatenstelsel moeten zijn, “in rust ten opzichte van de aether”. Maxwell merkte eind jaren 1870 op dat het waarnemen van beweging ten opzichte van deze ether gemakkelijk genoeg zou moeten zijn – licht dat “mee” reist met de beweging van de aarde zou een andere snelheid hebben dan licht dat “achteruit” reist, omdat zij beiden tegen de onbeweeglijke ether in bewegen. Zelfs als de ether een universele stroming zou hebben, dan nog zouden veranderingen in de positie gedurende de dag/nacht-cyclus, of gedurende de seizoenen, het mogelijk moeten maken de “drift” te detecteren.

Experimenten

Er zijn aan het eind van de negentiende eeuw talloze experimenten uitgevoerd om dit “etherwind”-effect te testen, maar de meeste waren betwistbaar vanwege de geringe nauwkeurigheid. Metingen van de voortplantingssnelheid waren zo onnauwkeurig dat het vergelijken van twee snelheden om een verschil te zoeken in wezen onmogelijk was.

Het beroemde Michelson-Morley experiment vergeleek in plaats daarvan het bronlicht met zichzelf nadat het in verschillende richtingen was gezonden, op zoek naar veranderingen in fase op een manier die met zeer grote nauwkeurigheid kon worden gemeten. De publicatie van hun resultaat in 1887, het nulresultaat, was het eerste duidelijke bewijs dat er iets ernstig mis was met het concept van de “absolute aether”. Een reeks experimenten met vergelijkbare maar steeds geavanceerdere apparatuur leverden ook allemaal het nulresultaat op. Een conceptueel verschillend experiment dat ook probeerde de beweging van de aether te detecteren was het Trouton-Noble experiment van 1903, dat net als Michelson-Morley een nulresultaat opleverde.

Het is belangrijk om te begrijpen wat “nulresultaat” in deze context betekent. Het betekent niet dat er geen beweging is waargenomen; het betekent veeleer dat de resultaten van het experiment niet verenigbaar waren met de veronderstellingen die werden gebruikt om het experiment op te zetten. In dit geval toonde het MM-experiment een kleine positieve snelheid aan die een beweging van het franjespatroon veroorzaakte van ongeveer 0,01 franje; maar het was te klein om het verwachte aetherwind-effect aan te tonen ten gevolge van de (seizoensafhankelijke) snelheid van de aarde, waarvoor een verschuiving van 0,4 franje nodig zou zijn geweest, en de fout was klein genoeg dat de waarde inderdaad nul kan zijn geweest. Modernere experimenten hebben sindsdien de mogelijke waarde teruggebracht tot een getal zeer dicht bij nul, ongeveer 10-15.

Deze “aether-wind” experimenten leidden tot het opgeven ervan door sommige wetenschappers, en tot een vlaag van pogingen om de aether te “redden” door er steeds complexere eigenschappen aan toe te kennen door anderen. Van bijzonder belang was de mogelijkheid van “aether entrainment” of “aether drag”, die de grootte van de meting zou verlagen, misschien voldoende om de MMX resultaten te verklaren. Maar, zoals eerder opgemerkt, had het slepen van de aether al zijn eigen problemen, met name aberratie. Een meer directe meting werd gedaan in het Hamar-experiment, waarbij een compleet MM-experiment werd uitgevoerd met een van de “poten” tussen twee massieve loden blokken geplaatst. Als de aether door massa werd meegesleept, dan zou dit experiment in staat zijn geweest de door het lood veroorzaakte weerstand waar te nemen, maar ook hier werd een nulresultaat gevonden. Vergelijkbare experimenten van Hoek plaatsten één been in een zwaar vat met water. De theorie werd opnieuw aangepast, ditmaal om te suggereren dat de entrainment alleen werkte voor zeer grote massa’s of massa’s met grote magnetische velden. Ook dit bleek onjuist te zijn toen Oliver Joseph Lodge een dergelijk effect rond andere planeten constateerde.

Een andere, geheel andere, poging om de “absolute” aether te redden werd gedaan in de Lorentz-Fitzgerald contractie-hypothese, die stelde dat alles werd beïnvloed door het reizen door de aether. In deze theorie was de reden dat het Michelson-Morley experiment “mislukte”, dat het in lengte kromp in de richting van de reis. Dat wil zeggen, het licht werd op de “natuurlijke” manier beïnvloed door zijn reis door de ether, zoals voorspeld, maar het experiment zelf werd ook beïnvloed, waardoor elk verschil bij meting teniet werd gedaan. Zelfs Lorentz was niet erg gelukkig met deze suggestie, hoewel hij het probleem netjes oploste en het een eerste stap was in de richting van de relativiteitstheorie. Zonder verwijzing naar een ether werd deze natuurkundige interpretatie van relativistische effecten in 1932 gedeeld door Kennedy en Thorndike, die concludeerden dat de arm van de interferometer krimpt en ook de frequentie van de lichtbron “zeer bijna” varieert op de door de relativiteit vereiste wijze.

