2007 Szkoły Wybór Wikipedii. Tematy pokrewne: Kosmos (astronomia)

Pod koniec XIX wieku luminiferous aether („światło-nośny eter”) był terminem używanym do opisania medium dla propagacji światła. Późniejsze teorie, w tym szczególna względność, zostały sformułowane bez koncepcji eteru, a dziś eter jest uważany za wypartą teorię naukową.

Słowo „eter” wywodzi się z łaciny z greckiego αἰθήρ, od rdzenia oznaczającego „rozpalać/palić/świecenie”, co oznaczało substancję, o której w starożytności sądzono, że wypełnia górne regiony przestrzeni, poza chmurami.

Historia światła i eteru

Isaac Newton założył, że światło składa się z wielu małych cząsteczek, aby wyjaśnić takie cechy jak zdolność do poruszania się po liniach prostych i odbijania się od powierzchni. Wiadomo, że teoria ta miała swoje problemy; chociaż dobrze wyjaśniała odbicie, jej wyjaśnienie refrakcji i dyfrakcji było mniej przyjemne. Aby wyjaśnić refrakcję, Newton w Opticks (1704) postulował istnienie „medium eterycznego” przenoszącego drgania szybsze od światła, dzięki którym światło (gdy jest wyprzedzane) wpada w „stan łatwego odbicia i łatwej transmisji” (powodując refrakcję i dyfrakcję). Newton wierzył, że te wibracje są związane z takimi rzeczami jak promieniowanie cieplne, mówiąc:

Czy ciepło ciepłego pokoju nie jest przenoszone przez próżnię za pomocą wibracji medium subtelniejszego niż powietrze, które po wyciągnięciu powietrza pozostało w próżni? I czy to Medium nie jest takie samo jak Medium, przez które Światło jest załamywane i odbijane, i przez którego Wibracje Światło przekazuje Ciepło ciałom, i jest umieszczane w miejscach łatwego odbicia i łatwego przenoszenia?

Współczesne rozumienie, oczywiście, jest takie, że promieniowanie cieplne jest światłem, ale Newton uważał, że są to dwa różne zjawiska (wierząc, że wibracje cieplne są wzbudzane „kiedy promień światła pada na powierzchnię jakiegokolwiek ciała jasnego”). Pisał, że „nie wiem, czym jest eter”, ale jeśli składa się z cząsteczek, to muszą być one „niezmiernie mniejsze niż cząsteczki powietrza, a nawet światła”: Wyjątkowa małość jego cząstek może przyczynić się do wielkości siły, z jaką te cząstki mogą oddalać się od siebie, a tym samym uczynić to medium znacznie rzadszym i bardziej elastycznym niż powietrze, a w konsekwencji znacznie mniej zdolnym do opierania się ruchom pocisków i znacznie bardziej zdolnym do naciskania na grube ciała, próbując się rozszerzyć.”Christiaan Huygens, przed Newtonem, wysunął hipotezę, że światło samo w sobie jest falą rozchodzącą się w eterze, ale Newton odrzucił ten pomysł. Głównym powodem jego odrzucenia był fakt, że obaj panowie najwyraźniej mogli wyobrazić sobie światło jako falę podłużną, taką jak dźwięk i inne fale mechaniczne w gazach i cieczach. Jednak fale podłużne z konieczności mają tylko jedną formę dla danego kierunku propagacji, a nie dwie polaryzacje, jak w przypadku fal poprzecznych, i dlatego nie były w stanie wyjaśnić zjawiska birefringencji (gdzie dwie polaryzacje światła są załamywane w różny sposób przez kryształ). Zamiast tego Newton wolał wyobrazić sobie niesferyczne cząstki (lub „korpuskuły”) światła z różnymi „bokami”, które powodują birefringencję. Kolejnym powodem, dla którego Newton odrzucił światło jako fale w ośrodku, było to, że taki ośrodek musiałby rozciągać się wszędzie w przestrzeni, a tym samym „zaburzałby i opóźniał ruchy tych wielkich ciał” (planet i komet), a zatem „ponieważ nie jest on użyteczny i utrudnia działanie Natury, i sprawia, że marnieje, więc nie ma dowodów na jego istnienie, a zatem powinien zostać odrzucony.”

