Eetteri (fyysinen)

In fysiikka , termi eetteri on katettu useita eri käsitettä aikojen mukaan. Fyysikkojen pitämät erilaiset eetterit ovat "hienovaraisia ​​aineita, jotka ovat erillisiä aineesta ja joiden avulla on mahdollista tuottaa tai välittää vaikutuksia elinten välillä". Nämä erilaiset vaikutukset olivat planeettojen liikeradat ( Descartesille ), painovoiman siirto ( Isaac Newton ), valon kuljetus (Descartesista, Robert Hookesta , Newtonista ja monista muista 1900- luvun alkuun saakka).  Vuosisata ) , sähköisen ja magneettisen voiman ja sitten sähkömagneettisen virran kuljettaminen , jopa sähkövarauksen syntyminen tietyissä kappaleissa, samoin kuin hylkivä voima kehojen ympärille, estäen painovoiman ( Pierre-Simon de Laplace selittää kaasuilmiöitä) ).

Teoreettinen tutkimus on valoeetteri (lähetin valo ) oli mahdollisuuden kehittää käsitettä elastisuus , oli mahdollista ennustaa tiettyjä kokeellisia tuloksia tarkastelemalla valon aalto lähetetään eetteri pidetään neste. Eri ominaisuuksia ( Christian Muun muassa Huyghens , Augustin Fresnel ). Tämä ympäristö, jota ei voida kokeilla suoraan , oli myös tilaisuus verrata induktiivisia ja deduktiivisia menetelmiä ( John Stuart Mill ja William Whewell olivat erityisen aktiivisia tässä keskustelussa).

Kun James Clerk Maxwellin Maxwell-yhtälöt ovat muodostuneet, useita kertoja yritettiin muotoilla teoria eetteristä, joka on näiden sähkömagneettisten aaltojen mekaaninen kuljettaja (Maxwell kokeili sitä ensin), mutta kukaan ei antanut ottaa huomioon kaikkia sähkömagneettisuus, jopa yksinkertaisimmissa tapauksissa. Kokeet Michelson ja Morley on optiikka liikkuvien elinten johti abstraktio tällaisissa teorioiden ( Hendrik Lorentz , Joseph Larmor ), ja ulkonäkö erityinen suhteellisuusteoria lopettamaan kaiken tämän työn, relegating kysymyksiin. On eetteri yleisiin näkökohtiin , erityisesti kvanttityhjiön vaihteluissa .

Eetteri antiikin

Alunperin eetteri on ensiarvoisen jumala kreikkalaisessa mytologiassa, personifioi yläosat taivaalle, sekä sen loisto; tämä on jäänyt meille klassisen runokielen kautta, jossa puhumme eetteristä puhtaalle taivaalle. Empedokles , jolle olemme velkaa klassisen teorian neljästä elementistä, puhuu usein eetteristä erillisenä kokonaisuutena. Platon mainitsee Timaeuksessa (58 d) eetterin "puhtaimpana ilman muotona". Aristoteles esittelee tutkielmassaan Du ciel uuden elementin, joka on olemassa vain taivaallisella alueella ja jonka erityispiirteenä on liikkua ympyrässä tarvitsematta ulkoista voimaa.

"On ehdottoman välttämätöntä, että on olemassa yksinkertainen runko, jonka luonteen on liikkua kiertokäännöksen mukaan, oman luonteensa mukaisesti ... Niiden ruumiiden lisäksi, jotka ympäröivät meitä täällä alla, on olemassa toinen kappale, erotettu niistä, ja jolla on luonto, sitä jaloin, sitä kauempana se on maailmallemme. "

- (Aristoteles, Taivaalta , I, 2).

Tämä paljon hämmennystä aiheuttanut uutuus päätyi samankaltaiseksi eetterin kanssa, vaikka Aristoteles ei käyttänyt sanaa sen nimeämiseen. Koska Aristoteles on "jaloin", taivaanelementtiä ei koskaan kutsuta viidenneksi. Hellenistisen ajanjakson aikana, jolloin Aristoteleen tekstit poistettiin enemmän tai vähemmän liikkeestä, erilaiset tulkinnat yhdistivät sen, mitä hän kutsui "ensimmäiseksi ruumiiksi" eetterin ja myös sielun aineen kanssa. Ensimmäisinä vuosisatoina eräänlainen yksimielisyys vahvisti hämmennystä. Esimerkiksi, mukaan Sextus Empiricus , käsite eetteriä palaa pythagoralaisen Ocellos (tai Philolaos ):

”Ocellos on Lucaniassa ja Aristoteles , että neljä elementtiä ovat lisänneet viidesosa elin, jolla on pyöreä liike ja joka heidän mielestään on materiaali taivaankappaleissa. "

- ( Sextus Empiricus , matemaatikkoja vastaan , X, 316).

