Եթեր (ֆիզիկա)

Եթեր ( լուսատար եթեր, հին հունարեն՝ αἰθήρ , վերին օդային շերտ; լատին․՝ aether) ենթադրական համատարած միջավայր է, որի տատանումները արտահայտվում են որպես էլեկտրամագնիսական ալիքներ (ներառյալ տեսանելի լույսը )։ Լուսատար եթերի գաղափարը առաջ է քաշվել 17-րդ դարում Ռենե Դեկարտի կողմից և մանրամասն հիմնավորում ստացել 19-րդ դարում ալիքի օպտիկայի և Մաքսվելի էլեկտրամագնիսական տեսության շրջանակներում ։ Եթեր համարվում էր նաև Նյուտոնյան բացարձակ տարածության նյութական անալոգը։ Կային նաև եթերների տեսության այլ վարկածներ։

19-րդ դարի վերջին անհաղթահարելի դժվարություններ առաջացան եթերի տեսության մեջ, ինչը ֆիզիկոսներին ստիպեց հրաժարվել եթեր հասկացությունից և էլեկտրամագնիսական դաշտը ճանաչել որպես ինքնաբավ ֆիզիկական օբյեկտ, որը լրացուցիչ կրիչի կարիք չունի։ Բացարձակ հաշվարկման համակարգը վերացվեց հարաբերականության հատուկ տեսության կողմից ։ Առանձին գիտնականների` եթեր հասկացությունը այս կամ այն ձևով վերակենդանացնելու (օրինակ` եթեր ֆիզիկական վակուումի հետ կապելու) բազմակի փորձերը հաջող չեղան :

Պատմություն

Անտիկ պատկերացումները

Հին հույն գիտնականների մի քանի աշխատանքներից, որոնք մեզ են հասել, կարելի է հասկանալ, որ եթերն այնուհետև հասկացվում էր որպես հատուկ երկնային նյութ ՝ տարածության մեջ «ամբողջությամբ լցնող»  : Պլատոնը Տիմեոսի երկխոսության մեջ հայտնում է, որ Աստված ստեղծեց աշխարհը եթերից։ Լուկրեցիուս Կարուսը «Իրերի բնության մասին» պոեմում նշում է, որ «եթերը կերակրում է համաստեղությունները», այսինքն ՝ լուսատուները բաղկացած են խտացրած եթերից։ Անաքսագորասը եթերն այլ կերպ էր ներկայացնում - նրա կարծիքով, եթերը նման է երկրային օդին, միայն ավելի տաք, չոր և նոսր :

Դեմոկրիտոսը և մյուս ատոմիստները չեն օգտագործել եթեր տերմինը, նրանց աշխարհի համակարգը ներառում է միայն ատոմներ և դատարկություն  :

Մի փոքր ավելի մանրամասն է ներկայացված Արիստոտելի աշխատություններում։ Նա նաև պնդում էր, որ մոլորակները և այլ երկնային մարմինները բաղկացած են եթերից (կամ քվինտեթերից), որը բնության «հինգերորդ տարրն» է, և, ի տարբերություն մյուսների (կրակ, ջուր, օդ և հող), հավերժ է և անփոփոխ։ Արիստոտելը գրել է. «Արևը կրակից չի բաղկացած. դա եթերի հսկայական կուտակում է; Արեգակի ջերմությունը պայմանավորված է Երկրի շուրջ պտույտի ընթացքում եթերի վրա նրա ազդեցությամբ »։ Եթերը նաև լցնում է ամբողջ արտերկրյա տարածությունը ՝ սկսած Լուսնի գնդոլորտից; Վերոհիշյալ մեջբերումից կարող ենք եզրակացնել, որ Արիստոտելի եթերը լույս է փոխանցում Արեգակից և աստղերից, ինչպես նաև փխանցում է Արեգակի ջերմությունը։ Տերմինի Արիստոտելյան պատկերացումները ընդունված էր միջնադարյան սխոլաստիկայի կողմից, այն գիտության մեջ պահպանվեց մինչև 17-րդ դարը։

Դեկարտի եթերը (XVII դար)

Ռենե Դեկարտ

Առաջին անգամ եթերի մասին մշակված տեսություն առաջ քաշվեց 1968 թվականին՝ Ռենե Դեկարտի կողմից, և առաջին անգամ հրապարակվել է 1634 թվականի «Աշխարհ, կամ տրակտակտ լույսի մասին» աշխատությունում, իսկ հետագայում զարգացվեց և տպագրվեց 1644 թվականի«Փիլիսոփայության սկզբունքները» աշխատության մեջ։ Ինքը, Դեկարտը, գրեթե չի օգտագործել «եթեր» տերմինը, միգուցե այն պատճառով, որ նա եթերին վերագրում էր անտիկ եթերի պատկերացումներից բացարձակ այլ հատկություններ․ «Երկիրը և երկինքը միևնույն նյութից են կազմված»։

Դեկարտն առաջին անգամ հստակ նշում էր, որ համաշխարհային եթերը օժտված է նյութի հասարակ մեխանիկական հատկություններով, և այդ կերպ ֆիզիկա հետ վերադարձրեց եթերի գաղափարը՝ Անակսագորի պատկերացումներով (մինչև այդ ընդունված Արիստոտելյան եթերի, որպես «երկնային» տարրի պատկերացումների դեմ)։ Համաշխարհային եթերի դեկարտյան պատկերացումները պահպանվեցին մինչև XX դարի սկիզբը։

