Механический и электромагнитный эфир

В теориях Лоренца и Лармора эфир был основной субстанцией вселенной с электромагнитными свойствами, описываемыми уравнениями Максвелла. Но старый механический эфир еще не сошел со сцены. В 1901-1902 гг. Г. А. Лоренц прочитал в Лейденском университете курс лекций под заглавием "Теория и модели эфира". Этот курс вошел в первый том "Лекций по теоретической физике", изданный на английском языке в 1927 г., спустя четверть века после того, как он был прочитан. Русский перевод этих лекций вышел в 1936 г. под редакцией А. К. Тимирязева. В своих лекциях Лоренц излагает механические теории эфира Неймана, Френеля, Мак-Кёллога, Томсона (Кельвина), теорию аберрации Стокса, притяжение и отталкивание пульсирующих шаров в жидкой среде, короче, всю механику эфира XIX в., которая пыталась интерпретировать механически и сами уравнения' Максвелла. В конце лекций Лоренц отмечает эволюцию воззрений на эфир. Он пишет: "В последнее время механические объяснения происходящих в эфире процессов все более отступают на задний план. Для многих физиков основной частью теории является точное количественное описание явлений, как например данное в уравнениях Максвелла".

В 1903 г. Ланжевен, касаясь поразительной аналогии уравнений механической теории эфира Мак-Кёллога и уравнений Максвелла, писал: "Совпадение дифференциальных уравнений говорит об идентичности обоих эфиров, и это привело к электромагнитной теории света, в которой световая волна рассматривается как электромагнитная волна: две первичные величины: электрическое и магнитное поля вместе с представлениями о пространстве и времени полностью определяют состояние среды". "По-моему,- говорит Ланжевен,- теории Лоренца и Лармора, по существу, являются просто попытками воссоздать, исходя из этой начальной и простой среды, из этого субстрата вселенной, сложную среду, представляющую собой материю".

Этот электромагнитный эфир Лоренца и Лармора завершает, как отмечает Ланжевен, эволюцию, начавшуюся в тот день, "когда Фарадей впервые задумался над ролью среды в электромагнитных явлениях".

Но и у Лоренца и особенно у Лармора в таких терминах, как "смещение", еще чувствуется давление механических образов, ясно ощущается тенденция создать "динамику эфира", и недаром Лармор называет уравнения Максвелла "динамическими уравнениями". Особенно сильно механистические тенденции проскальзывают у соотечественника Лармора Оливера Лоджа, книга которого "Мировой эфир" вышла в 1909 г., т. е. уже после создания теории относительности. В этой книге Лодж подсчитывает плотность и массу эфира, его упругость и вязкость. "Я теперь,- пишет Лодж в начале своей книги,- берусь защищать точку зрения на эфир не только как на среду, вездесущую и всепроникающую, но и массивную и вещественную свыше всякого представления. Дело клонится к тому, чтобы признать его наиболее вещественным предметом - быть может, единственно вещественным во всей материальной вселенной".

Следуя Лармору, Лодж рисует картину образования материи из эфира: "Материя составлена, тем или иным способом, из электронов; последние же, в свою очередь, рассматриваются как особый вид, или определенное структурное состояние, того же самого эфира". И далее: "Итак, эфир несжимаем, а электрон, по предположению, состоит просто и исключительно из эфира; отсюда вытекает, что электрон не может представлять собой ни сгущения, ни разрежения эфира, а должен быть некоторой особенностью строения или некоторой частью, почему-нибудь отличающейся от остального. Возможно, например, что он представляет собой нечто аналогичное вихревому кольцу, отличаясь от остального эфира в кинетическом отношении, т. е. в силу своего вращательного движения; или, может быть, он отличается в статическом отношении, будучи чем-нибудь таким, что можно назвать центром натяжения или местом, где произошла деформация кручения, или, может быть, даже чем-нибудь таким, чего нельзя в настоящее время представить себе достаточно ясно и определенно, в этом направлении были сделаны, впрочем, разные попытки".

Нельзя не заметить приверженности Лоджа к механическим образам (кручение, натяжение и т. д.). Интересно, однако, что образ электрона как некоего "узла" в эфире позволяет Лоджу сделать замечательный вывод о возможном процессе "аннигиляции" электрона, который позволяет слить электрон с общей массой мирового эфира.

Концепция Лармора-Лоджа идейно связана с теорией вихревых атомов В. Томсона (Кельвина). Характеризуя эти теории, Д. Д. Томсон писал: "По этой теории разница между веществом и невеществом, а также между различными видами вещества сводится к различию в форме движения внутри несжимаемой жидкости в различных местах, а само вещество рассматривается, как совокупность тех частей жидкости, в которых происходит вихревое движение".

Но Д. Д. Томсон указывает, что эта теория представляет огромные математические трудности, и поэтому предпочитает ей кинетическую корпускулярную теорию, в которой корпускулы (электроны) рассматриваются как элементарные частицы материи. В дальнейшем теория строения вещества пошла именно по этому пути. Основная задача атомистической теории, как она была представлена Д. Д. Томсоном, заключалась в том, "чтобы построить модель атома, составленного из определенных сочетаний положительного и отрицательного электричества, которая представляла бы более близкое подобие свойств действительного атома".

Таким образом, Лоренц и Лармор вплотную поставили задачу построения полной теории электродинамических и оптических явлений в движущихся телах и сами сделали первые попытки построения такой теории. Д. Д. Томсон выдвинул задачу создания корпускулярной теории вещества и электродинамической модели атома и сам сделал попытку построения такой теории.

Физики XX в., и прежде всего Эйнштейн и Бор, указали новые пути решения этих фундаментальных задач, стоящих перед физикой.