Pseudo-plutarkhos antaa yhtä likimääräinen versio:

"Aristoteles katsoo, että ylin jumala on erillinen muoto, jota tukee maailmankaikkeuden pyöreys ja pallo, joka on eteerinen ( aithérion sôma ) ja taivaankappale, jota hän kutsuu viidenneksi ruumiiksi: ja että kaikki tämä taivaankappale on jaettu useisiin yhtenäisen luonteen alueisiin, jotka on erotettu vain älyllisesti, hän pitää kutakin näistä aloista ruumiista ja sielusta koostuvana eläimenä, jonka ruumis on eteerinen, liikkuu pyöreästi ja sielu järki liikkumattomana liikkeen syynä, riippuen toiminta. "

Stoikkalaisten ideat merkitsivät voimakkaasti eetterin ymmärtämistä ja niillä oli huomattava vaikutus latinalaisnäyttelyihin. Cicero ( Tusculanes , I, 10) lisää, että Aristoteles väittää, että "sielu saa alkunsa" tästä viidennestä elementistä. Stoic Cleanthes omistaa eetterin suvereenille jumalalle.

Synréoppisen kuvan hallitsevasta hämmennyksestä maalasi André-Jean Festugière  : "Vanhimmissa kirjoittajissa" eetteri "osoittaa taivaan ( Homer , The Iliad , 412; Hésiode , Les Travaux et les Jours , 18)… Sana" eetteri " " Empedokles oli jo käyttänyt sitä , mutta ilmakehän ilmaisemiseksi sumua vastaan ​​... Anaxagora on ensimmäinen, joka on tehnyt eron ilman ja eetterin välillä, mutta mitä hän nimitti eetterin nimellä, oli tuli (fragmentit 59 43 59 73) ... mistä Faidon ja Platon , väli ilma ja taivaan edelleen (valon alue) tulee eetteri, elävät jumalat tähdet. Platon omistaa eetterille sen erityisluonteen, että se on aina liikkeessä. Eetteriä pidetään ilmalajina, puhtaimpana lajina. Platon erotti kolme eetterityyppiä: yläilma, ilmakehän ilma, sumuinen ilma ... Se on Epinomisin ja Aristoteleen filosofian [varhaisen teoksen], kahden nykyaikaisen teoksen [n. 350 av. JKr.], Jonka näemme esiintyvän eetterin, viidennen ruumiin, käsitteenä. Epinomis mainitsee eetteri ensimmäistä kertaa viides elin (981 c 6), eräänlaisena hienovaraisempaa ja puhtaampaa ilmaa: eetteri ei myöskään ole, olinpaikkaan tähdet (tämä yksi). Ci est le feu ), mutta kuten ilma, myös läpikuultavan luonteen demonisten olentojen, jotka toimivat välittäjinä ihmisten ja näkyvien jumalien [tähtien] välillä (984 b). Aristoteleen filosofian katkelmat osoittavat, että viidennen ruumiin eetterin käsitteellä on siinä tärkeä paikka. Muinaiset pitivät Aristotelesta yksimielisesti viidennen elementin eetterin opin keksijänä. Aristotelesilla on aina seuraava eetteri, tuli, ilma, vesi, maa, ja se on järjestys, joka tulee vallitsemaan, eetteriä (eikä tulta) pidetään sitten tähtien ja alkuaineen asiana. Sielu on ikuinen liike, koska se on peräisin eetteristä, joka on aina käynnissä. Lopuksi, tämä aristotelilainen eetteri on lämpöä, se on lämmön, siis myös elämän, periaate. "

Pythagoreans äskettäin, että Pythagoraan muistelmissaan ( III e .. S BC) näytä tunnistavan kolme eetterit: 1) kuumaa (astraalinen aurinko- tulta ja jumalallinen), 2) Kylmään (ilma) ja 3) tiheä (vesi, seerumi, neste, veri ...) ja kahdenlaiset sielut: 1) sielu, joka on valmistettu kuumasta eetteristä, äly (vastaa eläinten elämää) ja 2) sielu, joka on valmistettu kahden eetterin, kuuman ja kylmän, höyryn seoksesta , kasvullinen sielu (vastaa elävää, toisin sanoen hajutonta ja liikkumatonta).

Viimeisen vuoden I st  luvulla  eaa. AD Xenarch kirjoittaa tutkielman viidettä elementtiä vastaan , jonka tuntemisesta tulee olennaista kaikissa eetterikeskusteluissa. Cesare Cremonini kirjoitti kumouksen vuonna 1616, ja Galileo mainitsee sen edelleen. Sillä välin eetteristä tai kvintessenssistä on tullut tärkeä käsite alkemistien kannalta . He puolestaan ​​tulkitsevat Aristoteleen määrittelemän katoamattoman elementin sillä, ettei sillä ole päinvastaista. Olemme jopa keskustelleet kunnes XIX th  vuosisadan jossa metafyysikot varsinkin otti sen.

Gravitaatioeetteri pre-relativistisessa fysiikassa

René Descartes kehitti tourbillon-mekaanikon selittääkseen, että planeettojen liike johtuu suurista eetteripyörteistä ( pienistä läpinäkyvistä palloista koostuva hienovarainen aine ), jotka täyttävät tilaa ja jotka kuljettavat niitä ja pitävät heidät liikeradoillaan. Tämä kvalitatiivinen fysiikka pystyi perustelemaan planeettojen liikkeen mekanistisella tavalla kumoamalla tyhjiön olemassaolon , jota hän pitää tyhjänä . Tämän saman eetterin piti lähettää valoa välittömästi paineen muodossa.

