‹ Назад

Пишучи історії чи біографії наукових об’єктів, історик науки завжди стикається з проблемою їх ідентичності. Про що саме намагаються говорити? Коли має початися, наприклад, історія атома? Звичайне посилання на греків Демокріта та Левкіпа здається абсолютно анахронічним, такими ж само можуть бути і «незнищенні» атоми наукової думки дев’ятнадцятого століття в порівнянні з їх одноіменним аналогом двадцятого століття. 

Деякі традиції в рамках так званої історичної епістемології посилаються на «міцність» або «непокірливість» об’єктів, що є дуже корисним інструментом, за допомогою якого можна постійно звітувати про зміну цих самих епістемічних об’єктів. У випадку припинених сутностей, які, як і ефір, просто зникли з наукової сцени, ця проблема зникає. Історії минулих об’єктів часто створюють нові, більш сучасні об’єкти, але так само неіснуючі.

Отже саме у цьому контексті ми пройдемо шлях вивчення некрологів ефіру, а саме ранніх звітів про його загибель, наданих фізиками, інженерами, філософами та популяризаторами науки в той час, коли його існування чи його властивості ще були предметом суперечок. 

Те, що раніше вважалося прикрими суперечностями, які ще належить вирішити, може з часом легко перетворитися на абсурдні протиріччя, які історики вважають причиною смерті об’єкта. Це була одна з звичайних стратегій в історії ефіру, про що я розповідав у минулій частині цього відео, посилання на яке ви знайдете у правому верхньому кутку. Визнаючи різноманіття теорій ефіру, дослідники ефіру врешті-решт створили об’єкт, який, можливо, не існував в однаковій іпостасі, за винятком, можливо, однаковості назви.

Хоча завжди були фізики, які виступали проти будь-якої ідеї ефіру, до 1905 року найбільш серйозна критика надходила від тих, хто виступав проти надмірностей традиції створення моделей. Відомими серед них були ті, які були викликані публікацією 1889 року «Сучасних поглядів на електрику» Олівера Лоджа. 

Наприклад, математик Карл Пірсон скаржився, що «пояснити» ефір за допомогою механізму означає  поставити віз попереду коня. Більше того, з такою кількістю зубчастих коліс, еластичних стрічок, кривошипів, стійок тощо, необхідних для моделювання ефіру, кількість мастила, необхідного для підтримки руху кристалічних сфер, зруйнувала б їх гармонію. По той бік Ла-Маншу П’єр Дюем заявив, що вони думали, що входять до спокійної та акуратно впорядкованої обителі розуму, але ми опинилися на фабриці. В обох випадках кидається виклик не стільки ефіру як такому; радше, на кону стояв глобальний виклик конкретному способу створення фізики, заснованому на створенні моделей.

Те саме можна сказати про новий позитивізм на рубежі століть. Своєю теорією пізнання, заснованої лише на чуттєвих враженнях або, як він би їх назвав, «елементах», Ернст Мах намагався очистити фізику від метафізики, яку він вважав непотрібними і незаконними конструкціями розуму. Сила, атоми і навіть матерія стали суб'єктивними винаходами, від яких довелося відмовитися. Проте навіть Мах не відкидав ефір, який з наукової точки зору є чимось більш цінним, ніж сумнівне поняття абсолютного простору.

Проте більш радикальним у цьому конкретному питанні був Вільгельм Оствальд, який вважав ефір непотрібною гіпотезою. “Якби енергія була справжньою субстанцією — краще, єдиною реальною субстанцією так званого зовнішнього світу, тоді нам більше не потрібно шукати її носія... це дозволяє нам визнати, що є промениста енергія, яка існує автономно в просторі”.

 

Як Айнштайн “вбивав” ефір?

Якщо не перший, то точно найвідоміший некролог для ефіру написав сам Айнштайн. Але робив він це в кілька етапів. У своїй основоположній статті про спеціальну теорію відносності 1905 року Айнштайн стверджував, що «світоносний ефір виявиться зайвим, оскільки погляд, який тут має бути розроблений, не вимагатиме «абсолютно стаціонарного простору» з особливими властивостями».

Ефір, який тут був оголошений непотрібним, а не мертвим, був зменшеною версією попередніх ефірів, а саме була вбита тільки одна його роль як абсолютної системи відліку або стаціонарного простору. Цікаво, що в попередніх стандартних поясненнях ефіру, наприклад, у співпраці Максвелла і Лармора у Британській енциклопедії, цей аспект був лише вторинним щодо його природи. 