W 1720 roku James Bradley przeprowadził serię eksperymentów, próbując zmierzyć paralaksę gwiazd. Chociaż nie udało mu się wykryć żadnej paralaksy (tym samym ustalając dolną granicę odległości do gwiazd), odkrył inny efekt, aberrację gwiazdową, efekt, który zależy nie od pozycji (jak w paralaksie), ale od prędkości. Zauważył, że pozorna pozycja gwiazdy zmienia się, gdy Ziemia porusza się po swojej orbicie. Bradley wyjaśnił ten efekt w kontekście korpuskularnej teorii światła Newtona, pokazując, że kąt aberracji jest dany przez proste dodanie wektorowe prędkości orbitalnej Ziemi i prędkości korpuskularnego światła (podobnie jak pionowo spadające krople deszczu uderzają w poruszający się obiekt pod kątem). Znając prędkość Ziemi i kąt aberracji, można było oszacować prędkość światła. Wyjaśnienie aberracji gwiazdowej w kontekście teorii światła opartej na eterze było uważane za bardziej problematyczne, ponieważ wymagało, aby eter był nieruchomy nawet wtedy, gdy Ziemia się w nim porusza – dokładnie ten sam problem, który doprowadził Newtona do odrzucenia modelu falowego.

Jednakże wiek później Young i Fresnel ożywili falową teorię światła, gdy wskazali, że światło może być falą poprzeczną, a nie podłużną – polaryzacja fali poprzecznej (jak „strony” światła Newtona) mogłaby wyjaśnić dwójłomność, a w następstwie serii eksperymentów nad dyfrakcją model cząsteczkowy Newtona został ostatecznie porzucony. Fizycy nadal jednak zakładali, że podobnie jak fale mechaniczne, fale świetlne wymagają medium do propagacji, a zatem wymagały idei Huygensa o „gazie” eterowym przenikającym całą przestrzeń.

Jednakże fala poprzeczna najwyraźniej wymagała, aby propagujący się ośrodek zachowywał się jak ciało stałe, w przeciwieństwie do gazu czy płynu. Pomysł ciała stałego, które nie oddziaływało z inną materią wydawał się nieco dziwny i Augustin-Louis Cauchy zasugerował, że być może istniał jakiś rodzaj „przeciągania” lub „porywania”, ale to sprawiło, że pomiary aberracji były trudne do zrozumienia. Zasugerował on również, że brak fal podłużnych sugeruje, iż eter ma ujemną ściśliwość; ale George Green zauważył, że taki płyn byłby niestabilny. George Gabriel Stokes stał się orędownikiem interpretacji porywania, rozwijając model, w którym eter może być (przez analogię do smoły sosnowej) sztywny przy bardzo wysokich częstotliwościach i płynny przy niższych prędkościach. W ten sposób Ziemia mogłaby poruszać się w nim dość swobodnie, ale byłby on wystarczająco sztywny, by utrzymać światło.

Później równania Maxwella pokazały, że światło jest falą elektromagnetyczną. Równania Maxwella wymagały, aby wszystkie fale elektromagnetyczne w próżni rozchodziły się ze stałą prędkością, c. Ponieważ w fizyce newtonowskiej może to mieć miejsce tylko w jednym układzie odniesienia (patrz względność galilejsko-newtonowska), wysuwano hipotezę, że eter jest absolutnym i jedynym układem odniesienia, w którym zachodzą równania Maxwella. Oznacza to, że eter musi być „nieruchomy” w sposób uniwersalny, w przeciwnym razie c zmieniałoby się w zależności od miejsca. Sam Maxwell zaproponował kilka mechanicznych modeli eteru opartych na kołach i przekładniach, a George FitzGerald skonstruował nawet działający model jednego z nich. Modele te były nietrywialne, szczególnie dlatego, że musiały zgadzać się z faktem, że fale elektromagnetyczne są poprzeczne, ale nigdy podłużne.