Poistettuaan Descartes'n pyörteiden teorian (noin 1680) Isaac Newton kehitti teoriansa universaalista gravitaatiosta, jossa painovoima välittyy hetkessä ruumiista toiseen, kaikilla etäisyyksillä ja avaruuden läpi, tyhjänä tai ei.

Vaikka Newton oli tyytyväinen teoriansa tehokkuuteen, hän ei ollut tyytyväinen tilanteeseen, jossa voima siirtyy tyhjiön kautta . Newtonin kirjeessä Richard Bentleylle vuonna 1692: "Olkoon painovoima luontainen, luontainen ja olennainen aineelle, jotta yksi keho voi toimia toisen kanssa etäisyydellä tyhjiössä, välittämättä mitään muuta, mitä ja minkä kautta heidän toimintansa on. ja voima voidaan välittää toisistaan ​​on mielestäni järjetöntä, josta uskon, ettei kukaan ihminen voi koskaan tehdä syyllisyyttä, jolla on kyky perustella pätevästi filosofisissa asioissa. "

Siten General Scholium kirjan III of Principia , hän hän ajattelee "hyvin hienovarainen sellainen henki, joka tunkeutuu läpi kaikki kiinteät elimet", lisäten, että "se on väkisin, ja toimintaa tässä hengessä hiukkaset elinten houkutella toisiaan ”: mekaaninen eetteri, joka täyttää tilan ja sallii painovoiman siirron.

Tämä eetteri sovittelee painovoiman mutta se ei koske, ja näyttää poistetaan ominaisuudet ja fysikaaliset periaatteet esitetään Principia . Newton tuki tätä näkökulmaa teologisista näkökohdista sanoen, että avaruus on sensium Dei , eräänlainen Jumalan aistielin, jonka avulla hän voi siirtää vaikutteita ruumiista toiseen. Tämä eetteri on aina ollut taustalla oleva hypoteesi, ei puuttumatta laskelmiin, sillä on vakuuttava hypoteesi tämän teorian johdonmukaisuudesta. Newtonille tämä eetteri oli sama kuin se, joka läpäisi valoa, jonka katsottiin koostuvan erikokoisista ja välittävistä värähtelyistä eetteriin, joka loi värit.

Valovoimainen eetteri pre-relativistisessa fysiikassa

Kunnes kynnyksellä erityinen suhteellisuusteoria , fyysikot kehittänyt teorioita valoeetteri: keskipitkän levittää valoa pidetään aalto , vaikeus on kehittää yhtenäinen teoria osuus kaikista tehtyjen havaintojen valossa. Ottaa huomioon, ettei kokeessa oli mahdollista osoittaa ominaisuuksia eetteriä pidetään nesteenä tai fyysisenä väliaineena .

René Descartes (jossa aallon käsitettä ei ollut selkeästi muotoiltu), Robert Hooke ja Christian Huygens olettivat, että kuten valo ilmassa tai aallot nestemäisen väliaineen pinnalla, valo eteni nesteenä  : eetterinä . Eetterin, hienovarainen , toisin sanoen, havaitsematon, koska se ei hidasta mitään kehoa, piti täyttää maailmankaikkeus , koska tähtien valo saavuttaa meidät.

Newton piti eetteriä, joka reagoi painovoiman kuljettamisen voimakkaisiin rajoituksiin  : vapautettuna samat periaatteet kuin tavallinen aine, sille annettiin aktiivinen rooli, joka rinnastettiin Jumalan puuttumiseen luonnon maailmaan. Tämä eetteri on toisinaan erityinen palo on Hermann Boerhaave alussa XVIII th  luvun , aineeton aine tunkeutuu tilaan ja rungon, ja jossa on vastakkainen hyljintää vetovoimaa kehon.

Vuonna XVIII th  luvulla kehitettiin teorioita eetterillä hienovarainen , raportointi sähköiset ja magneettiset ilmiöt, optiikka, mutta myös lämmittää ja kemia, usein ottaen malleja, kuten ne, Newton ja Boerhaave. Benjamin Franklin selitti kappaleiden sähköistämisen ja sähkön purkautumisen eetterillä, joka koostuu kappaleista houkuttelevista, mutta toisiaan karkottavista hiukkasista. Sillä Johannes Canton , eetteri oli itse ilmaa. Ja André-Marie Ampère , mahdoton arvioida yleinen eetteri koostuu kahdesta electricities vastakkaiset etumerkit selitti ponderomotorisen voima välillä sähköiset piirit.