Een ander experiment dat effecten van een ether zou aantonen, was Fizeau’s experimentele bevestiging in 1851 van Fresnel’s voorspelling uit 1818 dat een medium met brekingsindex n dat met een snelheid v beweegt, de snelheid van licht dat in dezelfde richting als v door het medium reist, zou verhogen van c/n naar:

Dat wil zeggen, beweging voegt slechts een fractie van de snelheid van het medium toe aan het licht (voorspeld door Fresnel om de wet van Snell te laten werken in alle referentiekaders, consistent met stellaire aberratie). Dit werd aanvankelijk zo geïnterpreteerd dat het medium de aether meesleept, met een deel van de snelheid van het medium, maar die opvatting werd verworpen nadat Wilhelm Veltmann had aangetoond dat de index n in Fresnel’s formule afhing van de golflengte van het licht (zodat de aether niet met een golflengte-onafhankelijke snelheid kon bewegen). Met de komst van de speciale relativiteit werd in 1907 door Laue aangetoond dat Fresnels vergelijking een benadering was, geldig voor v veel kleiner dan c, voor de juiste relativistische formule om de snelheden v (medium) en c/n (rustframe) bij elkaar op te tellen:

Variaties op deze thema’s gingen door gedurende de volgende 30 jaar. Positieve resultaten werden gerapporteerd door verschillende van de belangrijkste onderzoekers, waaronder aanvullende experimenten door Michelson, Morley en Dayton Miller. Miller rapporteerde bij verschillende gelegenheden positieve resultaten, maar van een zodanige omvang dat verdere aanpassingen van de weerstands- of samentrekkingstheorieën nodig waren. In de loop van de jaren 1920 leverde een reeks steeds nauwkeuriger experimenten het nulresultaat op, en de positieve resultaten werden over het algemeen toegeschreven aan experimentele fouten.

Andere positieve resultaten waren die van Sagnac in 1913, en het Michelson-Gale-Pearson experiment in 1925. Dit effect dat bekend staat als het Sagnac-effect wordt tegenwoordig gebruikt in optische gyroscopen en toont aan dat rotatie voor licht net zo “absoluut” is als voor slingers. Sagnac beschouwde dit als bewijs voor de aether

Einde van de aether?

De aether-theorie kreeg nog een klap te verwerken toen de Galileïsche transformatie en de Newtoniaanse dynamica beide werden gewijzigd door de speciale relativiteitstheorie van Albert Einstein, waardoor de wiskunde van de Lorentziaanse elektrodynamica een nieuwe, “niet-ether” context kreeg. Zoals de meeste grote verschuivingen in het wetenschappelijk denken, werd de aether-theorie niet onmiddellijk losgelaten, maar naarmate het experimentele bewijs toenam en oudere wetenschappers het vak verlieten en hun plaats werd ingenomen door jonge wetenschappers, verloor het concept aanhangers.

Einstein baseerde zijn speciale theorie op het eerdere werk van Lorentz, maar in plaats van te suggereren dat de mechanische eigenschappen van voorwerpen veranderden bij hun beweging met constante snelheid door een aether, nam hij de iets radicalere stap door te suggereren dat de wiskunde een algemene transformatie was, en dat de Galileïsche transformatie een “speciaal geval” was dat alleen werkte bij de lage snelheden die we tot dan toe hadden bestudeerd. Door de transformatie op alle inertiale referentiekaders toe te passen, toonde hij aan dat de fysica invariant bleef, net als bij de Galileïsche transformatie, maar dat licht nu ook invariant was.

Met de ontwikkeling van de speciale relativiteit was de noodzaak om rekening te houden met een enkel universeel referentiekader verdwenen — en de aether ging mee, zo leek het althans.

Voor Einstein hield de Lorentz-transformatie een radicale conceptuele verandering in: dat het begrip positie in ruimte of tijd niet absoluut was, maar kon verschillen afhankelijk van de plaats en de snelheid van de waarnemer. Deze “eigenaardigheid” van Einsteins interpretatie leidde ertoe dat de speciale relativiteit enige tijd als zeer twijfelachtig werd beschouwd.