Niemniej jednak, do tego momentu mechaniczne właściwości eteru stawały się coraz bardziej magiczne: musiał on być płynem, aby wypełnić przestrzeń, ale takim, który był miliony razy bardziej sztywny niż stal, aby utrzymać wysokie częstotliwości fal świetlnych. Musiał też być bezmasowy i pozbawiony lepkości, inaczej w widoczny sposób wpływałby na orbity planet. Dodatkowo musiało być całkowicie przezroczyste, nierozpraszające się, nieściśliwe i ciągłe w bardzo małej skali.

Współcześni naukowcy zdawali sobie sprawę z problemów, ale teoria eteru była już tak zakorzeniona w prawie fizycznym, że po prostu zakładano jego istnienie. W 1908 roku Oliver Lodge wygłosił w imieniu Lorda Rayleigha przemówienie na ten temat w Royal Institution, w którym nakreślił jego właściwości fizyczne, a następnie próbował podać powody, dla których nie były one niemożliwe. Niemniej jednak zdawał sobie sprawę z krytyki i cytował Lorda Salisbury’ego, który powiedział, że „eter to niewiele więcej niż mianownik czasownika falować”. Inni krytykowali ją jako „angielski wynalazek”, choć Rayleigh żartobliwie poprawił ich, stwierdzając, że tak naprawdę jest to wynalazek Royal Institution.

Na początku XX wieku teoria eteru znalazła się w tarapatach: Pod koniec XIX wieku przeprowadzono serię coraz bardziej skomplikowanych eksperymentów mających na celu wykrycie ruchu Ziemi w eterze, które jednak nie przyniosły oczekiwanych rezultatów. Szereg proponowanych teorii przeciągania eteru mogło wyjaśnić zerowy wynik, ale były one bardziej złożone i miały tendencję do używania arbitralnie wyglądających współczynników i założeń fizycznych. Lorentz i Fitzgerald zaproponowali bardziej eleganckie rozwiązanie tego, jak ruch absolutnego eteru może być niewykrywalny (kontrakcja długości), ale jeśli ich równania były poprawne, nowa szczególna teoria względności (1905) mogła wygenerować tę samą matematykę bez odwoływania się do eteru. Aether padł ofiarą Brzytwy Occama.

Aether i mechanika klasyczna

Kluczowa trudność z hipotezą aetheru wynikała z zestawienia dwóch dobrze ugruntowanych teorii dynamiki Newtona i elektromagnetyzmu Maxwella. Przy transformacji galileuszowej równania dynamiki newtonowskiej są niezmiennicze, podczas gdy równania elektromagnetyzmu nie są. Zasadniczo oznacza to, że podczas gdy fizyka powinna pozostać taka sama w eksperymentach bez przyspieszenia, światło nie będzie podlegało tym samym regułom, ponieważ porusza się w uniwersalnej „ramie eteru”. Jakiś efekt spowodowany tą różnicą powinien być wykrywalny.

Prosty przykład dotyczy modelu, na którym pierwotnie zbudowano eter: dźwięku. Prędkość rozchodzenia się fal mechanicznych, prędkość dźwięku, jest określona przez mechaniczne właściwości ośrodka. Na przykład, jeśli znajdujemy się w samolocie, możemy nadal prowadzić rozmowę z osobą obok nas, ponieważ dźwięk naszych słów przemieszcza się wraz z powietrzem wewnątrz samolotu. Ten efekt jest podstawą całej dynamiki newtonowskiej, która mówi, że wszystko, od dźwięku do trajektorii rzuconej piłki baseballowej, powinno pozostać takie samo w samolocie, jak siedząc „nieruchomo” na Ziemi. Jest to podstawa transformacji Galileusza i pojęcia „ramy odniesienia”.