Իր ( Կարտեզյան ) բնական փիլիսոփայությանը համապատասխան, Դեկարտը համարում էր ամբողջ Տիեզերքը որպես անորոշ ընդլայնված մատերիա՝ իրեն բնորոշ շարժման ազդեցությամբ տարբեր ձևեր ընդունող  :

Դեկարտը հերքում էր դատարկությունը և կարծում էր, որ ամբողջ տարածությունը լցված է առաջնային նյութով կամ դրա ածանցյալներով։ Նա առաջնային նյութը ներկայացնում էր որպես բացարձակապես խիտ մարմին, որի յուրաքանչյուր մաս գրավում է տարածության մի մասը, որը համաչափ է իր չափսերին՝ այն ընդունակ չէ ձգվել կամ սեղմվել և չի կարող զբաղեցնել նույն տեղը այլ նյութի հետ։ Այս նյութը ունակ է գործադրված ուժի գործողության տակ բաժանվել ցանկացած ձևի մասերի, և դրա յուրաքանչյուր մաս կարող է ունենալ ցանկացած թույլատրելի շարժում  : Նյութի մասնիկները պահպանում են իրենց ձևը, քանի դեռ նրանք ձեռք են բերել շարժում։ Շարժման կորստի դեպքում մասնիկները ունակ են միանալ։ Նա ենթադրում էր, որ գործադրված ուժի ազդեցության տակ առաջնային նյութի մասնիկները տարբեր շրջանաձեւ շարժումներով տաշում են իրենց անկյուններից։ Արդյունքում ստացված գնդոլորտները պտտահողմեր էին առաջացնում, և դրանց բեկորները լրացնում էին նրանց միջև եղած բաց տարածությունները։

Եթերային պտտահողմերը Դեկարտի կարծիքով (Փիլիսոփայության սկզբունքները, հատոր III)

Դեկարտի անտեսանելի եթերը լրացնում էր տիեզերքի նյութից ազատ ամբողջ տարածությունը, բայց չէր առաջացնում դիմադրություն, երբ դրանում շարժվում էին նյութական մարմինները։ Դեկարտը «եթերային մատերիաները» բաժանում էր երեք կատեգորիաների ՝ ըստ իրենց հատկությունների  :

1. Կրակի տարրը ամենաբարակ և ամենաներթափանցող հեղուկն է, որը առաջացել է նյութի մասնիկների աղացման գործընթացում։ Կրակի մասնիկները ամենափոքրն ու արագն են։ Նրանք տարբեր կերպ են բաժանվում այլ մարմինների հետ բախվելիս և լրացնում են նրանց միջև եղած բոլոր բաց տարածությունները։ Աստղերն ու Արեգակը դրանցից են պատրաստված։
2. Օդի տարրերը գնդոլորտներ են, որոնք տեսանելի նյութի համեմատությամբ կազմում են ամենաբարակ հեղուկը, բայց, ի տարբերություն կրակի տարրի, առանցքային պտույտի առկայության պատճառով ունեն հայտնի չափ և կազմվածք։ Այդ պտույտը թույլ է տալիս մասնիկին պահպանել իր ձևը նույնիսկ հանգստի պայմաններում ՝ համեմատած շրջապատող մարմինների հետ։ Տիեզերքի այն հատվածները, որոնք զբաղեցված չեն աստղերի կամ մոլորակների կողմից, բաղկացած են այդ մասնիկներից, և դրանք կազմում են իրական լուսատար եթերը։
3. Հողի տարրը առաջնային նյութի մեծ մասնիկներ են, որոնցում շարժումները շատ քիչ են կամ ամբողջովին բացակայում են։ Մոլորակները կազմված են այդ մասնիկներից։

Եթերի մեխանիկական հատկությունները, այն է `երկրորդ տարրի մասնիկների բացարձակ կարծրությունը և դրանց միմյանց սերտ միացումը, նպաստում են դրանցում փոփոխությունների ակնթարթային բաշխմանը։ Երբ փոփոխությունների ազդակները հասնում են Երկիր, դրանք մեր կողմից ընկալվում են որպես ջերմություն և լույս  :

Դեկարտը օգտագործեց աշխարհի այս համակարգը ՝ բացատրելու ոչ միայն լույսը, այլև այլ երեւույթներ։ Դեկարտը ձգողականության պատճառը (որը նա բնորոշ էր համարում միայն երկրային օբյեկտներին) տեսնում էր Երկիրը շրջապատող եթերային մասնիկների ճնշման մեջ, որոնք ավելի արագ են շարժվում, քան բուն Երկիրը  : Մագնիսականությունն առաջանում է մագնիսի շուրջ փոքրագույն պարուրաձեւ մասնիկների երկու հակառակ հոսքերի շրջանառությունից, ուստի երկու մագնիս կարող են ոչ միայն ձգել իրար, այլև վանել։ Ժապավենաձեւ մասնիկները նույն կերպ պատասխանատու են էլեկտրաստատիկ երեւույթների համար : Դեկարտը կառուցեց նաեւ գույնի տեսությունը, ըստ որի ՝ տարբեր գույներ են ստացվում երկրորդ տարրի մասնիկների պտտման տարբեր արագությունների շնորհիվ :

