2.1.4. Изгнанието на ефира

Но историята на науката не се ограничава с изброяването на успешните изследвания. Тя е длъжна да ни разкаже и за неуспешните изследвания и да обясни защо някои от най-способните хора не са могли да намерят ключа към знанието и как само репутацията на други дава стабилна опора на грешките,  в които са попаднали.         

Максуел

За по-нататъшното развитие на теоретичната физика е била нужна теория,  която да разреши поредната възникнала криза. Дълго време опитите на учените в това направление са напразни. Едва през 1905 г., почти четвърт век след първия опит на Майкълсон, в първата си публикувана работа по теория на относителността „Към електродинамиката на движещите се тела“, младият Алберт Айнщайн предлага изход от създалото се положение.

При анализа на резултатите от опитите на Физо и Майкълсон в работата си, Айнщайн стига до извода, че трябва да се откажем от въвеждането на понятието ефир, тъй като предположението, че ефирът е неподвижен едновременно в две системи (в система,  свързана със Земята, в опита на Майкълсон и в неподвижна система, в опита на Физо) е абсурдно.

На времето опитът на Физо е обяснен чрез съществуването на неподвижен ефир, в който се движат всички тела. Опитът на Майкълсон опровергава тази хипотеза: скоростта на светлината относно Земята има винаги една и съща стойност, независимо от това, дали Земята се движи в посоката на движение на светлинния лъч или срещу него. Това би могло да се обясни с движението на Земята заедно с околоземния ефир, в който се разпространява светлинния лъч. Възможност за такова обяснение допуска и Айнщайн, но тогава остава неясен опитът на Физо,  който показва,  че тялото не се движи заедно с ефира.

Доста по-късно науката установява, че преместващото се върху Земята тяло в опита на Физо в действителност не се движи заедно с ефира вътре в тялото, тъй като този ефир се задържа от гравитационната сила на Земята.

Във великолепно написаната книга „Еволюция на физиката“, Айнщайн стига до отказване от ефира, не само след анализ на опитите на Физо и Майкълсон, но и в резултат от анализа на цялата история на развитието на физиката.

Като не намира механично обяснение на ефира, Айнщайн му произнася смъртоносна присъда: „Всички наши опити да направим реален ефира, се провалиха. Той не ни разкри нито механичния си строеж, нито абсолютното си движение … Всички опити да открием свойствата на ефира  доведоха до трудности и противоречия. След толкова неудачи, настъпва момент, когато трябва въобще да забравим за ефира и да се постараем никога повече да не го споменаваме“.

Обосновавайки отказа си от ефира и това, че не всички явления в природата могат да бъдат обяснени от гледна точка на механиката, Айнщайн стига до мисълта за несъвършенството на основите на класическата физика. Той замисля теория, която да поправи основите на класическата физика, да помогне за излизане от създалата се криза и да послужи като основа на по-нататъшното развитие на теоретичната физика.

Назряващата криза във физиката показва необходимостта от смяна на парадигмата в естествознанието.

Съдържанието на базите на парадигмите в естествознанието винаги е изграждано върху избора на съответен принцип на относителността, съответстващ на геометрията на пространството и чрез постулиране на съществуването на някаква универсална среда, пренасяща взаимодействието. По времето на Нютон е господствала Евклидовата геометрия, принципът за относителност на Галилей, а за ролята на субстанцията, пренасяща взаимодействията, претендира ефирът. Ето че ефирът е отхвърлен. Едната от трите опори, поддържащи стария мироглед, рухва. А  към края на ХІХ век се оказва, че и другите две са силно разклатени.

Нека си припомним, как е изглеждал светът за учените по времето на Нютон. Абсолютно, еднакво навсякъде, несвързано с нищо, независещо от нищо време. Абсолютно,  навсякъде еднородно пространство, с абсолютна, навсякъде еднаква и също не зависеща от нищо геометрия. В такова абсолютно пространство и такова абсолютно време съществува,  подчинявайки се на физическите закони, цялата материя. Например, законът за всеобщото привличане определя зависимостта на силата на взаимно привличане на телата от големината на техните маси и разстоянието между тях. И, разбира се, всички учени са убедени, че нито масата, нито силата, нито свързващите ги закони, не зависят от времето и пространството, също както времето и пространството от нищо не зависят.

И ето че през 1826 г. дръзкият Н. И. Лобачевски от Русия заявява: „Това не е така. Със силите и с масите на телата е тясно свързано самото време, от тях зависи и строежът на пространството,  т.е. неговата геометрия“.

Но какво означава геометрията на пространството да зависи от силите или от масите на телата? Означава, че пространството не е абсолютно и еднородно, че геометрията му се определя от големината и разпределението на телата. Не съществува абсолютно, от нищо не зависещо пространство, еднакво за всички. Не съществува и абсолютно време, което да тече съвършено еднакво за всички тела. Т.е.,  нашето реално пространство се оказва неевклидово. Изкривяването на пространството следва пряко от основното уравнение на Н. И. Лобачевски. По такъв начин Н. И. Лобачевски пръв разкъсва веригите, сковаващи геометрията от времето на Евклид. Той построява по-широка геометрична система – пангеометрия, която не отхвърля и не заменя геометрията на Евклид, а просто й отрежда скромното място на частен случай. По-късно Риман разширява съдържанието на геометрията така, че и творението на Лобачевски остава частен случай. Геометрията на Евклид представлява геометрия на пространство с нулева кривина, геометрията на Лобачевски – с отрицателна кривина, а геометрията на Риман – с положителна кривина.

По такъв начин, в началото на ХХ век става очевидна необходимостта от разработване на нова парадигма: ефирът е отхвърлен, пространството е неевклидово (има кривина) и не е абсолютно.

Ето в такава ситуация Айнщайн се хваща да разработи нова теория на относителността,  която за съвременната физика да играе същата роля, каквато механиката на Нютон –  за класическата физика.

Всичко е просто, когато е вече открито. И е неимоверно сложно, когато не знаеш в каква посока да търсиш.

Забележка: Номерата които виждате до заглавията са по ред на публикациите, за да Ви е лесно да ги намирате в търсачката, и не отговарят на страниците. Забележката важи за всички публикации където има * и число * в заглавието.

източник: http://www.beinsadouno.com