Понятие об эфире, как о мировой среде, существовало в естествознании уже в VI – IV веках до новой эры [23,33]. Такое мировоззрение основывалось на философском принципе, согласно которому природа боится пустоты. Гюйгенс (начало XVIII в.) и Френель (начало XIX в.), установив волновую природу света, строго научно доказали, что эфир действительно существует. Их модели эфира были механическими [20,34].
Фарадей и Максвелл создали электромагнитную модель эфира. Наблюдая взаимодействие заряженных тел, Фарадей пришел к выводу, что сила воздействия одного тела на другое передается через среду – эфир [34,35]. Максвелл теоретически доказал, что энергия от одного тела к другому передается не мгновенно, а за конечное время. Следовательно, существует среда, в которой временно пребывает энергия по пути от одного тела к другому [35,36]. Максвелл разработал несколько механических моделей строения эфира и с успехом их применил [36]. Электромагнитная модель эфира легла в основу его теории, связывающей воедино оптические, тепловые и другие электромагнитные явления.
До Фарадея и Максвелла господствовал принцип дальнодействия, согласно которому действие гравитационных и электрических сил распространяется мгновенно без участия промежуточной среды. Фарадей был первым, кто подверг сомнению справедливость этого принципа. Максвелл в своем письме Фарадею писал: «Вы – первый человек, которому пришла в голову идея о действии тел на расстоянии через посредство окружающей среды». И Фарадей, и Максвелл считали, что существует среда, через которую быстро, но не мгновенно передаются электрические и гравитационные действия, последовательно от точки к точке. На основе своих исследований они пришли к выводу, что в природе действует закон близкодействия [36,37].
На протяжении последних столетий после Ньютона и Гюйгенса многие ученые пытались создать теорию эфира, строго согласующуюся с экспериментами. Однако по мере накопления новых экспериментальных фактов на их пути вставали все новые и новые непреодолимые трудности. Вначале эфир наделили только одним свойством – передавать силу на расстоянии [38]. Обеспечивая взаимодействие движущихся тел, он в то же время не препятствует их движению. Эфир поэтому должен быть чрезвычайно тонким и невесомым веществом [36,39]. С момента установления волновой природы света эфиру пришлось добавить еще одно свойство – высокую упругость. После того как Френель и Араго доказали, что световые волны являются поперечными, ситуация еще более осложнилась. Теперь эфир должен быть не только упругим, но и очень твердым, несжимаемым [34,36].
Фарадею удалось показать, что между оптическими и магнитными явлениями существует глубокая взаимосвязь. Магнитное поле вращает плоскость поляризации поляризованного света. Вебер и Кольрауш обнаружили, что скорость света равна отношению электромагнитной единицы силы тока к электростатической [1,36]. Такое совпадение не может быть случайным. Оба эти факта указывают на единую природу оптических и электромагнитных явлений.
Максвелл, анализируя свои уравнения, пришел к выводу, что должны существовать электромагнитные волны, распространяющиеся в эфире со скоростью света. Такой же вывод он сделал, разрабатывая теорию о токе смещения. Результаты его исследований позволили ему заявить, что и световые волны представляют собой не что иное, как электромагнитные волны, распространяющиеся в средах, не проводящих электрический ток [36,37].
Выводы Максвелла экспериментально подтвердил Герц. Он создал генератор электромагнитных волн и изучил свойства излучаемых им волн. Ему удалось успешно осуществить отражение и интерференцию этих волн, измерить длины волн и скорость их распространения, которая оказалась равной скорости света. Таким образом, он доказал, что теория Максвелла о единстве оптики и электродинамики верна [36].
Результаты экспериментальных и теоретических исследований Фарадея, Максвелла и Герца еще меньше оставили надежд у ученых на создание теории эфира, объясняющей с единой позиции все многообразие его свойств. Теперь дополнительно нужно было объяснить выявленные новые свойства эфира и дать ответы на следующие вопросы. Что такое ток смещения? Почему в токонепроводящем эфире электрическое поле индуцирует магнитное, а магнитное поле – электрическое? Как взаимодействует эфир с веществом? Почему опыты Физо, Майкельсона, Саньяка и звездная аберрация дают противоречивые результаты? Возникшие трудности заставили многих ученых отказаться от эфира. Как принято считать, окончательный удар по эфиру был нанесен теорией относительности.
Нами разработана электронно-протонная модель эфира, которая объясняет все кажущиеся противоречивыми его свойства. Большинство ученых при создании теорий эфира приписывали ему очень малую плотность. Таким образом они пытались объяснить, почему эфир не оказывает сопротивления движущимся с постоянной скоростью телам. Наши же исследования показали, что эфир имеет очень высокую плотность, соизмеримую с плотностью жидких и твердых тел и в сотни раз превышающую плотность газообразных тел. Как ни парадоксально, но эфир, имея высокую плотность, в то же время является чрезвычайно разряженным веществом. В этом можно убедиться, произведя несложный расчет.