Лише в 1907 році у своїй більш педагогічній оглядовій статті про теорію відносності Айнштайн назвав результати Майкельсона і Морлі експериментальним пусковим механізмом для теорії відносності. Приблизно в 1909 році, з подальшим розвитком теорії квантів світла, Айнштайн «убив» ще один ефір або інший його аспект: його центральну роль у передачі світла як середовища електромагнітних хвиль. Прирівнявши світло до частинок, проміжне середовище стало витратним.

Але це ще не все, Айнштейн також відповідальний за набагато пізнішу плутанину. Як відомо, у 1920 році він воскресив ефір, а точніше, уявив новий «просторово-часовий ефір». Тонкощі його лекції в Лейдені, в якій був присутній Хендрік Лоренц, якого Айнштайн дуже поважав, були детально досліджені. Складним у цьому епізоді є те, якою мірою це можна вважати спробою реанімувати старий ефір, трансформувати його, зберігаючи слово, або сприяти його остаточній і повній загибелі. Дійсно, ті, хто хотів зберегти ефір, використовували лекцію Айнштайна 1920 року як виправлення та авторитетний аргумент на захист своєї справи, тоді як інші бачили в ній перетворення старого ефіру.

Але можливий і третій варіант. Як пояснив іспанський фізик Блас Кабрера в 1922 році, це не воскресіння попереднього ефіру, який наука вже поховала, а абсолютно нове творіння, яке сам Айнштайн пропагує, не змінюючи своєї попередньої думки. Тут варто побіжно згадати коментар Юргена Ренна, який припустив, що ефір Айнштайна 1920 року був просто доказом того, що він знищив інший принцип класичної фізики, а саме поділ між простором, часом і матерією, який загальна теорія відносності замінила більш реляційним, а саме метафізикою. 

Інтерпретація реанімації ефіру Айнштайном у 1920 році як неявного некролога може спрацювати, якщо ми візьмемо до уваги те, що некрологи - це інструменти для перетворення раніше існуючого об’єкта в новий, неіснуючий об’єкт. Артур Еддінгтон, поборник Айнштайна в Британії, також намагався зберегти ефір à la Einstein, але з більш тонким розривом з минулим. Ще в 1918 році Еддінгтон заявив, що «явища, як електромагнітні, так і гравітаційні, будуть описані станом деформації простору-часу. Цей простір-час може бути матеріалізований як ефір, і теорія ефіру насправді приписує електромагнітні явища напругам у цьому передбачуваному абсолютному середовищі. 

З часом, вірний своїй ідеалістичній, структуралістській та антиматеріалістичній філософії, Еддінгтон зберіг розмову про ефір не стільки в продовження попередніх концепцій, скільки як спосіб підкреслити повну зміну основ фізики. Розгортання дискусії навколо існування чи відсутності ефіру може затьмарити ідею про те, що інші базові поняття у фізиці, такі як матерія, частинка, сила чи простір, також зазнають глибоких трансформацій.

Оманливе відродження ефіру?

Місце, де це стало найбільш очевидним, було в книзі Еддінгтона 1935 року «Нові шляхи науки». У той час, коли ефір був здебільшого залишений, Еддінгтон продовжував його захищати, але з дуже особливим поворотом, а саме, що відмова від ефіру може бути лише результатом відмови від репрезентативного, реалістичного способу виконання фізики. Ефір можна було б відкинути, лише якщо інші поняття здорового глузду наслідували б його приклад.

Старий друг Еддінгтона та головний популяризатор сучасної фізики Джеймс Джінс також хотів наголосити на розриві нової фізики з вікторіанською традицією. Для нього, однак, зникнення ефіру було наріжним каменем такого перетворення. 

У розділі «Відносність і ефір» у своєму «Таємничому всесвіті» 1930 року Джінс звернувся до тих, хто, як Еддінгтон, хотів зберегти слово «ефір» для безперервного простору-часу в теорії відносності, і відкинув їх. З його точки зору, оскільки гіпотеза відносності є точним запереченням існування старого ефіру, зрозуміло, що будь-який ефір, якому відносність може дозволити залишатися в бутті, повинен бути прямою протилежністю старого ефіру. З цього Джінс дійшов висновку, що є помилковим намагання називати їх одним іменем.

За іронією долі, некролог від Джінса дав дуже детальний опис причин, чому ефір був необхідний у фізиці. Він звертався до аудиторії, яка, можливо, ніколи не чула про ефір і яка дізналася про нього завдяки його обширній розповіді. Присвятити цілий розділ у книзі про сучасну фізику чомусь, що він вважав неіснуючим, виглядає дещо надмірно. Більше того, це закономірність, яку ми знаходимо в багатьох популярних книгах з фізики 1920-х і 1930-х років: заперечення ефіру йшло пліч-о-пліч із створенням простору для його присутності, якщо тільки його відкинути.

