Опыты Физо и Майкельсона-Морли

После открытия электромагнитного поля, когда Д. Максвелл доказал, что свет - это поперечные электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью ~3×10⁸ м/c, возрос интерес к эфиру. Для проверки справедливости классического закона сложения скоростей при движении тел со скоростями близкими к скорости света в 1851 г. Физо провел эксперимент, используя явление интерференции света. Многократно проверенный опыт давал один и тот же результат. Оказалось, что скорость света не подчиняется классическому закону сложения скоростей. Если принять гипотезу о существовании неподвижного мирового эфира, то опыт Физо можно объяснить с позиций классической физики. Как показали дальнейшие научные исследования, гипотеза о существовании неподвижного мирового эфира оказалась ложной. Однако тогда в 19 веке об этом не знали. Для проверки гипотезы о существовании неподвижного мирового эфира, Майкельсон и Морли провели знаменитый эксперимент, согласно которому наблюдатель на Земле должен был измерить скорость луча света, движущегося в направлении, совпадающим с направлением движения Земли вокруг Солнца (по течению эфира) и измерить скорость встречного луча света.

Если эти скорости будут различны, то это подтвердит существование мирового эфира. Однако опыт дал отрицательный результат - скорости оказались одинаковыми. Целью опыта Майкельсона - Морли было обнаружение любого возможного движения Земли относительно эфира. В 1932 г. Кеннеди и Торндайк в течение шести месяцев проводили подобный эксперимент. Их эксперимент отверг теорию, в которой признавалось лишь сокращение длин, движущихся предметов и подтвердил теорию, в которой должно наблюдаться сокращение длин плюс замедление времени. Для спасения гипотезы неподвижного мирового эфира Г. Лорентц и Фицджеральд одновременно предложили гипотезу сокращения размеров тел в направлении движения, если скорость тела приближается к скорости света (преобразования Лорентца).

Гипотеза Лорентца, правильно описывала факты, но неверно их объясняла. На смену классической физике пришла релятивистская физика, основанной на новой геометрии пространства (геометрия Лобачевского с отрицательной кривизной пространства и геометрия Римана с положительной кривизной пространства) и принципе относительности Эйнштейна. Время также не является абсолютным, т. е. в различных инерциальных системах время течет неодинаково. Анализируя результаты опытов Физо и Майкельсона - Морли в 1905 г. Эйнштейн решил отказаться от эфира, из-за его противоречивых свойств. Нужна была новая теория относительности.

Эйнштейн приступил к созданию специальной теории относительности (правильнее считать - частная теория относительности). В ее основу он положил два постулата: принцип относительности Эйнштейна и постоянство скорости света. Но они оказались несовместимы, т. к. противоречили принципу относительности Галилея.

Однако почти одновременно с теорией относительности в физике получила развитие квантовая теория поля, которая обнаружила в пространстве, описанном Эйнштейном, специфическую материальную среду с необычными свойствами.

Физики пришли к выводу, что новая материальная среда, общая для теории относительности и для квантовой теории поля, должна называться физическим вакуумом, с некоторыми, но не полными свойствами.

По современным представлениям физический вакуум - это то, что остается в пространстве, когда из него удаляется весь воздух и все частицы. В результате остается первоматерия - Прародитель всего во Вселенной, рождающий реальные элементарные частицы, из которых образуются атомы, молекулы, тела. В физический вакуум вкладывается понятие всепроникающей среды, находящейся между частицами и заполняющей все межчастичное пространство в ядрах, атомах и молекулах.

Следовательно, физический вакуум можно представить как бесчастичную форму материи, плотность которой изменяется в соответствии с действующими на физический вакуум силами.

По величине плотность физического вакуума имеет весьма малые значения по сравнению с привычными для нас значениями плотности вещества. Например, плотность физического вакуума, находящегося между молекулами газа при давлении в 1 атм, составляет ~10^-18 кг/м³, а плотность воды при давлении в 1 атм - 10³ кг/м³. Гравитация (тяготение) присущая всем массам, присуща и массе физического вакуума.

Следовательно, сила взаимодействия тела с любой частью физического вакуума будет определяться законом всемирного тяготения.

Все тела притягивают к себе физический вакуум подобно тому, как, например, Земля притягивает находящиеся на ней тела. Поэтому при движении тел вместе с ними будет двигаться (увлекаться) и окружающий тела физический вакуум и физический вакуум, входящий в состав тел (заполняющий межмолекулярное пространство). Увлечение физического вакуума будет только в том случае, если на него не действует большая сила от других тел, удерживающая физический вакуум от этого увлечения.

Однако физический вакуум не просто увлекается движущимся телом. Физический вакуум исполняет роль подлинного регулятора всякого движения, т. е. физический вакуум и контролируемый им объект (тело), представляют собой замкнутую систему.

Опыты Физо и Майкельсона-Морли в действительности объясняют, что в природе нет абсолютно неподвижного физического вакуума (мирового эфира). Физический вакуум имеет массу, всегда увлекается тем телом, гравитационные силы которого преобладают. В опытах Физо и Майкельсона-Морли таким телом является Земля, увлекающая при своем движении околоземный физический вакуум (опыт Майкельсона-Морли) и не позволяющая, движущемуся телу на Земле увлекать физический вакуум, находящийся между частицами тела (опыт Физо). Согласно современной парадигме физический вакуум представляет собой сложный квантовый динамический объект, который проявляет себя через флуктуации.

Таким образом, физический вакуум рассматривают как материальную среду изотропно (равномерно по всем направлениям) заполняющую все мировое пространство (свободное пространство и вещество), имеющую квантовую структуру, ненаблюдаемую в невозбужденном состоянии.