Как показано выше, плотность эфира равна примерно плотности воды. Радиус молекулы воды равен 1,38 ×10-10м [40]. Объем, занимаемый молекулой воды в твердой или жидкой фазе, равен
V = (2×1,38×10-10)3 = 21,02×10-30 м3.
Более точно объем воды, приходящийся на одну молекулу, можно определить следующим образом. Плотность воды r=1×103кг/м3. Масса одной молекулы воды m=26,79×10-27кг[28]. Поделив массу молекулы на плотность воды, определим объем воды, занимаемый одной молекулой, V=26,79×10-30м3.
Молекула воды состоит из 36 элементарных частиц - 18 протонов и 18 электронов [41]. Столько же протонов и электронов содержится в объеме эфира, занимаемом молекулой воды. На одну элементарную частицу приходится объем эфира, равный V/36. Сторона куба, занимаемого одной частицей, равна
Этой же величине равно расстояние между частицами.
Нейтрон состоит из протона и электрона [41]. Радиус нейтрона равен 1,23×10-15м [42]. Если условно принять диаметры протона и электрона равными, а расстояния между ними в нейтроне в 100 раз большими их размеров, то тогда диаметры этих частиц будут равны 1,23×10-17м. Поделив расстояние между частицами в эфире на их размер, получаем очень большую величину 0,7367×107.
Произведем подобный расчет для части Вселенной, окружающей нашу солнечную систему. На рисунке 2.10 показано, как растет число наблюдаемых звезд в зависимости от объема пространства, подвергнутого исследованию. График построен по данным [43,44]. Линейная зависимость числа звезд от объема свидетельствует о том, что в данном объеме Вселенной звезды распределены равномерно. Расстояние от Солнца до ближайшей звезды Проксима равно 1,32 пс (4,07×1016м).
Диаметр Солнца равен 1,392×109 м [29]. Частное от деления расстояния до Проксимы на диаметр Солнца равно 2,92×107. Это примерно в 4 раза больше подобной величины для эфира.
На основании проведенных расчетов можно сделать следующий вывод. Строение эфира согласно нашей модели подобно строению Вселенной. И Вселенная и эфир построены по одному и тому же принципу. Как во Вселенной (в макрокосмосе), так и в эфире (в микрокосмосе) расстояния между телами в десятки миллионов раз превышают их размеры. В эфире вероятность столкновения электронов с протонами так же мала, как и вероятность столкновения небесных тел.
Модели эфира, очень близкие к нашей модели, предлагали Коши и Лодж. Коши предполагал, что эфир состоит из мельчайших частиц и представляет собой упругую среду. Частицы можно рассматривать как математические точки ввиду их малости по сравнению с расстояниями между ними [33]. Эфир Лоджа – это непрерывно заполняющее пространство вещество, колебания которого обуславливают распространение света. Это вещество может разделяться на положительное и отрицательное электричество. Лодж подсчитал плотность эфира, его упругость и вязкость. Он представлял электрон в виде вихревого кольца, состоящего из эфира [20,45]. Согласно нашей модели эфира электрон представляет собой точечное образование весьма высокой плотности. Его строение пока еще неизвестно.
n
20
0 100 200 300 400 500 V,nc3
Рис. 2.10. Зависимость числа наблюдаемых звезд
от объема исследуемой части Вселенной
Представления Максвелла об эфире не противоречат нашей модели эфира. Вычислив скорость распространения электромагнитных волн, он приходит к выводу, что «свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая суть причина электрических и магнитных явлений». Разрабатывая гипотезу о токе смещения, он заявил, что «свет есть электрическое возмущение в непроводящей среде». Ток смещения является центральной идеей электромагнитной теории Максвелла. Подобно тому как в диэлектрической среде изменяющееся электрическое поле вызывает смещение зарядов, так и в эфире переменное электрическое поле вызывает движение зарядов, то есть создает ток смещения [36,37]. Эта модель эфира совпадает с нашей, но Максвелл, считая, что эфир состоит из заряженных частиц, не называет конкретно, что собой представляют эти частицы. Согласно же нашей модели эфир состоит из электронов и протонов. В единице объема эфира количество электронов равно количеству протонов. По этой причине эфир является нейтральной средой – диэлектриком.
Несмотря на то что теория относительности отвергла эфир, физики продолжали создавать новые его модели [20,46]. Дирак, получив в 1928 году релятивистское уравнение для электрона, объяснил вытекающие из него следствия с помощью электронно-протонного эфира. Позднее, когда в 1932 году был открыт Андерсоном позитрон, дираковский эфир стал называться электронно-позитронным [20]. Здесь наблюдается явное противоречие. Уравнение получено с помощью теории, отрицающей эфир, а выводы на основе этого уравнения обосновываются исходя из наличия мировой среды – «физического вакуума». Считается, что дираковский эфир может быть поляризован. Под поляризацией дираковского эфира понимают процесс виртуального рождения электронно-позитронных пар [24]. Мы считаем, что истине соответствует теория Максвелла, согласно которой поляризация эфира обусловлена смещением зарядов от равновесного положения [36]. Наша модель эфира и модель эфира Дирака имеет только одно, но очень важное сходство. Согласно обеим моделям эфир состоит из разноименно заряженных частиц.