Vuonna 1801, Thomas Young kehitetty tulkintaa valon värähtelyn eetterin, tilille ilmiöiden diffraktio käyttäen aalto häiriöitä . Mutta hänen mallinsa ei ottanut huomioon polarisaatio , ja tämä niin paljon epävarmuustekijöitä eetterin (kuten että Benjamin Thompson noin lämpöä , että Humphry Davy noin sähkökemiaan) ei herättää kiinnostusta tutkijoiden samalla Tuolloin monet ominaisuudet selittyvät voimat vetovoima ainehiukkasten välillä ( kapillaarisuus , kiintoaineiden koheesio, kemialliset reaktiot  jne. ). Pierre-Simon de Laplace esitti hypoteesin eetteristä, jota kutsutaan kaloriksi ja joka tuottaa aineen hiukkasten väliin hylkivän voiman, ja joka mahdollisti korpuskulaarisen valoteorian tekemisen johdonmukaiseksi Huygensin kaksinkertaisen taittumisen kanssa.

Vuodesta 1830 lähtien vallitsee Augustin Fresnelin teoria , jonka mukaan valo on eetterin aaltoilu: Ottaakseen huomioon polarisaation, jota Youngin teoria ei kyennyt tekemään, hänen täytyi pitää eetteriä kiinteänä ja joustavana . Tämä malli ennusti useita odottamattomia vaikutuksia (esim. Pyöreä polarisaatio, kartiomainen taittuminen). Tutkimus kiinteä ja joustava eetteri, jonka tärinää valo, on tutkittavana loppuun asti XIX th  -luvulla . Joustavuutta tutkiva Augustin-Louis Cauchy löysi ilmaisun poikittaisten aaltojen etenemisnopeudelle ( Fresnel-teoriassa valo oli poikittainen aalto ) ja James MacCullagh päätti kiteisen optiikan lait eetterin Lagrangen toiminnasta . Eetteriä koskevien hypoteesien määrä kasvaa siinä toivossa, että löydetään sopimus havaittujen valon ominaisuuksien ja niiden aaltojen ominaisuuksien välillä, joiden oletetaan etenevän elastisen kiinteän aineen läpi.

Tällä joustavalla kappaleella oli outoja ominaisuuksia: sen on oltava melkein äärettömän jäykkä siirtääkseen valoa kaukaisista tähdistä samalla, kun se tarjoaa nollavastuksen aineellisten esineiden liikkeelle (koska maa pyörii Auringon ympäri hidastumatta). George Gabriel Stokes osoitti, että tähän riitti, että eetterillä oli alhainen viskositeetti , jotta kehot päästivät sen läpi hitaasti, ja näin hän palautti eetterin osittaisen sitoutumiskertoimen refrenssirungot, jotka olivat jo ehdottaneet Fresnelin selittämistä poikkeama . Vuonna 1851 Hippolyte Fizeau kokeellisesti vahvisti tämän kertoimen arvon liikkuvalle vedelle.

Hermann Helmholtz ja William Thomson vetivät inspiraatiota magnetismista ja ehdottivat eettereitä pyörivillä liikkeillä. Hänen työstään yhdistävä sähköä ja magnetismia , James Clerk Maxwell tukeutui ajatukseen voimankäytön kentän takia Michael Faraday poistamaan näiden alojen käsitteestä toiminnan etäältä . Alalla tai voimaviivat on eräänlainen alueellisen jakautumisen vaikutuksesta elin, odottaa läsnä on toinen elin voidaan vaikuttaa, ja muuttuvat rajallinen nopeudella; ilman aineellista hypoteesia eetteristä, joka täyttää geometrisen tilan ja kantaa tätä kenttää . Sitten Maxwell ehdotti eetterimallia, jonka hän halusi yhteensopivan hänen sähkömagneettisen teoriansa kanssa , erityisesti sähkömagneettisten aaltojen kanssa, jotka hän oli korostanut yhtälöissään ja jotka hän tunnisti valolla: tämä eetteri koostui "vapaiden pyörien ympäröimistä molekyylipyörteistä, liike joista oli analoginen sähkövirran kanssa ”.

George Francis Fitzgerald , vertaillen Maxwellin ja MacCullaghin eettereitä, osoitti niiden analogiat ja tarkensi ominaisuuksiaan, mikä teki Maxwellin eetteristä vakavan kilpailijan kiinteälle ja joustavalle valoaineetterille. Heinrich Hertzin kokeet vahvistivat, että Maxwellin sähkömagneettiset aallot muistuttavat monin tavoin valoaaltoja ja vahvistivat siten luottamusta Maxwellin eetteriin, mutta jälkimmäinen ei koskaan toiminut riittävän hyvin ottaakseen huomioon optiikan ja sähkömagneettisuuden kaikki ominaisuudet, " tutkijat ".

Vuonna 1887 Michelson-Morley-kokeilu , joka koski liikkuvien kappaleiden optiikkaa, oli ristiriidassa kaikkien eetteriteorioiden ennusteiden kanssa. Hendrik Lorentz ja Joseph Larmor , kukin omalla tavallaan, yrittivät suunnitella abstrakteja eetteriteorioita näiden havaintojen huomioon ottamiseksi. Alussa XX : nnen  vuosisadan , mielipiteitä fyysikkojen jakautuivat, jotkut kyseenalaiseksi olemassaolon eetteri, toiset - paljon enemmän - varmistaen sen todellisuuden.