Hierbij bleef het probleem van de voortplanting van licht door een vacuüm. In een ander artikel dat in dezelfde maand werd gepubliceerd, deed Einstein echter ook een aantal waarnemingen met betrekking tot een toen netelig probleem, het foto-elektrisch effect. In dit werk toonde hij aan dat licht kan worden beschouwd als deeltjes die een “golfkarakter” hebben. Deeltjes hebben uiteraard geen medium nodig om zich te verplaatsen, en licht dus ook niet. Dit was de eerste stap die zou leiden tot de volledige ontwikkeling van de kwantummechanica, waarin de golfkarakteristiek en de deeltjeskarakteristiek van licht beide worden beschouwd als vereenvoudigingen van wat er “werkelijk gebeurt”. Een samenvatting van Einstein’s denken over de aether-hypothese, relativiteit en lichtkwanta is te vinden in zijn (oorspronkelijk Duitse) lezing uit 1909 “De ontwikkeling van onze opvattingen over de samenstelling en het wezen van straling”

Lorentz van zijn kant bleef het aether-concept gebruiken. In zijn lezingen van rond 1911 wees hij erop dat wat “de relativiteitstheorie te zeggen heeft”, “kan worden uitgevoerd onafhankelijk van wat men denkt over de aether en de tijd”. Hij herinnerde zijn toehoorders aan het feit dat “of er nu een aether is of niet, elektromagnetische velden zeker bestaan, evenals de energie van de elektrische oscillaties”, zodat “als de naam ‘aether’ ons niet bevalt, we een ander woord moeten gebruiken als kapstok om al deze dingen aan op te hangen”. Hij concludeerde dat “men de drager van deze begrippen een zekere substantialiteit niet kan ontzeggen”.

Paul Langevin was een groot voorstander van de speciale relativiteit, maar betoogde in 1911 dat absolute effecten van snelheidsverandering of versnelling (zoals straling) het bestaan van een aether aantonen. Als extra illustratie besprak hij het absolute effect van snelheidsverandering op tijddilatatie bij twee ruimtereizigers. Dit voorbeeld zou later leiden tot de tweelingparadox.

In de tussentijd veranderde Einstein zijn mening over het etherconcept. In een lezing die bedoeld was voor zijn inauguratie aan de Universiteit van Leiden in 1920, benadrukte Einstein dat de ruimte “begiftigd is met fysische grootheden”. Hij was van mening dat de algemene relativiteit tastbare fysische eigenschappen aan de ruimte toeschreef, waaronder een soort medium voor licht, zij het geen materieel medium. Kort voor zijn lezing in Leyden in 1920 gaf hij toe in de paper: “Grundgedanken und Methoden der Relativitätstheorie in ihrer Entwicklung dargestellt”:

“Daarom meende ik in 1905, dat men in de natuurkunde in het geheel niet van de ether moest spreken. Dit oordeel was echter te radicaal, zoals we zullen zien bij de volgende beschouwingen over de algemene relativiteitstheorie. Het blijft overigens, zoals voorheen, toegestaan om een ruimtevullend medium te veronderstellen als men kan verwijzen naar elektromagnetische velden (en dus ook zeker materie) als voorwaarde daarvoor”.

Ook Michelson, die in 1907 de Nobelprijs voor de natuurkunde kreeg voor zijn optische studies, verklaarde in 1923 dat we, zelfs als de relativiteit blijft bestaan, de ether niet hoeven te verwerpen. Enkele andere natuurkundigen die hun steun voor moderne aetherconcepten publiceerden waren Herbert Ives, Paul Dirac en Geoffrey Builder.

Ives was de eerste die het effect van snelheid op kloksnelheden positief mat. Hij schreef in 1940 in een artikel in Science:

“Ik heb de populaire bewering dat de ether is “afgeschaft” overwogen. Teruggrijpend op experimentele bevindingen heb ik het experiment van Sagnac herzien, met in het achterhoofd de bewering dat de ether niet experimenteel kan worden gedetecteerd. Ik heb beweerd dat, in het licht van de experimenteel gevonden variatie van de kloksnelheid met de beweging, dit experiment de ether wel detecteert.”

G. Builder beweerde in een artikel uit 1958 dat “er daarom geen alternatief is voor de etherhypothese” Professor Sherwin steunde in 1960 het “filosofische standpunt” van Ives en Builder over de ether vanwege zijn eigen conclusie dat klokken “letterlijk vertraagd worden door de snelheid zelf”

Ook Dirac verklaarde in 1951 in een artikel in Nature, getiteld “Is er een ether?”

De grote meerderheid van de wetenschappers was het niet eens met dergelijke opvattingen.