Ale to samo nie było prawdziwe dla światła. Ponieważ matematyka Maxwella wymagała jednej, uniwersalnej prędkości dla rozchodzenia się światła, opartej nie na warunkach lokalnych, ale na dwóch mierzonych właściwościach, które zakładano, że są takie same w całym wszechświecie. Gdyby te liczby się zmieniły, powinny być zauważalne efekty na niebie; na przykład gwiazdy w różnych kierunkach miałyby różne kolory. Z pewnością pozostałyby niezmienne w małej objętości, na przykład wewnątrz samolotu w naszym przykładzie, co oznacza, że światło nie „podążałoby” za samolotem (lub Ziemią) w sposób podobny do dźwięku. Światło nie mogłoby też „zmieniać mediów”, na przykład korzystając z atmosfery w pobliżu Ziemi. Już wcześniej wykazano, że gdyby tak było, niebo byłoby zabarwione w różnych kierunkach, ponieważ światło przechodziłoby z nieruchomego ośrodka eteru do ruchomego ośrodka atmosfery ziemskiej, powodując dyfrakcję.

W związku z tym w każdym punkcie powinien istnieć jeden specjalny układ współrzędnych, „w spoczynku względem eteru”. Maxwell zauważył pod koniec lat 70. XIX wieku, że wykrycie ruchu względem tego eteru powinno być dość łatwe – światło poruszające się „wzdłuż” ruchu Ziemi miałoby inną prędkość niż światło poruszające się „do tyłu”, ponieważ oba poruszałyby się względem nieruchomego eteru. Nawet jeśli eter miałby ogólny uniwersalny przepływ, zmiany pozycji podczas cyklu dzień/noc lub w ciągu kilku pór roku powinny pozwolić na wykrycie „dryfu”.

Eksperymenty

Pod koniec XIX wieku przeprowadzono wiele eksperymentów, aby sprawdzić efekt „wiatru w eterze”, ale większość z nich była dyskusyjna z powodu niskiej dokładności. Pomiary prędkości propagacji były tak niedokładne, że porównanie dwóch prędkości w celu znalezienia różnicy było zasadniczo niemożliwe.

Słynny eksperyment Michelsona-Morleya zamiast tego porównywał światło źródłowe z samym sobą po wysłaniu go w różnych kierunkach, szukając zmian w fazie w sposób, który można było zmierzyć z bardzo dużą dokładnością. Opublikowanie ich wyniku w 1887 roku, wyniku zerowego, było pierwszą wyraźną demonstracją, że coś było poważnie nie tak z koncepcją „absolutnego eteru”. Seria eksperymentów z użyciem podobnej, ale coraz bardziej wyrafinowanej aparatury również dała wynik zerowy. Koncepcyjnie odmiennym eksperymentem, który również próbował wykryć ruch eteru, był eksperyment Trouton-Noble z 1903 roku, który podobnie jak eksperyment Michelsona-Morleya dał wynik zerowy.

Ważne jest, aby zrozumieć, co w tym kontekście oznacza „wynik zerowy”. Nie oznacza to, że nie wykryto żadnego ruchu; oznacza to raczej, że wyniki uzyskane w eksperymencie nie były zgodne z założeniami użytymi do jego opracowania. W tym przypadku eksperyment MM wykazał niewielką dodatnią prędkość powodującą przesunięcie wzoru frędzli o około 0,01 frędzla; jednakże było to zbyt mało, aby zademonstrować oczekiwany efekt wiatru eterycznego spowodowany (sezonowo zmieniającą się) prędkością Ziemi, który wymagałby przesunięcia o 0,4 frędzla, a błąd był na tyle mały, że wartość ta mogła w rzeczywistości wynosić zero. Bardziej nowoczesne eksperymenty zmniejszyły od tego czasu możliwą wartość do liczby bardzo bliskiej zeru, około 10-15.

