Ефір або фізичний вакуум

Поняття про ефір виходить з глибокої давнини - в давньоарійське епоху воно відносилося до особливого стану матерії, що зветься «акаша» (п'ятий елемент матеріальної природи). Ось як поняття «акаша» висвітлено в трактаті С. Вівекананди «Раджа-йога»: «Це всюди знаходиться і все проникаюче щось. Все, що має форму, все, що представляє собою результат з'єднань, все розвинулося з цієї акаші. Акаша це те, що стало повітрям, рідинами, твердими тілами. Вона сама не може бути замечаема, так як настільки тонка, що знаходиться поза всіма звичайних сприймань і може бути видима тільки тоді, коли стане грубою, прийме форму. При творіння існує тільки ця Акаша; при кінці циклу тверді тіла, рідини і гази, все разложатся знову в акаші ».

Дві з половиною тисячі років тому стародавні греки підхопили і розвинули це поняття під ім'ям αιυηρ (ефір, небо). У 1618 р французький філософ, фізик і математик Рене Декарт запропонував розглянути ефір в якості матеріального переносника світла. За його уявленням, світло є стисненням, що поширюється в ідеально пружною середовищі (ефірі), яка заповнює весь простір. З тих пір ідея ефіру міцно увійшла в науковий обіг, особливо в працях Ньтона, Френеля, Максвелла, Лоренца. Ефірна концепція досягла кульмінації в XIX столітті, коли Максвелл, спираючись на створену ним модель ефіру, отримав фундаментальні рівняння електродинаміки.

фізичний вакуум

Вакуум (латинською vacuum) - порожнеча, тобто простір без матерії і енергії. Фізичний вакуум - простір, що не містить реальних частинок і енергії, піддається безпосередньому виміру. Відповідно до сучасних фізичних уявлень, це найбільш низьке енергетичний стан будь-яких квантованих полів, що характеризується відсутністю реальних частинок. Можливість віртуальних процесів у фізичному вакуумі призводить до ряду ефектів взаємодії реальних частинок з вакуумом, що реєструються експериментально. Фізичний вакуум являє собою безліч всіляких віртуальних частинок і античастинок, які у відсутності зовнішніх полів не можуть перетворитися в реальні. За сучасними уявленнями в вакуумі безперервно утворюються і зникають пари частинок-античастинок: електрон-позитрон, нуклон-антінуклонов. Вакуум наповнений такими «не цілком народженими», що з'являються і зникають частинками. Вони не піддаються реєстрації і називаються віртуальними. Однак при певних обставинах віртуальні частинки стають реальними. Так, наприклад, зіткнення частинок високих енергій або сильні поля народжують з вакууму снопи різних частинок і античастинок. Тобто вакуум може бути представлений, як особливий, віртуальний тип середовища. Віртуальність середовища проявляється, зокрема, в неможливості виявити факт руху щодо неї ніякими експериментальними методами, що рівносильно прояву принципу відносності. Концепція рівноправності інерційних систем, звана принципом відносності, є фундаментом теорій породили поняття про фізичному вакуумі. Тобто уявлення про фізичному вакуумі були логічно отримані з принципу відносності. Згідно з даними уявленнями, світ не потребує матеріальної середовищі-носії, а сукупність фотонів утворює вільне електромагнітне поле. Найнижче енергетичний стан цього поля називають «вакуумом електромагнітного поля» [4].

Причини, які спонукають повернутися до концепції ефіру

На основі принципу відносності була створена спеціальна теорія відносності. Ця теорія пояснила накопичилися на той час експериментальні дані і стала фундаментом сучасної фізики високих енергій. Її з успіхом застосовують при проектуванні прискорювачів елементарних частинок і в експериментах з релятивістськими частинками. Тим не менш, є серйозні підстави для того, щоб відмовитися від принципу відносності, що лежить в основі СТО:

Спеціальна теорія відносності містить внутрішнє протиріччя, відоме як парадокс двох близнюків. Були спроби вирішити цей парадокс залученням загальної теорії відносності (ЗТВ), але це мало успіх лише для малих швидкостей руху [5]. У загальному випадку релятивістських швидкостей парадокс залишається непереборним. Найбільш виразно порушення причинно наслідкових зв'язків між подіями виявляються в «парадоксі трьох близнюків» (розглянутому в [3]), що є розвитком уявного експерименту з близнюками.
Існують сучасні експерименти, що встановлюють залежність швидкості світла від напрямку поширення хвилі. Серія таких експериментів була виконана Стефаном Мариновим, в дослідах було виявлено напрямок поширення світлової хвилі, в якому має місце перевищення швидкості світла с на величину 360 ± 40 км / с. Результати експериментів Маринова вступають в протиріччя з постулатом СТО про інваріантності швидкості світла.