Լույսի տեսությունները Դեկարտից հետո

Դեկարտի լույսի տեսությունը զգալիորեն զարգացվեց Հոյգենսի կողմից՝ «Լույսի մասին տրակտատ» -ում ( Traité de la lumière, 1690): Հույգենսը լույսը դիտում էր որպես ալիքներ եթերում և զարգացնում ալիքային օպտիկայի մաթեմատիկական հիմքերը։

17-րդ դարի վերջին հայտնաբերվեցին օպտիկական մի քանի անսովոր երեւույթներ, որոնք պետք է համաձայնեցվեին լուսարձատար եթերային մոդելի հետ. Դիֆրակցիա (1665, Գրիմալդի ), ինտերֆերենց (1665, Հուկ ), կրկնակի ճառագայթի բեկում (1670, Էրազմուս Բարտոլին, ուսումնասիրել է Հյուգենսսը), լույսի արագության գնահատում ( 1675, Ռյոմեր ) : Նախանշվեցին լույսի ֆիզիկական մոդելի երկու տարբերակներ.

• Էմիսսիոն (կամ կորպուսուլյար) տեսություն. Լույսը աղբյուրի կողմից ճառագայթվող մասնիկների հոսք է։ Այս տեսակետին կողմ էր լույսի տարածման ուղղագծությունը, որի վրա հիմնված է երկրաչափական օպտիկան, բայց դիֆրակցիան և ինտերֆերենցը չէին մեկնաբանվում այս տեսությամբ։
• Ալիքային. Լույսը եթերում բոցկլտումն է։ Պետք է հաշվի առնել, որ այդ ժամանակ ալիքը հասկացվում էր ոչ թե որպես անսահման պարբերական տատանում, ինչպես ժամանակակից տեսության մեջ, այլ մեկ ազդակ ; այս պատճառով, լուսային երևույթների բացատրությունները ալիքի տեսանկյունից այնքան էլ իրատեսական չէին։

Արժի նշել, որ Դեկարտ-Հյուգենսի լուսատար եթերի կոնցեպցիան համընդհանուր ճանաչում ուներ և անգամ XVII-XVIII դարերի կարտեզիանական և ատոմիստական շարժումները, էմիսսիոն և ալիքային տեսությունները ազդեցություն որևէ կերպ չազդեցին այդ տեսության վրա։ Անգամ էմիսսիոն տեսության կողմնակից Իսահակ Նյուտոնը կարծում էր, որ նշված երևույթները կարող են նաև եթերի ազդեցության հետևանքով լինել։ Նյուտոնի աշխատություններում եթերը շատ հազվադեպ է նշվում, սակայն իր անձնական նամակներում նա տարբեր վարկածներ էր ստեղծում, էլեկտրական, գրավիտացիոն և օպտիկական երևույթներում եթերի դերի մասին։ Իր հիմնական «Բնական փիլիսոփայության մաթեմատիկական սկզբունքները» աշխատությունում Նյուտոնը գրում է․ «Այժմ արժի ինչ-որ բան ավելացնել բարակ եթերի մասին, որը ներթափանցում է բոլոր ամբողջական մարմիններ և դրանց պարունակություններում»։ Այնուհետև նա թվարկում է այդ ժամանակաշրջանում եթերի հնարավոր ֆիզիկական ազդեցությունները․

Մարմնի մասնիկները շատ փոքր հեռավորությունների դեպքում միմյանց ձգում են, իսկ բախման ժամանակ՝ միանում, էլեկտրականացված մարմիններն ազդում են մեծ հեռավորությունների վրա՝ ինչպես ձգելով, այնպես էլ վանելով փոքր մարմինները, լույսը ճառագայթվում է, անդրադառնում, բեկվում, տաքացնում մարմինները, տարբեր զգայություններ է առաջացնում կենդանիների մոտ, ստիպում նրանց շարժվել իրենց ցանկությամբ, այդ եթերի տատանումների միջոցով կենդանու արտաքին օրգաններից դեպի ուղեղ, իսկ ուղեղից՝ դեպի մկաններ։

Նյուտոնը, սակայն, ոչ մի կերպ չէր մեկնաբանում այս վարկածները, մաիյն նշում էր, որ «Սա չի կարելի կարճ շարադրել, բացի այդ չկան բավականաչափ փորձերի արդյունքեր, որոնցով այդ եթերի ազդեցությունները լինեին հստակ որոշված և ցուցադրված»։

Նյուտոնի հեղինակության շնորհիվ XVIII դարի լույսի էմիսսիոնական տեսությունը դարձավ համընդհանուր ընդունված։ Եթերը դիտարկվում էր ոչ թե որպես կրիչ, այլ լուսային մասնիկներ տեղափոխող, իսկ լույսի բեկումը և դիֆրակցիան բացատրում էր եթերի խտության փոփոխությամբ․ մարմինների մոտակայքում (դիֆրակցիա) կամ մի միջավայրից մյուսնն անցնելիս (բեկում)։ Եթերը, որպես աշխարհի մաս, սկսեց կորցնել իր դերը XVIII դարում, սակայն եթեթրային պտտահողմերի տեսությունը պահպանվեց և կատարվեցին մի շարք փորձեր դրանով մագնիսականության և գրավիտացիայի երևույթները բացատրելու համար։