Te „aether-wind” eksperymenty doprowadziły do jego porzucenia przez niektórych naukowców, a także do zalewu wysiłków mających na celu „uratowanie” eteru poprzez przypisanie mu coraz bardziej złożonych właściwości przez innych. Szczególnym zainteresowaniem cieszyła się możliwość „porywania eteru” lub „przeciągania eteru”, co obniżyłoby wielkość pomiaru, być może wystarczająco, aby wyjaśnić wyniki MMX. Jednak, jak zauważono wcześniej, przeciąganie eteru miało już swoje własne problemy, zwłaszcza aberrację. Bardziej bezpośredni pomiar został przeprowadzony w eksperymencie Hamara, który przeprowadził kompletny eksperyment MM z jedną z „nóg” umieszczoną pomiędzy dwoma masywnymi blokami ołowiu. Gdyby eter był ciągnięty przez masę, wówczas eksperyment ten byłby w stanie wykryć opór powodowany przez ołów, ale ponownie wynik okazał się zerowy. Podobne eksperymenty Hoek przeprowadził umieszczając jedną nogę w ciężkiej kadzi z wodą. Teoria została ponownie zmodyfikowana, tym razem sugerując, że porywanie działa tylko dla bardzo dużych mas lub mas z dużymi polami magnetycznymi. To również okazało się błędne, gdy Oliver Joseph Lodge zauważył brak takiego efektu wokół innych planet.

Inna, zupełnie inna próba ocalenia „absolutnego” eteru została podjęta w hipotezie kontrakcji Lorentza-Fitzgeralda, która zakładała, że wszystko jest dotknięte podróżą przez eter. W tej teorii przyczyną „niepowodzenia” eksperymentu Michelsona-Morleya było to, że światło kurczyło się w kierunku, w którym się poruszało. Oznacza to, że światło, zgodnie z przewidywaniami, było poddawane „naturalnemu” wpływowi podróży przez eter, ale sam eksperyment również, co zniwelowało różnicę w pomiarach. Nawet Lorentz nie był zbyt zadowolony z tej sugestii, choć zgrabnie rozwiązywała ona problem i stanowiła pierwszy krok w kierunku teorii względności. Bez odwoływania się do eteru, ta fizyczna interpretacja efektów relatywistycznych została podzielona przez Kennedy’ego i Thorndike’a w 1932 roku, którzy stwierdzili, że ramię interferometru kurczy się, a także częstotliwość jego źródła światła „prawie” zmienia się w sposób wymagany przez teorię względności.

Kolejnym eksperymentem mającym wykazać efekty eteru było eksperymentalne potwierdzenie przez Fizeau w 1851 roku przewidywań Fresnela z 1818 roku, że ośrodek o współczynniku załamania n poruszający się z prędkością v zwiększy prędkość światła podróżującego przez ośrodek w tym samym kierunku co v z c/n do:

To znaczy, że ruch dodaje do światła tylko ułamek prędkości ośrodka (przewidziane przez Fresnela, aby prawo Snella działało we wszystkich układach odniesienia, zgodnie z aberracją gwiazdową). Początkowo interpretowano to w ten sposób, że ośrodek ciągnie za sobą eter z częścią jego prędkości, ale takie rozumienie zostało odrzucone po tym, jak Wilhelm Veltmann wykazał, że indeks n we wzorze Fresnela zależy od długości fali światła (a więc eter nie mógł poruszać się z prędkością niezależną od długości fali). Wraz z nadejściem szczególnej teorii względności, równanie Fresnela zostało pokazane przez Laue w 1907 roku jako przybliżenie, ważne dla v znacznie mniejszego niż c, dla poprawnego relatywistycznego wzoru na dodanie prędkości v (ośrodek) i c/n (rama spoczynkowa):

Wariacje na te tematy były kontynuowane przez następne 30 lat. Pozytywne wyniki zostały zgłoszone przez kilku kluczowych badaczy, w tym dodatkowe eksperymenty Michelsona, Morleya i Daytona Millera. Miller kilkakrotnie donosił o pozytywnych rezultatach, ale były one na tyle duże, że wymagały dalszych modyfikacji teorii oporu i skurczu. W latach dwudziestych XX wieku wiele coraz dokładniejszych eksperymentów przyniosło wynik zerowy, a wyniki pozytywne przypisywano błędom eksperymentalnym.