”Emme välitä siitä, että eetteri on todella olemassa, se on metafyysikoiden asia; meille on olennaista, että kaikki tapahtuu ikään kuin se olisi ollut ja että tämä hypoteesi on kätevä ilmiöiden selittämiseen. Onko meillä loppujen lopuksi mitään muuta syytä uskoa aineellisten esineiden olemassaoloon? Tämä on myös vain kätevä hypoteesi; vain se ei koskaan lakkaa olemasta niin, kun epäilemättä tulee päivä, jolloin eetteri hylätään hyödyttömänä. "

- Henri Poincaré, tiede ja hypoteesi (luku 12)

Vuonna 1905 Albert Einstein ehdotti erityistä suhteellisuusteoriansa, jossa eetteriä ei ole ja valon nopeus on sama kaikilla inertiaalisilla viitekehyksillä , julistaen, että fysiikassa ei ole tarvetta käsitteelle eetteri.

Eetteri vuoden 1905 jälkeen

Suunnittelulle ja käsitys eetterin jälkeen 1905, olivat syvästi vaikuttanut työn Albert Einstein on Suhteellisuusteoria , rajoitettu 1905, niin yleisiä vuonna 1916. Tämän jälkeen käsitys eetterin Einsteinin kehittyy hänen työ alojen suuren yhdistämisen parissa .

1905: Einstein kiistää eetterin olemassaolon

Ennen ensimmäisten teostensa julkaisemista Einstein opiskeli Lorentz- eetterin teoriaa Paul Druden kirjojen kautta , joihin hän kiinnitti erityistä huomiota. Tämä valoisa eetteri pysyy absoluuttisessa lepotilassa ja muodostaa ensisijaisen vertailukohdan, jossa tapahtuu sähkömagneettisia ilmiöitä ja jossa valolla on vakionopeus. Pian hän hylkää tämän etuuskohtelun viitekehyksen käsitteen, koska hän arvioi, että se tuo vastaan ​​epäsymmetrian mekaanisten lakien välillä , jotka eivät ole riippuvaisia ​​viitekehyksestä, ja sähkömagneettisuuden teoriaan.

Vuonna 1905 Einstein ehdotti erityistä suhteellisuusteoriaa, joka oletti fysiikan lakien, mukaan lukien sähkömagneettinen, täydellisen vastaavuuden riippumatta viitekehyksestä. Tämä merkitsee valon nopeuden vakautta vertailukehyksestä riippumatta ja tekee eetterin käsitteestä merkityksetöntä. Tästä hetkestä ja vuoteen 1916 asti Einstein kieltää eetterikäsitteelle kaiken todellisuuden. Mutta osoittautui vaikeaksi vakuuttaa fyysikot eetterin puuttumisesta ja etenkin Lorentz, joka ei olisi koskaan vakuuttunut siitä. Kostron mukaan Lorentzin vaatimus johti Einsteinin uuteen asemaan vuodesta 1916 lähtien. Sillä välin vastustuksen edessä hän yritti vuonna 1909 perustella eetterin puuttumisen uudella argumentilla, jossa hyödynnettiin aaltopartikkelin kaksinaisuutta. valon, jonka suhteen hän on juuri ehdottanut parannusta teoriaan: hänelle valon energia ja sen impulssi välitetään autonomisen kvantin avulla , joka ei tarvitse mitään tukea tai eetteriä

Vuonna 1913 Einstein kehitti yleistä suhteellisuusteoriaa . Aluksi hän löytää tästä teoriasta muita syitä eetterin täydelliseen hylkäämiseen; hän kirjoittaa Ernst Machille , "fysikaalisten ominaisuuksien osoittaminen avaruudelle on järjetöntä" , ja mielivaltainen summa, jolla tilan ja ajan muuttujat valitaan, "nauhoittaa todellisuuden viimeisten jäänteiden tilaa" . Drudein esittämä Lorentz-eetterin käsitys sisälsi kuitenkin fyysisten ominaisuuksien ja siten tietyn "todellisuuden" omistamisen avaruuteen. Einsteinille ymmärretään siis eetterin syy.

1916: Einstein myöntää tietyn eetterimuodon olemassaolon

Tämä kanta muuttui kuitenkin vuodesta 1916 vuoteen Lorentzin kanssa käydyn kirjeenvaihdon ja saksalaisen fyysikon Philipp Lenardin kanssa käytyjen kiistojen vaikutuksesta . Kesäkuussa 1916 Lorentz lähetti Einsteinille pitkän kirjeen, jossa hän onnitteli häntä yleisen suhteellisuusteorian löytämisestä, josta hän osoitti suurta innostusta, ja yritti osoittaa hänelle, että tämä teoria voidaan sovittaa paikallaan olevan eetterin käsitteeseen. .