Եթերային մոդելների զարգացումը 19-րդ դարում

Լույսի ալիքային տեսություն

19 րդ դարի սկզբին լույսի ալիքային տեսությունը, որը ենթադրում էր, որ լույսը եթերում տարածվող ալիք է, վճռական հաղթանակ տարավ էմիսսիոն տեսության նկատմաբ։ Էմիսսիոն տեսությանն առաջին ուժեղ հարվածը հասցրեց անգլաիցի գիտնական-ունիվերսալ Թոմաս Յունգը, ով 1800 թվականին ստեղծել է ինտերֆերենցի ալիքային տեսությունը (ինքն է ներմուծել տերմինը)՝ ալիքների վերադրման սկզբունքի վրա հիմնվելով։ Իր փորձերի արդհունքերի հիման վրա նա բավականին հստակ գնահատեց լուսային ալիքի երկարությունը՝ տարբեր գունային տիրույթներում։

Օգյուստեն Ժան Ֆրենել

Սկզբում Յունգի տեսությունը ընդունվեց թշնամաբար։ Հենց այդ ժամանակ խորապես ուսումնասիրվեց լույսի երկբեկման և բևեռացման ֆենոմենը, որն ընկալվեց որպես վճռական ապացույց ՝ հօգուտ էմիսսիոն տեսության։ Բայց հետո Օգյուստեն Ժան Ֆրենելը հանդես եկավ ի պաշտպանություն ալիքային տեսության (ոչինչ չիմանալով Յունգի մասին)։ Մի շարք սրամիտ փորձերի ժամանակ նա ցույց տվեց զուտ ալիքային էֆեկտներ, որոնք ամբողջովին անբացատրելի էին կորպուսուլյար տեսության տեսանկյունից, և իր աշխատությունը, որը պարունակում էր ալիքի դիրքերից համապարփակ ուսումնասիրություն և այն ժամանակվա լույսի բոլոր հայտնի հատկությունների մաթեմատիկական մոդելը (բացառությամբ բևեռացման), շահեց Փարիզի գիտությունների ակադեմիայի մրցույթում ( 1818 ): Արագոն նկարագրում է մի հետաքրքիր դեպք. ակադեմիկոսների հանձնաժողովի նիստում Պուասոնը դեմ է արտահայտվել Ֆրենելի տեսությանը, քանի որ դրանից բխում էր որոշակի պայմաններում անթափանց շրջանից ստվերային կենտրոնում կարող է հայտնվել պայծառ լուսավորված տարածք։ Հաջորդ հանդիպումներից մեկում Ֆրենելը և Արագոն հանձնաժողովի անդամներին ցույց տվեցին այս էֆեկտը, որը կոչվում էր « Պուասոնի կետ »  :

Յունգը և Ֆրենելը ի սկզբանե լույսը դիտարկում էին որպես նոսր, սակայն չափազանց առաձգական եթերի առաձգական(երկայնական) տատանումներ։ Լույսի ցանկացած աղբյուր ճառագայթում է եթերի առաձգական տատանումներ, որոնք տեղի են ունենում բնության մեջ այլևս ոչ մի տեղ չհանդիպող չափազանց մեծ հաճախությամբ, ինչի շնորհիվ էլ ձեռք են բերում լույսի արագությունը։ Ցանկացած նյութական մարմին ձգում է եթերը, որը ներթափանցում է մարմնի մեջ և խտանում այնտեղ։ Թափանցիկ նյութում եթերի խտությունից է կախված նյութի բեկման ցուցիչը։

Մնում էր հասկանալ լույսի բևեռացման մեխանիզմը։ Դեռևս 1816 թվականին Ֆրենելը նշում էր, որ կա հավանականություն, որ լուսային ալիքները ոչ թե երկայնական են, այլ՝ լայնական։ Դա հեշտությամբ կբացատրեր բևեռացման երևույթը։ Յունգը միևնույն ժամանակ եկավ նույն եզրահանգմանը։ Բայց լայնական ալիքները մինչև այդ հանդիպում էին միայն չսեղմվող պինդ մարմիններում, իսկ եթերը համարում էին ավելի շուտ գազի կամ հեղուկի հատկություններով օժտված։ 1822-1826 թվականներին Ֆրենելը ներկայացրեց նոր աշխատություն, որում մանրամասն ներկայացնում էր իր նոր փորձերը և բևեռացման ամբողջական տեսությունը, որը արժեքավոր է մինչև օրս։

Կոշի-Սթոքսի մոդելը

19-րդ դարում եթերի կոնցեպցիայի հանդեպ հետաքրքրությունը կտրուկ աճեց։ 1820-ական թվականներից հետո գրեթե հարյուր տարի ալիքային օպտիկան գրեթե բոլոր ոլորտներում հաղթանակներ էր գրանցում։ Դասական ալիքային տեսության կառուցումը ավարտվեց՝ առադրելով բարդագույն հարց․ ի՞նչ է եթերը։

Երբ պարզ դարձավ, որ լույսի տատանումները խիստ լայնական են, հարց առաջացավ, թե ինչ հատկություններ պետք է ունենա եթերը ՝ լայնակի տատանումները թույլ տալու և երկայնականները բացառելու համար։ Ա․ Նավիեն 1821 թվականին ստացավ առաձգական միջավայրում գրգռումների տարածման համար ընդհանուր հավասարումները։ Նավիեի տեսությունը մշակվել է Կոշին (1828) կողմից, որը ցույց տվեց, որ, ընդհանուր առմամբ, երկայնական ալիքներ նույնպես պետք է լինեն  :