Космические исследования свидетельствуют о том, что эфир не оказывает сопротивления телам, движущимся с постоянной скоростью прямолинейно или по окружности. Даламбер доказал теоретически, что идеальная несжимаемая жидкость не должна оказывать сопротивление движению телам произвольной формы, если они движутся с постоянной скоростью [47-49]. Данные же опытов, проведенных в земных условиях, противоречат этому выводу. В этих опытах жидкость всегда оказывает сопротивление движению тел. По этой причине предсказанный теорией эффект стали называть парадоксом Даламбера. На самом деле в теории Даламбера ничего парадоксального нет. Даламбер открыл закон, который точно выполняется при орбитальном движении небесных тел и при движении электронов в атомах. Мировая среда – эфир не оказывает сопротивления движению тел с постоянной скоростью. Она практически является идеальной несжимаемой жидкостью.
Способность эфира не оказывать сопротивления равномерному движению тел обусловлена его строением. Согласно нашей модели эфир состоит из протонов и электронов, находящихся по сравнению с их размерами на огромных расстояниях друг от друга. Движущимися телами могут быть или элементарные частицы (электроны или протоны), или сложные тела, состоящие из большого количества электронов и протонов. Среда только в том случае не оказывает сопротивления движению в ней заряженных тел, если она состоит из разноименно заряженных частиц. Так, например, если в эфире движется протон, то встречные положительные частицы будут его отталкивать, а отрицательные - с той же силой притягивать. Аналогичная картина наблюдается при взаимодействии движущегося протона с попутными частицами. Силы отталкивания будут компенсироваться силами притяжения. Зная, что любое тело состоит из протонов и электронов, придем к такому же выводу. Эфир не оказывает сопротивления движению любых тел с постоянной скоростью.
Движение влияет на эффективность взаимодействия заряженных тел. При их сближении эффективность взаимодействия усиливается, а при удалении друг от друга, наоборот, - ослабляется [41]. Однако эффект движения не оказывает влияния на способность эфира не препятствовать движению тел с постоянной скоростью. Усиление или ослабление взаимодействия между одноименными зарядами движущихся тел и эфира компенсируется усилением или ослаблением взаимодействия между разноименными зарядами.
Если бы эфир состоял из нейтральных частиц, то его свойства противоречили бы экспериментальным фактам. В частности, такой эфир не обладал бы удивительным свойством - не оказывать сопротивления телам, движущимся с постоянной скоростью. Встречные частицы эфира передавали бы телу больший импульс, чем попутные, и в результате скорость движущегося тела относительно эфира непрерывно бы уменьшалась. Через некоторое время движение тела относительно эфира должно было бы прекратиться.
Описанная модель эфира предполагает существование еще более тонкой среды, через которую передаются электрические и гравитационные взаимодействия. Назовем эту среду субэфиром. В этой среде не могут распространяться световые и рентгеновские волны. Так же как акустические волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных телах, но не могут распространяться в эфире, так и электромагнитные волны могут распространяться в электронно-про-тонном эфире, но не могут распространяться в субэфире. Субэфир – это среда, через которую передаются со скоростью света силовые воздействия от одних заряженных тел к другим и в которой могут распространяться излучения с длиной волны менее 10-11 м.
Все сложности, возникшие в физике в начале ХХ века, связаны с неправильной интерпретацией результатов опытов Физо, Майкельсона, Саньяка и звездной аберрацией. В начале этой главы мы показали, что эфир увлекается движущимися телами. Согласно электронно-протонной модели эфира при ускоренном движении тел принцип Даламбера не выполняется. Появляется сила инерции, которая действует на все частицы движущегося тела и увлекаемого им эфира подобно силе тяжести. В работе [48] можно прочитать: "Задачи об относительном движении в неинерциальных системах отсчета отличаются от соответствующих задач о движении в инерциальных системах только тем, что в уравнениях движения первых задач будут присутствовать массовые силы инерции, подобные силе тяжести". Сила инерции – это сила, с которой эфир действует на все частицы ускоренно движущегося тела. Находясь в транспорте, движущемся с ускорением, мы можем судить о величине этой силы. Большая величина силы, с которой эфир действует на нас, свидетельствует о высокой его плотности.
Электронно-протонный эфир можно считать несжимаемым, так как весьма незначительные изменения расстояний между его частицами вызывает колоссальное изменение электрического напряжения. В то же время нет никаких препятствий сдвиговым деформациям. Этим объясняется тот факт, что световые волны являются поперечными. Ввиду несжимаемости эфира возбуждение в нем продольных волн невозможно.
ГЛАВА 3