Einstein palauttaa nopeasti hyvin yksityiskohtaisen vastauksen Lorentzin väitteisiin, joissa hän tunnustaa ensimmäisen kerran mahdollisuuden ottaa käyttöön uusi eetterikäsite. Hän kuitenkin torjuu jyrkästi Lorentzin puolustaman eetterin pysyvän luonteen eli käsityksen jäykästä väliaineesta, jolla on oma viitekehyksensä, jossa se on levossa, koska se on ristiriidassa suhteellisuusperiaatteen kanssa . Toisaalta hän myöntää eetterin mahdollisuuden, joka ei olisi väliaine, jolla on liikkumistila ja joka ei siten riko suhteellisuusteoriaa. Tämä "uusi eetteri" saisi tilan, joka määrittäisi fyysisten esineiden liikkeen, jonka metrisen käyttäytymisen tensori kuvaisi . Mutta Einstein ei pidä näitä ideoita riittävän kypsinä eikä julkaise mitään tästä ”uudesta eetteristä” yli kahden vuoden ajan.

Heinäkuussa 1917 Lenard julkaisi artikkelin Suhteellisuusperiaate, eetteri, gravitaatio, jossa hän yritti osoittaa, että yleisen suhteellisuusteoria teetti eetterin käsitteen uudelleen nimeämällä sen uudelleen "avaruudeksi" ja että tämä teoria ei pysy ilman sitä. eetterikonsepti. Vastauksena tähän artikkeliin Einstein julkaisi marraskuussa 1918 ensimmäisen artikkelinsa, jossa hän selitti uusia eettereitä koskevia kantojaan: Dialogi suhteellisuusteorian syytöksistä . Tässä vastauksessa hän myöntää Lenardille, että yleisen suhteellisuusteorian mukaan avaruuteen annetaan fyysisiä ominaisuuksia. Toisaalta hän kiistää, että se merkitsisi paluuta Lorentz-eetteriin, jolla olisi selvä liikkumistila.

Hermann Weyl tiivistää vuonna 1922 Einsteinin "uuden eetterin" ja Lenardin puolustaman eron, jossa yleisen suhteellisuusteorian "eetteri" ei ole Lorentzin, välillä: "Teorian valon vanha eetteri oli merkittävä väliaine , kolmiulotteinen jatkumo, jonka kukin piste P milloin tahansa t on määrätyssä paikassa p avaruudessa; se tosiasia, että pystytään erottamaan ja seuraamaan eetterin tietyn pisteen evoluutiota avaruudessa ajan funktiona, on olennainen asia " , " tämä eetteri on jäykkä nyt ja ikuisesti eikä materiaali vaikuta siihen " . Yleisen suhteellisuusteetterin eetteri on väliaine, mutta se ei ole olennainen eikä sisällä "pisteitä", joiden liikettä voidaan seurata avaruudessa. Se antaa avaruudelle "tilakentän", jolla on fyysinen todellisuus, vuorovaikutuksessa aineen kanssa ja sen vaikutuksesta.

1920: Einsteinin "uusi eetteri", Leydenin puhe

Tämä ei kuitenkaan riittänyt rauhoittamaan erityisesti Lenardin ja Ernst Gehrcken johtamia väkivaltaisia ​​Einstein-vastaisia ​​kampanjoita, jotka saavuttivat huippunsa vuonna 1920. Läheskään rauhoittamatta yleisen suhteellisuusteorian ja suhteellisuusperiaatteen vastaista kritiikkiä, tosiasia Einstein hyväksyy jonkinlaisen eetterin näyttää antavan vastustajilleen paljon jauhettavaa. Näiden hyökkäysten työntämä ja Lorentzin kannustama Einstein päättää kommunikoida virallisesti "uudesta eetteristään" Leidenin yliopistossa virkaanastujaispuheessaan 17. lokakuuta 1920 otsikolla " Eteri ja suhteellisuusteoria", joka on hänen ensimmäinen merkittävä teoksensa. eetteri.

Tässä puheessaan Einstein aloittaa paljastamalla historialliset syyt, jotka saivat fyysikot kuvittelemaan eetterin olemassaoloa, jota hänen mukaansa on kaksi: ongelma etäisyydellä ja valon aalto-ominaisuuksien löytäminen . Etäisyyden ongelma ilmeni Newtonin gravitaatioteorian yhteydessä , jossa väistämättä nousee esiin kysymys siitä, leviävätkö vetovoimat välittömästi ja etänä, ilman kuljetusvälineitä vai päinvastoin, lähellä lähellä väliainetta. Toinen hypoteesi liittyy eetterin olemassaoloon.

Toisaalta kehitys teoria sähkömagnetismin , jonka Maxwell ja Lorentzin , johtaa myös kuvitella olemassaolon eetterin, mutta josta ei mekaaninen malli on todettu olevan yhdenmukainen kokemus. Sitten Einstein kuvaa Lorentzin työtä eetterin suhteen, joka on yksi ainoista kokeiden kanssa yhteensopivista eetteriteorioista. Tässä teoriassa eetterillä ei ole mitään mekaanisia ominaisuuksia, ja se on läsnä sekä aineessa että tyhjössä, se on yksinkertainen väliaine sähkömagneettisille aalloille. Aineelta puolestaan ​​poistetaan kaikki sähkömagneettiset ominaisuudet, sillä sillä on oma roolinsa sähkömagneettisuudessa vain siksi, että ainehiukkasilla voi olla sähkövaraus , jotka ovat ainoita, jotka liikkuvat. Mutta Einstein huomauttaa, että Lorentz riisuu eetterin kaikista mekaanisista ominaisuuksista paitsi yhden  : sen liikkumattomuudesta.