Inne pozytywne wyniki to Sagnac w 1913 roku i eksperyment Michelsona-Gale’a-Pearsona w 1925 roku. Efekt ten, znany jako efekt Sagnaca, jest obecnie wykorzystywany w żyroskopach optycznych i pokazuje, że obrót jest podobnie „absolutny” dla światła jak dla wahadła. Sagnac uważał to za dowód na istnienie eteru

Koniec eteru?

Teoria eteru otrzymała kolejny cios, gdy transformacja Galileusza i dynamika Newtona zostały zmodyfikowane przez szczególną teorię względności Alberta Einsteina, nadając matematyce elektrodynamiki lorentziańskiej nowy, „nie-eterowy” kontekst. Podobnie jak w przypadku większości poważnych zmian w myśli naukowej, odejście od teorii eteru nie nastąpiło natychmiast, ale w miarę gromadzenia się dowodów doświadczalnych i odchodzenia starszych naukowców, których miejsce zajmowali młodzi, koncepcja ta traciła zwolenników.

Einstein oparł swoją szczególną teorię na wcześniejszej pracy Lorentza, ale zamiast sugerować, że właściwości mechaniczne obiektów zmieniają się wraz z ich ruchem ze stałą prędkością przez eter, podjął nieco bardziej radykalny krok sugerując, że matematyka jest ogólną transformacją, a transformacja Galileusza jest „szczególnym przypadkiem”, który działa tylko przy niskich prędkościach, które do tej pory badaliśmy. Stosując tę transformację do wszystkich inercjalnych ram odniesienia, wykazał, że fizyka pozostała niezmiennicza, tak jak w przypadku transformacji galileuszowej, ale światło również było teraz niezmienne.

Wraz z rozwojem szczególnej teorii względności zniknęła potrzeba uwzględniania jednej uniwersalnej ramy – a eter poszedł z nią w parze, lub tak się wydawało.

Dla Einsteina transformacja Lorentza oznaczała radykalną zmianę pojęciową: że pojęcie położenia w przestrzeni lub czasie nie jest absolutne, lecz może się różnić w zależności od położenia i prędkości obserwatora. Ta „dziwność” interpretacji Einsteina doprowadziła do tego, że przez pewien czas szczególna względność była uważana za wysoce wątpliwą.

Wszystko to pozostawiło problem rozchodzenia się światła w próżni. Jednak w innej pracy, opublikowanej w tym samym miesiącu, Einstein dokonał również kilku obserwacji dotyczących trudnego wówczas problemu, jakim był efekt fotoelektryczny. W pracy tej wykazał, że światło może być traktowane jako cząstki, które mają „falową naturę”. Cząstki oczywiście nie potrzebują medium do przemieszczania się, a więc światło też nie. Był to pierwszy krok, który doprowadził do pełnego rozwoju mechaniki kwantowej, w której zarówno falowa natura światła, jak i jego cząsteczkowa natura są uważane za uproszczenia tego, co „dzieje się naprawdę”. Podsumowanie myśli Einsteina na temat hipotezy eteru, względności i kwantów światła można znaleźć w jego wykładzie z 1909 r. (oryginalnie niemieckim) „The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation”

Lorentz ze swojej strony nadal używał koncepcji eteru. W swoich wykładach z około 1911 roku wskazywał, że to, co „teoria względności ma do powiedzenia”, „może być przeprowadzone niezależnie od tego, co się myśli o eterze i czasie”. Przypomniał swoim słuchaczom, że „niezależnie od tego, czy istnieje eter, czy nie, pola elektromagnetyczne z pewnością istnieją, podobnie jak energia oscylacji elektrycznych”, tak więc „jeśli nie podoba nam się nazwa „eter”, musimy użyć innego słowa jako kołka, na którym możemy zawiesić wszystkie te rzeczy”. Stwierdził, że „nie można odmówić nosicielowi tych pojęć pewnej substancjalności”.