Ֆրենելը առաջ քաշեց վարկած, համաձայն որի՝ եթերն անսեղմելի է, բայց թույլ է տալիս լայնակի տեղաշարժեր։ Նման ենթադրությունը դժվար է կիարռել նյութի մեջ եթերի ընդհանուր թափանցելիության հետ։ Դ.Գ.Ստոքսը դժվարությունը բացատրեց նրանով, որ եթերը նման է խեժի. Արագ դեֆորմացիաների (լույսի ճառագայթում) դեպքում այն իրեն պահում է պինդ մարմնի պես, իսկ դանդաղ (ասենք, երբ մոլորակները շարժվում են) տակ` պլաստիկ։ 1839 թվականին Կոշին բարելավեց իր մոդելը՝ ստեղծելով սեղմվող (անշարժ) եթերի տեսություն, որը հետագայում կատարելագործվեց Վ. Թոմսոնը կողմից։

Որպեսզի այս բոլոր մոդելների զուտ սպեկուլյատիվ դիտարկվեն, ալիքային օպտիկայի հիմնական էֆեկտները պետք է պաշտոնապես բխեին դրանցից։ Այնուամենայնիվ, նման փորձերը քիչ հաջողություն ունեցան։ Ֆրենելը ենթադրեց, որ եթերը բաղկացած է մասնիկներից, որոնց չափը համեմատելի է լուսային ալիքի երկարության հետ։ Կոշիի այս լրացուցիչ ենթադրությամբ հնարավոր էր հիմնավորել լույսի դիսպերսիայի ֆենոմենը։ Այնուամենայնիվ, փորձերը տեսությանը միացնելու, օրինակ, Ֆրենելի լույսի բեկման տեսությունը եթերի ցանկացած մոդելի հետ, անհաջող էին  :

Եթեր և էլեկտրամագնիսականությունը

Ֆարադեյը թերահավատորեն էր վերաբերվում եթերին և անվստահություն էր հայտնում դրա գոյության վերաբերյալ  : Մաքսվելի կողմից դասական էլեկտրադինամիկայի հավասարումների հայտնաբերմամբ եթերի տեսությունը նոր բովանդակություն ստացավ։

Իր առաջին աշխատանքներում Մաքսվելը օգտագործում էր եթերի հիդրոդինամիկ և մեխանիկական մոդելներ, բայց շեշտում էր, որ դրանք միայն պարզվում են տեսողական անալոգիայի միջոցով։ Պետք է հիշել, որ վեկտորային հաշիվը դեռ գոյություն չուներ, և Մաքսվելին անհրաժեշտ էր հիդրոդինամիկ անալոգիա, նախ և առաջ` դիֆերենցիալ օպերատորների ( տարամիտություն, ռոտոր և այլն) ֆիզիկական իմաստը պարզելու համար։ Օրինակ՝ իր «Գծերի Ֆարադեյի տողերի մասին» հոդվածում (1855) Մաքսվելը բացատրեց, որ մոդելում օգտագործված մտացածին հեղուկը «բացառապես մտացածին հատկությունների ամբողջություն է, որը բաղկացած է մաքուր մաթեմատիկայի որոշ թեորեմներ մի տեսքով ներկայացնելու ձևից, որն ավելի տեսողական է և ավելի հեշտ է կիրառվում ֆիզիկայի համար, խնդիրներ, քան զուտ հանրահաշվական խորհրդանիշներ օգտագործող ձևը » ։ Հետագայում (1864 թվականից) Մաքսվելը իր աշխատանքներից բացառեց անալոգիայի տրամաբանությամբ : Մաքսվելը չի մշակել եթերի հատուկ մոդելներ և չի հիմնվել եթերի որևէ հատկության, բացառությամբ տեղաշարժման հոսանքը պահպանելու կարողության, այսինքն ՝ տարածության մեջ էլեկտրամագնիսական տատանումների շարժման։

Երբ Գ. Հերցը փորձերով հաստատեց Մաքսվելի տեսությունը, եթերը սկսեց համարվել որպես լույսի, էլեկտրականության և մագնիսականության ընդհանուր կրիչ։ Ալիքային օպտիկան դարձավ Մաքսվելի տեսության օրգանական մասը, և հույս առաջացավ այս հիմքի վրա կառուցել եթերի ֆիզիկական մոդելը։ Աշխարհի ամենախոշոր գիտնականները զբաղվում էին այս ոլորտի հետազոտություններով։ Նրանցից ոմանք (օրինակ՝ ինքը՝ Մաքսվելը, Ումովը և Հելմհոլցը ), չնայած որ գրել են եթերի հատկությունների մասին, իրականում ուսումնասիրել են էլեկտրամագնիսական դաշտի հատկությունները։ Մնացածները (օրինակ ՝ Դ. Գ. Սթոքս , Վ. Թոմսոնը ) փորձել էին բացահայտել եթերի բնույթն ու հատկությունները, գնահատել դրանում առկա ճնշումը, զանգվածի և էներգիայի խտությունը, կապել ատոմային տեսության հետ։

Քիմիան եթեր հասկանալու փորձերի մեջ (Դ. Ի Մենդելեև)