Einstein, toisessa osassa puheen, sitten osoittaa, että teoria erityisen suhteellisuusteorian poistaa tämän viimeksi mekaaninen ominaisuus eetteri, täyttämällä hänen mukaansa liikkeen alulle Lorentz. Tämän teorian mukaan fysiikan lait (ja erityisesti sähkömagnetismin lait) ovat identtiset kaikissa referensseissä suoraviivaisessa käännöksessä ja yhdenmukaiset toistensa suhteen. Siksi ei ole mitään fyysistä syytä erottaa tietty viitekehys, jossa eetteri olisi liikkumaton, tarjoten epäsymmetrian, jota ei voida perustella tai havaita millään fyysisellä kokemuksella. Mutta Einstein myöntää, että hän oli väärässä päätellessään, että eetteriä ei ole olemassa:

"Mutta huolellinen pohdinta opettaa meille kuitenkin, että erityisen suhteellisuusteorian periaate ei tarkoita kaiken eettisessä olemassaolon kieltämistä. Voisimme myöntää eetterin olemassaolon; vain, meidän on pidättäydyttävä osoittamasta sille liiketilaa, toisin sanoen meidän on jätettävä huomiotta viimeinen mekaaninen ominaisuus, jonka Lorentz jätti sen. "

Sitten Einstein selittää puheen kolmannessa osassa, että eetteri-ajatus voi palata takaisin fyysisten ominaisuuksien (muiden kuin mekaanisten tai kinemaattisten) omistamiseksi avaruudelle ja että tilaa - edes aineetonta - ei voida käyttää pidetään todella tyhjänä. Lainaten esimerkkiä Machin periaatteesta , jossa inertiavoimat , kuten keskipakovoima , pidetään kaukaisilla massoilla, hän toteaa tarvitsevan väliaineen välittämään näiden etäisten massojen gravitaatiovuorovaikutuksen korostaen samalla tämän välineen olennaista eroa kaikkien kuvitteellisten eettereiden kanssa, kunnes sitten:

"Tämä eetterikäsitys, johon Machin lähestymistapa johtaa, eroaa olennaisilta osin Newtonin, Fresnelin tai Lorentzin eettereistä. Mach-eetteri ei vain ehdollista inerttien massojen käyttäytymistä, vaan myös ehdollistaa ne sen tilaansa nähden. "

Puheen viimeisessä osassa Einstein selittää, kuinka nämä Machin ideat edistivät yleistä suhteellisuusteoriaa ja kuinka eetterin käsite voi kehittyä tämän viimeisen teorian myötä. Se kuvaa myös tämän eetterin suhdetta gravitaatio- ja sähkömagneettisiin vuorovaikutuksiin. Relativistisen eetterin tila määräytyy täysin kussakin kohdassa sen paikallisen vuorovaikutuksen kanssa aineen kanssa ja eetterin välittömästi vierekkäisten pisteiden kanssa , Einsteinille rakkaan paikallisuuden periaatteen mukaisesti . Lorentz-eetterin tila päinvastoin määritellään vain itsestään, ja - sähkömagneettisen kentän puuttuessa - se on sama kaikkialla.

Einstein pitää kiinni siitä seikasta, että ei voi kuvitella avaruuden alueella vailla painovoiman potentiaali, koska se on tämän potentiaalin, joka paikallisesti määrittelee metristä minkään alueen tilan mukaan teorian yleinen suhteellisuusteoria. Toisaalta Einsteinin mukaan avaruusalue voidaan suunnitella ilman sähkömagneettista kenttää ja sähkömagneettisuus ylläpitää siten vain toissijaista suhdetta eikä eetterin kanssa oleellista siltä osin kuin (Einsteinin teorioiden ja pohdintojen mukaan) tuolloin sähkömagneettisten ja gravitaatiovoimien yhdistymisessä) ainehiukkasia, jotka vaikuttavat relativistiseen eetteriin, pidetään sähkömagneettisen kentän kondensaatioina.

