Отношенията между материята и етера

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on email

Лекция, изнесена пред Френското дружество по физика, 11 април 1912 г.

Глава VII от „Dernières Pensées“, Flammarion, 1917.

Превод от английски: Светлозара Червенкова. Редактор по френския оригинал Олга Николова. Научен редактор: Лъчезар П. Томов. Увод и бележки: Тодор Попов.

 


РЕКЛАМА:

***

Няколко думи за етера, in memoriam

Звуковите вълни са трептенията на въздуха, морските вълни са люлеенето на водата, земетресенията са вълненията на земната твърд. А електромагнитните вълни по идея се разпространяват в светлоносния етер, за един дълъг период в историята на науката смятан за носителя на светлината. Създаването на математичната теория на светлината по образ и подобие на другите вълни, разпространяващи се в някаква среда, среща неподозирани трудности, които водят до изнамирането на специалната теория на относителността.

Накратко за тези трудности:

Движението на Земята спрямо етера при въртенето ѝ около слънцето би трябвало да доведе до „етерен вятър“. Този вятър би следвало да променя видимите скорости на светлината по посока на орбиталното движение на Земята, както и всяка друга една посока. Опитът на двама американски физици, Майкелсон и Морли, през 1887 г. обаче не показва никаква разлика на скоростта на светлината в различните посоки, което предизвиква стъписване в научните среди. Поанкаре пръв забелязва през 1889 г., в своята „Математична теория на светлината“, че етерът се превръща в непознаваем ненужен концепт, но той остава негов верен метафизичен приятел и никога не го изоставя. Свидетелство за това е и настоящата статия, писана през 1912 г., много след като ненужността на етера е била възприета.

Редно е да отбележим, че Поанкаре развива основните идеи на относителността преди Айнщаин, който традиционно се смята за основател на специалната теория на относителността. Поанкаре самостоятелно формулира принципа на относителността през 1902 г: „Законите на физиката са едни и същи за неподвижен наблюдател, както и за наблюдател, който се движи равномерно, тъй че няма начин да се установи дали даден наблюдател се движи.“ Поанкаре приема също, че скоростта на светлината е универсална константа и не зависи от движението на наблюдателя. На тези два фундаментални принципа, самостоятелно формулирани от  Поанкаре преди Айнщайн, лежи цялата специална теория на относителността. Заслуга на Айнщайн е осъзнаването на тяхната самодостатъчност; нещо повече, той се оказва по-добър войник от Поанкаре на фронта на научната пропаганда. Основното оръжие на Айнщайн е ударението върху отказа от етера: новият носител на светлината става самото празно от материя пространство.

В релативистката теория няма привилегирован неподвижен наблюдател и скоростта на светлината е еднаква за всички. Другояче казано, с думите на Константин-Кирил Философ: „Не свети ли Слънцето еднакво за всички?“ Относителността е ренесансова идея, поставяща всеки наблюдател в центъра на света.

Двата ѝ прости принципа водят „далеч, далеч, там, дето никой не отива“, към относителност на пространството и времето.

Те водят до проклятието на относителността: събития, които са едновременни за един наблюдател, престават да бъдат едновременни за друг, и заедно с етера трябва да захвърлим и идеята за абсолютно време.

Поанкаре подчертава, че старите теории не са безполезни и грешни. Той не забравя, че всяка теория има своя истина, свое кредо и област на валидност.

Новата теория на относителността надгражда Нютоновата механика (царството на абсолютното време), като двете теории остават съгласувани за ниски скорости (спрямо скоростта на светлината).

И така, теорията на относителността не чупи рамката на старата Нютонова механика, а само я огъва. Как квантовите теории на материята могат да се вместят в рамката на огънатото пространство-време на общата теория на относителността е големият въпрос, който все още не е намерил отговор.

 

Неизбежна бележка за светлинните вълни и преходите в атома:

Под светлина с определен цвят навсякъде в статията Поанкаре разбира електромагнитно лъчение с определена дължина на вълната, било то във видимия, или в невидимия спектър. Дължината на вълната λ е пространственото отстояние между два гребена на вълната (било то светлинна или морска), а честотата е обратнопропорционална на периода ν =1/Т, времето T, за което два последователни гребена ни връхлитат.

Дължината на вълната λ на един фотон е обратнопропорционална на честотата ν
λ = c T = c/ ν
където с е скоростта на светлината.

Енергията на един фотон е пропорционална на честотата му с коефициент константата на Планк h:
Е= hν = hc / λ
и така енергията на един квант светлина е обратнопропорционална на дължината на вълната. По-късите вълни носят повече енергия.

Поглъщането от атом на фотон с дадена честота (дължина) кара един електрон да смени орбитата си около ядрото и да образува възбудено състояние на атома. При връщането на електрона на предишната му орбита, се излъчва фотон със същата честота.
Енергията на преход ΔЕ=Е-Е‘ между две електронни орбити с различни енергии, се равнява на енергията на излъчения (или погълнат) фотон с честота ν, т.е., енергия
ΔЕ =hν.
Тези енергии се отпечатват в спектралните линии на всеки химичен елемент и са различни за различните елементи.

Палитрата от спектрални линии обрисува всички възможни възбудени състояния на един атом, тя е пъстроцветно тайно писмо: багрите му дават познание за вътрешния живот на атома.

Цялата статия, както и още много други можете да прочетете в новия брой 147 на сп. Българска Наука

Подаряваме ти първите 46 стр. от брой 147 тук>>