Викладені причини стали підставою для відмови від принципу відносності, що природним чином призводить до ідеї відродження концепції ефіру, для якої характерні нерівноправність інерційних систем, з одного боку, і залежність швидкості світла від напрямку поширення хвилі з іншого. Концепція ефіру змушує по іншому поглянути на взаємодію реальних частинок з віртуальними (що представляється в рамках концепції фізичного вакууму). Зазначене взаємодія є не що інше, як взаємодія реальних частинок з реальним ефіром, що виключає необхідність введення штучних посередників, якими є віртуальні частинки.

Теоретичне обґрунтування концепції ефіру

Чи не торкаючись конкретних моделей ефіру, виділимо два його властивості, необхідні для подальшого викладу: властивість середовища-носія взаємодій і його неувлекаемость рухомими тілами (нерухомість). Таким чином, електромагнітна хвиля являє собою поширення збудження нерухомою середовища-ефіру.

Теорія світлоносного ефіру (СЕТ)

Про існування середовища поширення взаємодій (ефіру, що не увлекаемого рухомими тілами) і пов'язаної з нею абсолютної системи відліку; світло в вказаному середовищі поширюється прямолінійно і изотропно зі швидкістю з = 299792458 ± 1,2 м / с.
Про інваріантності швидкості двостороннього поширення світла в інерційних системах відліку. З постулатів випливають перетворення координат і часу для двох систем відліку (OX1Y1Z1) і (OX2Y2Z2), що рухаються щодо абсолютної системи з різними швидкостями v1 і v2 (званими надалі абсолютними) (див. [3]):

Тут u01 - відносна швидкість системи (OX2Y2Z2), виміряна в (OX1Y1Z1), а u02 - швидкість системи (OX1Y1Z1) щодо (OX2Y2Z2). Слід зазначити, що u01 не дорівнює u02. на відміну від СТО, в якій відносні швидкості систем відліку мають однакову величину. З формули t2 = γt1 випливає залежність швидкості течії часу (темпу ходу годин) від абсолютної швидкості руху інерційних систем. Системи, що мають різні абсолютні швидкості v1 і v2. НЕ рівноправні: темп ходу годинника вище в системі відліку, що має меншу абсолютну швидкість.

Важливим наслідком наведених перетворень є абсолютний характер поняття одночасності подій. Події одночасні в одній інерційній системі відліку (dt1 = 0) будуть одночасні в будь-який інший системі (dt2 = 0), що принципово відрізняється від СТО. Відповідно скорочення розмірів тіл, що випливає з перетворень (1), є відображенням зближення атомів і молекул, що складають тіла вздовж напрямку руху. В СТО скорочення розмірів тіл має зовсім інший характер, а саме, є наслідком неодночасності подій (події, що відбулися одночасно в одній системі відліку, в іншій інерціальній системі відліку одночасними не є).

Закон перетворення енергії (E) і імпульсу (p) при переході з однієї системи відліку в іншу, згідно СЕТ, має вигляд:

Зв'язок енергії та імпульсу в інерціальній системі відліку, що має абсолютну швидкість v0. визначається співвідношенням:

Простір і час виявляються взаємопов'язаними, проте за іншими, ніж в СТО, законам. Метрику простору-часу в інерціальній системі відліку визначають коефіцієнти інваріантної квадратичної форми:

Важливим наслідком такої метрики є анізотропія простору інерційних систем. З такою анізотропії випливають порушення закону збереження моменту імпульсу (відзначимо, що відхилення від закону збереження моменту для систем відліку, абсолютна швидкість яких мала v0 / c 2. де u відносна швидкість обертального руху), а також залежність швидкості світла від напрямку (α ') поширення хвилі:

Асимптотика перетворень (1):

Перетворення (1) переходять в класичні перетворення Галілея - Ньютона при малих відносних швидкостях частинок (u01 / c