Einstein lopettaa eetteripuheensa seuraavalla yhteenvedolla:

”Voimme tiivistää seuraavasti: Yleisen suhteellisuusteorian mukaan avaruuteen on annettu fysikaalisia ominaisuuksia, ja siksi tässä mielessä on eetteri. Yleisen suhteellisuusteorian mukaan tilaa ilman eetteriä ei voida ajatella, koska sellaisessa tilassa ei vain tapahtuisi valon etenemistä, vaan myös mahdollisuutta olemassaoloon tavalliselle tilalle ja ajalle (mitattuna sääntöillä ja kelloilla), eikä siis myöskään aika-aikajaksoille termin fyysisessä merkityksessä. Tätä eetteriä ei kuitenkaan voida ajatella pohdittavan median ominaisuuksilla varustettuna ja sellaisena, että se koostuu osista, joilla on ajorata. Liikkeen ideaa ei voida soveltaa häneen. "

Eteri nykyaikaisessa fysiikassa

Vuonna XXI nnen  vuosisadan , ominaisuuksia tai ominaispiirteitä hämmentävää määrittämä nykyajan fysiikan tyhjiön ( Higgsin kenttä , kvanttifluktuaatio , pimeä energia ) kumma muistuttaa salaperäinen ominaisuuksia eetteriä. Mutta fyysikot korostavat selvästi ettei kyse ole palata ennen vuotta 1905 oleviin hypoteeseihin.

Huomautuksia ja viitteitä

  1. Historian ja tieteenfilosofian sanakirja . Eetteri artikkeli on kirjoittanut Mr. Scott Walter.
  2. "  Kreikan mytologia  " , Encyclopédie Larousse .
  3. J. Pépin, Kreikan ideoita ihmisestä ja Jumalasta , Pariisi, Les Belles Lettres, 1971, s. 71 ja sitä seuraavat sivut.
  4. Aristoteles pseudoplutarkin, Placita philosophorum , I, 6, 881 mukaan.
  5. Pierre Boyancé , Tutkimuksia Scipion unelmasta , 1936, s. 65-78.
  6. Cicero, jumalien luonteesta , minä, 37.
  7. Kreikan filosofian tutkimukset , Vrin, 1971, s.  389-400 .
  8. Presocratic , Coll. "Pleiade", 1988, s.  561 - 562 , 1396.
  9. Katso Les Cahiers de tieteen et vie , Special issue Newtonin helmikuuta 1993 artikkeli P40 jonka Mr Robert Iliffe, tutkija Institute of Historical Studies University of London.
  10. Lainaus tieteen historian ja filosofian sanakirjasta . Kenttä artikkeli kirjoittanut Ms Françoise Balibar.
  11. artikla Kenttä kirjoittanut M minua Françoise Balibar, että historian ja filosofian tieteen sanakirja .
  12. Ennen Giordano Brunon jälkeen rajallista tai ääretöntä tilaa ajatellaan suhteessa Jumalaan, ja Newton on paljon velkaa Henry More'lle hänen kuvauksestaan ​​avaruuden ominaisuuksista. Vuosisadan Newtonin jälkeen Pierre-Simon de Laplace on ensimmäinen fyysikko, joka ei välitä Jumalasta. Katso Alexandre Koyré , Suljetusta maailmasta äärettömään maailmankaikkeuteen (englanninkielinen painos 1962, 1957).
  13. Françoise Balibar , Einstein 1905. Vuodesta eetterillä, quanta , puristimet Universitaires de France ,1992, 125  Sivumäärä ( online-esitys )
  14. Kostro 2000 , s.  5.
  15. Kostro 2000 , s.  32.
  16. A. Einstein , "  Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung  ", Physikalische Zeitschrift , voi.  10,1909, s.  817–825 ( lue verkossa ). Englanti käännös on saatavilla Wikiaineisto .
  17. Kostro 2000 , s.  37.
  18. Einstein, A.Kirje E. Machille julkaisussa: VP Vizgin, Ya.A. Smorodinskii. Vastaavuusperiaatteesta painovoiman yhtälöön. Sov. Phys. Usp., 22 (7), heinäkuu 1979, s. 499
  19. Kostro 2000 , s.  53.
  20. Lorentz, HA Kirje A.Einsteinille, 6.6.1916. Albert Einsteinin arkisto 16-451.
  21. Kostro 2000 , s.  64.
  22. A.Einstein , kirje HA Lorentzille , 17.6.2016 Albert Einsteinin arkisto, 16-453.
  23. Kostro 2000 , s.  74.
  24. Ph. Lenard, Über Relativitätsprinzip, Äther, Gravitation Jahrbuch der Radioaktivität, 15 (1918), s. 117-136
  25. A. Einstein, Dialog über Einwande gegen die Relativitätstheorie Die Naturwissenschaften, 6 (1918), s. 697-702.
  26. Kostro 2000 , s.  76.
  27. H. Weyl, Die Relativitätstheorie auf der Naturforscherversammlung in Bad Nauheim Jahresbericht der Deutschen Mathematikervereinigung, 31 (1922), s. 51-63.
  28. Kostro 2000 , s.  90.
  29. Kostro 2000 , s.  84.
  30. A. Einstein Ather und Relativitätstheorie Springer, Berlin, 1920
  31. Kostro 2000 , s.  94.
  32. Kostro 2000 , s.  92.
  33. Kostro 2000 , s.  93.
  34. Kostro 2000 , s.  95.
  35. Kostro 2000 , s.  96.
  36. Kostro 2000 , s.  97.

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Bibliografia

Ulkoiset linkit