Դ.Ի.Մենդելեև Եթերի քիմիական ընկալման փորձ: Նյու Յորք - Լոնդոն - Բոմբեյ: 1904 թ

Դ. Մենդելեևի աշխատություններում այս հարցն անմիջականորեն կապված է պարբերականության ֆիզիկական պատճառների ընկալման հետ։ Քանի որ տարրերի հատկությունները պարբերականորեն կախված են ատոմների զանգվածներից, գիտնականը մտադիր էր օգտագործել այս օրինաչափությունները առկա խնդիրը լուծելու համար՝ որոշելով գրավիտացիոն ուժերի պատճառները և ուսումնասիրելով դրանք փոխանցող միջավայրի հատկությունները։

Ինչպես արդեն նշվեց, ենթադրվում էր, որ միջմոլորակային տարածքը լցնող «եթեր» -ը լույս է փոխանցում, ջերմություն և ձգողություն։ Նման հասկացությունների համատեքստում խիստ նոսր գազերի ուսումնասիրությունը կարծես թե հնարավոր միջոց էր այդ նյութի որոշման համար, երբ «սովորական» նյութի հատկությունները այլևս ի վիճակի չէին թաքցնելու «եթերի» հատկությունները :

Իր վարկածներից մեկում Դ.Ի. Մենդելևը առաջնորդվել է այն փաստով, որ խիստ նոսր օդի գազերի վիճակը կարող է իրենից ներկայացնել «եթեր» կամ ինչ-որ անհայտ իներտ գազ` շատ ցածր քաշով, այսինքն` ամենաթեթև քիմիական տարրը։ Գիտնականը գրում է «Քիմիայի հիմունքները» (1871 թ.-ի պարբերական համակարգի) էսքիզների վրա. «Եթերն ամենաթեթևն է, միլիոնավոր անգամներ»; 1874-ի իր աշխատանքային գրքում նա ավելի հստակ է արտահայտում իր նկատառումները. «զրոյական ճնշման դեպքում օդը որոշակի խտություն ունի․ դա եթեր է։ » Բայց այդ ժամանակվա նրա հրապարակումներում այս մտքերը արտացոլված չէին։ 19-րդ դարի վերջին իներտ գազերի հայտնաբերումը առաջացրեց համաշխարհային եթերի քիմիական էության հարցը։ Ուիլյամ Ռամզիի առաջարկով ՝ Մենդելեեւը զրոյական խումբն ընդգրկում է պարբերական աղյուսակում ՝ տեղ թողնելով ջրածնից ավելի թեթեւ տարրերի համար։ Ըստ Մենդելեևի, իներտ գազերի խումբը կարող է լրացվել կորոնիումով և ամենաթեթև, մինչ այժմ անհայտ տարրով, որը նա անվանել է Նյուտոնիում, որը համաշխարհային եթերն է ։

1902-ի ապրիլին նա մանրամասնորեն բացատրեց իր տեսակետները «Աշխարհի եթերային քիմիական ըմբռնումի փորձ» էսսեում (հրատարակվել է անգլերեն ՝ 1904, ռուսերեն ՝ 1905): Այս աշխատանքի եզրափակիչ մասում Դ. ԵՎ Մենդելեեւը գրում է .

Եթերը յուրօրինակ բնութագրիչներով գազ պատկերացնելով և այն զրոյական խմբի մեջ պատկերացնելով, և նախ փորձում եմ պարբերականության սկզբունքից ստանալ այն, ինչն իսկապես կբացատրի եթերի նյութը և բնության մեջ նրա ամենուր տարածումը, ինչպես նաև նրա նյութեր ներթափանցելու կարողությունը, ընդ որում ոչ միայն գազ կամ գազանման, այլ հեղուկ և պինդ նյութեր, քանի որ ավելի թեթև տարրերի ատոմները, ինչից կազմված են մեր սովորական նյութերը, միևնույնն է միլիոնավոր անգամ ավելի ծանր են եթերի մասնիկներից, և ինչպես կարելի է պատկերացնել, չեն փոխում իրենց հատկություններն այլ թեթև ատոմների կամ եթերի մասնիկների հետ փոխազդելիս։ Պարզ է, որ դրանից հետո ինձ մոտ առաջանում են չափազանց շատ հարցեր, որոնց մեծ մասին, ինձ թվում է, հնարավոր չէ պատասխանել, և իմ շարադրված փորձում և ոչ փորձել եմ բարձրաձայնել, ոչ էլ՝ պատասխանել նրանց, որոնք ինձ թվում են լուծված։ Իմ «փորձը» գրել եմ ոչ թե դրա համար, այլ որ կարծիք հայտնեմ այն հարցերի մասին, որոնց մասին շատերը գիտեն, մտածում են և որի մասին արժի սկսել խոսել։

Նույնիսկ իր վաղ աշխատություններում Դ.Ի.Մենդելեևը եկել է այն մեթոդաբանական սկզբունքներին և դրույթներին, որոնք մշակվել են հետագա հետազոտություններում։ Նա ձգտում էր մոտենալ խնդրի լուծմանը՝ հետևելով այս ընդհանուր սկզբունքներին՝ ստեղծելով փիլիսոփայական հայեցակարգ, որի շրջանակներում կիրականացվի հատուկ տվյալների վերլուծություն։ Սա նաև բնորոշ է այս թեմային վերաբերող ուսումնասիրություններին, որոնք արտահայտվել են արդյունքներով, որոնք ուղղակի կապ չունեն դրա հետ։ Եթերը հայտնաբերելու գաղափարից դրդված ՝ Դ.Ի. Մենդելեևը սկսեց ուսումնասիրել նոսրացված գազեր,և այդ ընթացքում ձևակերպեց կամ հաստատեց կինետիկ տեսության և ջերմադինամիկայի դրույթները, տեսականորեն դնելով սեղմված գազերի վարքի պայմանները․ ստացավ իդելական գազի հավասարումը։ Շատ արժեքավոր, բայց որոշ չափով վաղաժամ էր Դ.Ի.Մենդելեևի առաջարկը` ներկայացնել ջերմաստիճանի թերմոսինամիկ սանդղակ։