Paul Langevin był zdecydowanym zwolennikiem szczególnej względności, ale w 1911 roku argumentował, że absolutne efekty zmiany prędkości lub przyspieszenia (takie jak promieniowanie) dowodzą istnienia eteru. Jako dodatkową ilustrację omówił on absolutny efekt zmiany prędkości na dylatację czasu dla dwóch podróżników kosmicznych. Przykład ten doprowadziłby później do paradoksu bliźniąt.

W międzyczasie Einstein zmienił swoją opinię na temat koncepcji eteru. W wykładzie wygłoszonym na inaugurację swojej pracy na Uniwersytecie w Lejdzie w 1920 r. Einstein podkreślił, że przestrzeń jest „obdarzona wielkościami fizycznymi”. Uważał, że ogólna teoria względności przypisuje przestrzeni namacalne właściwości fizyczne, w tym pewien rodzaj medium dla światła, choć nie materialnego. Na krótko przed swoim wykładem w Leyden w 1920 r. przyznał w pracy: „Grundgedanken und Methoden der Relativitätstheorie in ihrer Entwicklung dargestellt”:

„Dlatego uważałem w 1905 r., że w fizyce nie należy w ogóle mówić o eterze. Ten sąd był jednak zbyt radykalny, o czym przekonamy się przy okazji następnych rozważań o ogólnej teorii względności. Pozostaje ponadto, jak poprzednio, dopuszczalne założenie o ośrodku wypełniającym przestrzeń, jeśli można odwołać się do pól elektromagnetycznych (a więc i na pewno do materii) jako ich warunku”.

Również Michelson, który za swoje badania optyczne otrzymał w 1907 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, stwierdził w 1923 r., że nawet jeśli względność jest tu na miejscu, nie musimy odrzucać eteru. Niektórzy inni fizycy, którzy opublikowali swoje poparcie dla nowoczesnych koncepcji eteru to Herbert Ives, Paul Dirac i Geoffrey Builder.

Ives był pierwszym, który pozytywnie zmierzył wpływ prędkości na szybkość zegara. Napisał w 1940 roku w artykule w Science:

„Rozważyłem popularne twierdzenie, że eter został „zniesiony”. Powracając do ustaleń eksperymentalnych, przejrzałem eksperyment Sagnaca, mając na uwadze twierdzenie, że eteru nie można wykryć doświadczalnie. Stwierdziłem, że w świetle doświadczalnie stwierdzonej zmienności szybkości zegara z ruchem, eksperyment ten wykrywa eter.”

G. Profesor Sherwin poparł w 1960 roku „filozoficzny punkt widzenia” Ivesa i Buildera na eter, ponieważ sam doszedł do wniosku, że zegary są „dosłownie spowalniane przez samą prędkość”

Dirac stwierdził w 1951 roku w artykule w Nature, zatytułowanym „Is there an ether?”

Duża większość naukowców nie zgadzała się z takimi poglądami.

Ciągłe poparcie

Dzisiaj większość fizyków uważa, że nie ma potrzeby wyobrażać sobie istnienia medium dla propagacji światła. Uważają oni, że ani ogólna teoria względności Einsteina, ani mechanika kwantowa nie potrzebują go i nie ma na to dowodów. W związku z tym klasyczny eter jest niepotrzebnym dodatkiem do fizyki, który narusza zasadę brzytwy Occama.