Doorgaande aanhangers

Heden ten dage is de meerderheid van de natuurkundigen van mening dat het niet nodig is te veronderstellen dat er een medium voor de voortplanting van licht bestaat. Zij menen dat noch Einsteins algemene relativiteitstheorie noch de kwantummechanica er behoefte aan hebben en dat er geen bewijs voor is. Als zodanig is een klassieke ether een onnodige toevoeging aan de natuurkunde, die in strijd is met het scheermes van Occam.

Meer nog, het is moeilijk om een ethertheorie te ontwikkelen die consistent is met alle experimenten van de moderne natuurkunde. Elke nieuwe theorie over de ether moet consistent zijn met alle experimenten die de verschijnselen van de speciale relativiteit, de algemene relativiteit, de relativistische kwantummechanica, enzovoort, testen. Zoals eerder gezegd, zijn deze voorwaarden vaak tegenstrijdig, waardoor een dergelijke taak inherent moeilijk is.

Niettemin kan de intuïtieve aantrekkingskracht van een causale achtergrond voor “relativistische” effecten niet worden ontkend. Sommige natuurkundigen zijn van mening dat er nog een aantal problemen in de moderne natuurkunde zijn die door een aetherconcept worden vereenvoudigd, zodat Occam’s scheermes niet van toepassing is.

Een zeer klein aantal natuurkundigen (zoals Dayton Miller en Edward Morley) is nog enige tijd doorgegaan met het onderzoek naar de aether, en af en toe propageren onderzoekers zoals Harold Aspden het concept nog steeds.

Er zijn de laatste jaren een aantal nieuwe aetherconcepten voorgesteld. Deze aethers verschillen echter aanzienlijk van de klassieke lichtgevende aether.

In een controversiële kwantumbenadering van de zwaartekracht, die luskwantumzwaartekracht wordt genoemd, is de ruimtetijd gevuld met een structuur die het spin-schuim wordt genoemd. Net als de aether kiest het een geprivilegieerd referentiekader en is het onverenigbaar met de Lorentz invariantie, een symmetrie van de speciale relativiteitstheorie. Het bestaan ervan is daarom mogelijk in strijd met de Michelson-Morley-achtige experimenten.

Maurizio Consoli van het Italiaanse Nationale Instituut voor Kernfysica in Catania, Sicilië, betoogt in Physics Letters A (vol 333, p 355) dat elk Michelson-Morley type experiment dat in een vacuüm wordt uitgevoerd geen verschil in de snelheid van het licht zal laten zien, zelfs niet als er een ether is. Volgens hem suggereren de elektrozwakke theorie en de kwantumveldentheorie dat licht met verschillende snelheden in verschillende richtingen zou kunnen schijnen te bewegen in een medium zoals een dicht gas, hetgeen in strijd is met de speciale relativiteit; de snelheid van het licht zou gevoelig zijn voor de beweging ten opzichte van een ether en de brekingsindex van het medium. Consoli en Evelina Costanzo stellen een experiment voor met laserlicht dat door holtes gaat die gevuld zijn met een relatief dicht gas. Als de aarde door een etherwind zou gaan, zou het licht in één richting sneller gaan dan in de loodrechte richting. Consoli en Constanzo hebben het voorgestelde experiment niet uitgevoerd. In de wiskundige behandeling van hun werkstuk wordt geen gebruik gemaakt van de relativistische sleepcoëfficiënt om de snelheid van het licht in een bewegend medium te verklaren, en de meeste natuurkundigen beschouwen dit als een elementaire fout die tot hun onjuiste conclusies leidt. Hun artikel lijkt erg op een ander, vergelijkbaar gebrekkig artikel van Reg Cahill (“R.T. Cahill A New Light-Speed Anisotropy Experiment: Absolute Motion and Gravitational Waves Detected, in Progress in Physics, vol 4 , 2006” ), een andere voorstander van een experiment dat het ongrijpbare “preferentiële frame” zou detecteren. Cahill beweert dat hij absolute beweging ten opzichte van een preferentieel frame heeft ontdekt, maar zijn artikel lijdt aan dezelfde wiskundige tekortkomingen als dat van Consoli-Constanzo en aan het ontbreken van experimentele foutbalken in zijn experimentele gegevensverwerking. Bijgevolg had hun onderzoek geen invloed op de natuurkundige gemeenschap.

Buiten de wetenschappelijke gemeenschap

Sommige aanhangers van het moderne geocentrisme beweren dat het Michelson-Morley experiment bewijst dat de Aarde stationair is, wat hen er op zijn beurt toe brengt het heelal te verklaren in termen van een aether of “firmament”. Veel van deze ideeën zijn verwant aan fundamentalistische interpretaties van het christendom.

Aetherbegrippen

• Aether theorieën
• Aether (klassiek element)
• Aether-sleep hypothese