Լորենցի եթերային տեսությունը

1892—1904 թթ․ Հենդրինկ Լորենցը ձևակերպեց «էլեկտրոն-եթերի» տեսությունը, որում նա խիստ տարբերակում մտցրեց նյութի (էլեկտրոնների) և եթերի միջև։ Նրա մոդելում եթերը բացարձակ անշարժ է և չի կարող շարժվել նյութական մատերիայի միջոցով։ Ի տարբերություն ավելի վաղ էլեկտրոնային մոդելների, եթերի էլեկտրամագնիսական դաշտը հանդիսանում է էլեկտրոնների միջև միջնորդ, և այդ դաշտում փոփոխությունները չեն կարող լույսի արագությունից ավելի մեծ արագությամբ տարածվել։

Լորենցի տեսության ֆունդամենտալ կոնցեպցիան 1895 թվականին դարձավ «համապատասխանող վիճակների թեորեմ»՝ v/c-ի կարգի անդամների համար։ Այդ թեորեմում պնդվում էր, որ դիտորդը, որը շարժվում է եթերի նկատմամբ, նույն դիտումներն է կատարում, ինչ որ դադարի վիճակում գտնվող դիտորդը (համապատասխան փոփոխականների փոփոխումից հետո)։ Լորենցը նկատեց, որ անհրաժեշտ է փոփոխել տարածաժամանակային փոփոխականները՝ հաշվարկման համակարգի փոփոխության ժամանակ, և մտցնել երկու հասկացություն․

• ֆիզիկական Լորենցի կրճատում (1892) ՝ Մայքելսոն-Մորլի փորձը բացատրելու համար;
• միաժամանակության մաթեմատիկական հայեցակարգը (1895) ՝ բացատրելու համար լույսի շեղումը և Ֆիզոյի փորձը ։

Եթեր և ձգողականություն

XVII-XIX դարերի ընթացքում բազմաթիվ փորձեր են արվել՝ կապելու եթերը ձգողականության հետ և ֆիզիկական հիմքը մտցնելու Նյուտոնյան համընդհանուր ձգողության օրենքի տակ։ Պատմական ակնարկները նշում են զարգացման տարբեր աստիճանի ավելի քան 20 նման մոդելներ։ Ավելի հաճախ, քան մյուսները, արտահայտվում էին հետևյալ գաղափարները  :

• Հիդրոստատիկ մոդել. Քանի որ եթերը, ինչպես կարծում էին, կուտակվում է նյութական մարմինների ներսում, դրա ճնշումը մարմինների միջև տարածությունում ավելի ցածր է, քան այդ մարմիններից հեռավորության վրա։ Կողքից ավելորդ ճնշումը մարմինները «մղում» է միմյանց։
• Ձգողականությունը էթերի միջոցով նյութի ատոմների թրթռումների («պուլսացիաներ») տարածման արդյունք է։
• Եթերքում կան «աղբյուրներ» և «լվացարաններ», և դրանց փոխադարձ ազդեցությունն արտահայտվում է որպես ձգողականություն։
• Եթերը պարունակում է շատ պատահականորեն շարժվող միկրոմասնիկներ (դիակներ), և երկու մարմինների ձգումն առաջանում է այն բանի շնորհիվ, որ յուրաքանչյուր մարմին «պաշտպանում է» մյուսին այս մասնիկներից, դրանով իսկ ստեղծելով ուժերի անհավասարակշռություն (հրող մարմիններն ավելի շատ են, քան հրում)։

Այս բոլոր մոդելները ենթարկվել են հիմնավորված քննադատության և չեն կարողացել հասնել լայն գիտական ընդունման։

Հիդրոստատիկ մոդել

Առաջին անգամ այս մոդելը հրապարակվեց խնդիրների և հարցերի ցանկում, որոնք Նյուտոնը տեղադրեց իր «Օպտիկա» (1704) աշխատանքի վերջում։ Ինքը ՝ Նյուտոնը, ոչ մի անգամ չի սատարել նման մոտեցմանը՝ սահմանափակվելով հայտնի հայտարարությամբ. Այս գաղափարը երբևէ լուրջ զարգացում չի ստացել։

Այս մոդելի մեկ այլ տարբերակ առաջարկել է Ռոբերտ Հուկը . ձգումը պայմանավորված է եթերի միջոցով մարմնից մարմնին փոխանցվող ատոմների ցնցումներից։ Այս գաղափարը մշակվել է 19-րդ դարում ՝ «պուլսացիայի» տեսությունների տեսքով ։