Ще один особливо показовий приклад: Джон Амброуз Флемінг, винахідник термоелектронного клапана та ключовий інженер у розробці бездротових технологій у компанії Marconi.

У 1902 році Флемінг прочитав серію лекцій у Королівському інституті. Вони були перетворені в книгу, яка виявилася дуже успішною, і яку часто цитували в статтях, лекціях і книгах з питань бездротових технологій протягом 1920-х років. У цій книзі ефір був дуже реальною річчю, оскільки , як стверджував автор «існує безліч доказів того, що це не просто зручна наукова вигадка, але така ж реальність, як і звичайні грубі, відчутні та вагомі субстанції» . Хід думок був стандартним: світло та випромінювання були хвилями в середовищі, подібними до брижів у повітрі та воді.

У січні 1922 року Флемінг вдруге прочитав різдвяні лекції в Королівському інституті та дав досить детальний опис математики хвиль, будови матерії, включаючи останні розробки в атомній теорії Резерфорда і Бора, а також квантової теорії Планка, основ електромагнетизму та  хвиль Герца, а потім перейшов до технічних деталей про грамофони, телеграф і бездротову передачу. Дивно, але в такій детальній роботі, на відміну від того, що він робив у своїх різдвяних лекціях двадцятьма роками раніше, Флемінг не згадав ефір — жодного разу — ні для захисту, ні для оскарження його існування. Мовчання про ефір було найкращим способом оголосити його мертвим, не потребуючи панегіриків чи некрологів.

Можливо, настільки ж шкідливими були спроби говорити про ефір, який повинен залишатися невідомою і, по суті, непізнаваною субстанцією, або відкидати його як «філософську необхідність понад усе інакше». Звернення до філософії чи метафізики навряд чи сприяло збереженню ефіру. Вільям Брегг, наприклад, запитав, чи взагалі має сенс питання про існування ефіру.

Посилання на метафізичні поняття були особливо небажаними для вчених-марксистів і популяризаторів, що послужило ще одним спонуканням до відмови від ефіру. У своїй книзі «Сучасна наука» шотландський математик і філософ Гайман Леві описав старий ефір як «спеціальну фіктивну субстанцію… винайдену виключно з метою «пояснити» особливі труднощі», свого роду «словесний трюк», «зручне сміттєзвалище, куди можна було б викинути всі наші труднощі або пояснити їх простим способом. 

Описаний таким чином ефір був не більш ніж «брехливим виправданням» або, що ще гірше, він був «метафізичним». Цікаво, що цей аргумент не надто відрізнявся від аргументу деяких антиматеріалістів, які, як-от Альфред Вайтхед, скаржилися, що в «матеріалістичній формі всепроникного ефіру» ефір був «очевидно пустою концепцією... Проте, всупереч Леві, вони стверджували, що ефір «просто служить меті задоволення вимог матеріалістичної теорії».

Ми наближаємося до смерті ефіру

Звичайно, не всі марксисти намагалися покінчити з ефіром, і це було особливо чітко видно в післяреволюційній Росії, де фізики виступали за збереження або відмову від ефіру, використовуючи нові ортодоксальні марксистські аргументи. Таким чином, у той час як фізики, такі як Яків Френкель, Ігор Тамм чи Абрам Іоффе, прийняли сучасну теорію відносності та квантову механіку та явно відкинули ефір, більш консервативні фізики, такі як Климент Тімірязєв чи інженер-електрик Володимир Міткевич, зберегли ефір і засудили перший «за просування ідеалізму». Дуже дивне трактування, проте, як-то кажуть , “маємо те, що маємо”. Тут слід підкреслити, що, на відміну від ідеалізму Джинса чи Вайтхеда, наприклад, ефір можна було б поховати через матеріалістичну концепцію. В обох випадках філософський аргумент на користь його збереження або відмови здавався пост-хок виправданням.

Іншим способом знищити ефір стало вибухове зростання кількості ефірів. Замість фальсифікації, відкидання чи простої непотрібності, деякі некрологи пояснювали смерть ефіру як результат необхідності уявляти собі нескінченні ефіри, по одному для кожної рухомої системи. У своїх спробах зберегти ефір деякі фізики припустили існування локальних ефірів як спосіб пояснити скорочення Фіцджеральда та нульовий результат експериментів Майкельсона-Морлі. Як висловився філософ і ранній захисник теорії відносності в Британії Уайлдон Карр, принцип відносності ґрунтується на абсолютній сталості поширення світла від будь-якої системи відліку. 

З точки зору ефіру, це означало б, що «замість одного абсолютного простору, що заповнює ефір, … ми повинні уявити, що ефір належить до кожної системи руху». Але це множення ефірів до нескінченності «точнісінько те саме, що припустити, що ефіру немає». Або, за словами фізика Джорджа Томсона, всупереч припущенням, що хвилі де Бройля можна пояснити в термінах субефіру, з такою інфляцією ефірів «простір стає переповненим».