Co więcej, trudno jest stworzyć teorię eteru, która byłaby zgodna ze wszystkimi eksperymentami współczesnej fizyki. Każda nowa teoria eteru musi być spójna ze wszystkimi eksperymentami testującymi zjawiska szczególnej względności, ogólnej względności, relatywistycznej mechaniki kwantowej itd. Jak wspomniano wcześniej, warunki te są często sprzeczne, co czyni to zadanie z natury trudnym.

Niemniej jednak nie można zaprzeczyć intuicyjnej atrakcyjności przyczynowego tła dla efektów „relatywistycznych”. Niektórzy fizycy uważają, że we współczesnej fizyce pozostaje wiele problemów, które można uprościć za pomocą koncepcji eteru, tak że brzytwa Occama nie ma zastosowania.

Niewielka liczba fizyków (jak Dayton Miller i Edward Morley) przez pewien czas kontynuowała badania nad eterem, a czasami badacze tacy jak Harold Aspden nadal promują tę koncepcję.

W ostatnich latach zaproponowano wiele nowych koncepcji eteru. W kontrowersyjnym kwantowym podejściu do grawitacji, zwanym pętlową grawitacją kwantową, czasoprzestrzeń jest wypełniona strukturą zwaną pianką spinową. Podobnie jak eter, wybiera ona uprzywilejowaną ramę odniesienia i jest niezgodna z niezmiennikiem Lorentza, symetrią szczególnej teorii względności. Dlatego jej istnienie potencjalnie nie zgadza się z eksperymentami typu Michelson-Morley.

Maurizio Consoli z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Katanii na Sycylii argumentuje w Physics Letters A (vol. 333, s. 355), że każdy eksperyment typu Michelson-Morley przeprowadzony w próżni nie wykaże różnicy w prędkości światła, nawet jeśli istnieje eter. Według niego teoria elektrosłabości i kwantowa teoria pola sugerują, że światło mogłoby się wydawać poruszać z różnymi prędkościami w różnych kierunkach w ośrodku takim jak gęsty gaz, co jest sprzeczne ze szczególną względnością; prędkość światła byłaby wrażliwa na ruch względem eteru i współczynnik załamania ośrodka. Consoli i Evelina Costanzo proponują eksperyment ze światłem laserowym przechodzącym przez wnęki wypełnione stosunkowo gęstym gazem. W przypadku Ziemi przechodzącej przez wiatr eterowy, światło podróżowałoby szybciej w jednym kierunku niż w kierunku prostopadłym. Consoli i Constanzo nie przeprowadzili proponowanego eksperymentu. Matematyczna obróbka ich pracy nie wykorzystuje relatywistycznego współczynnika oporu do obliczenia prędkości światła w poruszającym się ośrodku, a większość fizyków uważa to za elementarny błąd, który prowadzi do ich błędnych wniosków. Ich praca jest bardzo podobna do innej, podobnie wadliwej pracy Rega Cahilla („R.T. Cahill A New Light-Speed Anisotropy Experiment: Absolute Motion and Gravitational Waves Detected, w Progress in Physics, vol. 4 , 2006” ), innego zwolennika eksperymentu, który miałby wykryć nieuchwytną „ramę preferencyjną”. Cahill twierdzi, że wykrył ruch absolutny względem ramki preferencyjnej, ale jego praca cierpi na te same matematyczne niedociągnięcia, co praca Consoli-Constanzo, jak również na brak eksperymentalnych pasków błędów w przetwarzaniu danych eksperymentalnych. W konsekwencji, ich badania nie miały żadnego wpływu na społeczność fizyków.

Poza społecznością naukową

Niektórzy zwolennicy współczesnego geocentryzmu twierdzą, że eksperyment Michelsona-Morleya dowodzi, że Ziemia jest nieruchoma, co z kolei powoduje, że wyjaśniają oni wszechświat w kategoriach eteru lub „firmamentu”. Wiele z tych idei jest związanych z fundamentalistycznymi interpretacjami chrześcijaństwa.

Koncepcje eteru

• teorie eteru
• Aether (element klasyczny)
• hipoteza oporu eteru