«Տատանվող» տեսությունները

«Տատանումների» տեսությունների շարքում ամենանշանավոր տեղը զբաղեցնում է նորվեգացի ֆիզիկոս Կառլ Բյերկինեսի մոդելը, ով առաջիններից մեկն էր, ով փորձեց ստեղծել բոլոր ոլորտների միասնական տեսություն ։ Bjerknes- ի հրատարակությունները (1870-ականներ) զարգացրեցին հետևյալ գաղափարը. Եթերում գտնվող մարմիններն իրենց պահում են սինխրոն պուլսացնող մարմինների պես անճնշվող հեղուկի մեջ, որի միջև, ինչպես գիտեք, կա ձգողականություն, որը հակադարձ համեմատական է հեռավորության քառակուսիին։ Bjerknes գաղափարը, որն աջակցում է բրիտանացի ֆիզիկոսներ Ֆրեդերիկ Գաթրին (Ֆրեդերիկ Գաթրի) և Ուիլյամ Հիքսը (Ուիլյամ Միչինսոն Հիքս), վերջինս տեսականորեն նկարագրվում է որպես «բացասական մայր», որի ատոմները թրթռում են հակառակ փուլում և հակագրավիտացիա։ 1909 թ.-ին Բիերկնեսի տեսությունը մշակեց Չարլզ Վ. Բարտոնը, որը վերագրում էր զարկերակները մարմինների էլեկտրոններին  :

«Տատանումների» մոդելները սուր քննադատության ենթարկվեցին, և դրանց դեմ հնչեցին հետևյալ առարկությունները ։

1. Եթերի ընդհանուր ընդունված տեսությունը 19-րդ դարի վերջին այն համարում էր առաձգական միջավայր, հետևաբար անհամատեղելիության հատկությունը կամ ինչ-որ կերպ հիմնավորվում էր, կամ պետք է ընդունվեր եթերի երկու սկզբունքորեն տարբեր տեսակի գոյություն։
2. Ատոմային տատանումների համաժամանակեցման պատճառները պարզ չեն։
3. Չմարող պուլսացիաները պահպանելու համար անհրաժեշտ են ինչ-որ տեսակի արտաքին ուժեր։

Դասական աշխատանքներ

Լե Սեյջի տեսությունը

Լեսեյջի ձգողականություն. Յուրաքանչյուր մարմին «էկրանացնում է» մյուսը կոսպուսկուլների ճնշումից ՝ ստեղծելով մոտեցման ուղղությամբ համահավասար ազդող ուժ

Ձգողականության այս հնարամիտ մեխանիկական մոդելի գաղափարը հայտնվել է դեռևս Նյուտոնի ժամանակաշրջանում ( Նիկոլա Ֆատիո դե Դյուլիե, 1690), զարգացած տեսության հեղինակը շվեյցարացի ֆիզիկոս Ժորժ Լուի Լեսաժն էր, որի առաջին հրատարակությունը լույս է տեսել 1782 թվականին : Գաղափարի էությունը ցույց է տրված նկարում. Տարածությունը լցված է արագ և քաոտիկորեն շարժվող եթերային գնդերով, նրանց ճնշումը մեկ մարմնի վրա հավասարակշռված է, իսկ երկու սերտ մարմինների վրա ճնշումը անհավասարակշռված է (մարմիններից մասնակի զննումի պատճառով), ինչը ստեղծում է փոխադարձ ձգողականության ազդեցություն։ Մարմնի զանգվածի ավելացումը նշանակում է այս մարմինը կազմող ատոմների քանակի ավելացում, որի պատճառով դիակների հետ բախումների քանակը և դրանց կողմից ճնշման մեծությունը համամասնորեն ավելանում են, ուստի ներգրավման ուժը համամասն է մարմնի զանգվածին։ Այստեղից Le Sage- ը ստացավ Նյուտոնի ձգողականության օրենքը  :

Տես նաև

• Հարաբերականության տեսության պատմություն
• Ֆիզիկայի պատմություն
• Ձգողականության մեխանիկական տեսություններ
• Նյուտոնիում
• Լեսեյջի ձգողականության տեսությունը

Գրականություն

• Богородский А. Ф. Всемирное тяготения. — Киев: Наукова думка, 1971. — 351 с.
• Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения. Истоки и формирование. 1900-1915 гг. — М.: Наука, 1981. — 352 с.
• Гольдгаммер Д. А. (1890–1907). «Эфир, в физике». Բրոքհաուզի և Եֆրոնի հանրագիտական բառարան: 86 հատոր (82 հատոր և 4 լրացուցիչ հատորներ). Սանկտ Պետերբուրգ.{{cite book}}: CS1 սպաս․ location missing publisher (link)
• Декарт Рене. Первоначала философии // Сочинения в двух томах. — М.: Мысль, 1989. — Т. I.
• Кудрявцев П. С. Курс истории физики. — М.: Просвещение, 1974.
• Роузвер Н. Т. Перигелий Меркурия. От Леверье до Эйнштейна = Mercury's perihelion. From Le Verrier to Einstein. — М.: Мир, 1985. — 244 с.
• Спасский Б. И. История физики. — М.: Высшая школа, 1977.
  • Հատոր 1։ մաս 1; Մաս 2
  • Հատոր 2։ մաս 1; Մաս 2
• Терентьев И. В. История эфира. — М.: ФАЗИС, 1999. — 176 с. — ISBN 5-7036-0054-5
• Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. Том 1. — М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. — 512 с. — ISBN 5-93972-070-6
• Уиттекер Э. История теории эфира и электричества. Том 2. — М.: Институт компьютерных исследований, 2004. — 464 с. — ISBN 5-93972-304-7

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 3, էջ 488)։