 

Не теорією відносності єдиною

Нарешті, не всі некрологи ефіру спиралися на теорію відносності чи експеримент Майкельсона-Морлі. Іноді саме відкриття електрона, як першої елементарної частинки, нібито проклало шлях до зникнення ефіру. У своїй кумедній популярній книзі «В атомі: популярний погляд на електрони та кванти» Джон Міллс, член Американського фізичного товариства, стверджував, що «з відкриттям електрона... ефір швидко втратив свою важливість і, нарешті, з роботою Айнштайна це перестало бути необхідним постулатом у фізичній науці». 

Причиною цього було те, що квантова фізика представила новий спосіб розуміння випромінювання, згідно з яким «електрони можуть вібрувати на орбітах без втрати енергії для оточуючих систем». Щоб прояснити речі, автор пояснив зв’язок між квантовою теорією атома та ефіру: «Це саме по собі є аргументом проти всеосяжного ефірного середовища, бо якщо воно взагалі здатне поглинати енергію від вібруючого електрона, ми повинні очікувати, що це робитиметься постійно».

До речі, в цій популярній і, слід сказати, досить жартівливій книзі автор робить цікаву думку, застерігаючи від популяризації нової фізики через її історію, оскільки тоді «термінологія старішої фізики ефіру неминуча». Це пов’язано, наприклад, з наголосом Еддінгтона на зв’язку можливої загибелі ефіру з більшою трансформацією онтології та методології фізики. Ось чому, за іронією долі, пізніше в книзі Міллса ми знаходимо нібито діалог між електроном, протоном, енергією, автором, звичайним читачем і науковцем, де останні двоє спілкуються через «ефірні хвилі», пізніше названі «те саме гіпотетичне середовище».

Таким чином, ранні описи смерті ефіру використовували різноманітність пояснювальних стратегій: від позитивістської та марксистської антиметафізики до інструменталізму та конвенціоналізму; від відмови від старого слова «ефір» до посилань на сучасний релятивістський простір-час або зневажливе мовчання; від наголосу на квантових аспектах випромінювання до глузування над потенційною інфляцією кількості ефірів; і, справді, від експериментальної фальсифікації до твердження про «непотрібне» або агностичне «непізнаване». 

Цікаво, однак, що в більшості випадків ці некрологи працювали як інструмент, створюючи простір для пояснення ефіру публіці, хоча й у спосіб, відмінний від того, що робили Максвелл і Лармор у своїх статтях для Британської енциклопедії. Сильні сторони ефіру в цих описах, головним чином будучи необхідним середовищем для передачі електромагнітних хвиль, стали лише другорядними або навіть несуттєвими для ідентичності померлих ефірів. У той же час побічна властивість, як-от той факт, що вона є потенційно абсолютною системою відліку, стала центральною. Таким чином, некрологи відіграли важливу роль у зміні обличчя ефіру.

 

Висновки нашої подорожі

«Хвора людина теоретичної фізики» - саме цей вираз був використаний Альбертом Айнштайном у нібито діалозі між релятивістом і критиком теорії відносності в статті у 1918 році. Коли його запитали про остаточну смерть ефіру, альтер-его Айнштайна відповіло, що «хвора людина мала мінливу долю; Я не думаю, що зараз можна сказати, що він мертвий». 

Крім того, він розрізняв безліч моделей ефіру до Лоренца, які існували «у різноманітних формах існування, змінюючись від автора до автора», і тією, яка «за Лоренца … стала жорсткою, втілюючи системи координат «у спокої»». Оскільки в старій теорії відносності «особливої системи руху не існує», не було місця для такого лоренціанського ефіру; але загальна теорія відносності бере до уваги, що «порожній простір … має фізичні якості», які «можна добре витлумачити, говорячи про ефір».

У цьому короткому діалозі Айнштайн фіксує питання, яке пронизує всю мою двохчастинну розповідь, а саме те, що смерть ефіру вказує на питання ідентичності цього епістемічного об’єкта. Як ми побачили, загибель ефіру породжує деякі історіографічні проблеми, і які перетворюють, на перший погляд, легке питання про кінець ефіру на складну головоломку. 

Нарешті, попереднє дослідження того, як ефір, як кажуть, зник з науки в першій третині двадцятого століття, вказує на створення частково нового епістемічного об’єкта: неіснуючий ефір. Можна було б чіткіше визначити його властивості, чіткіше розмежувати атрибути неіснуючого ефіру, таким чином поклавши край певним дослідницьким напрямкам чи спекуляціям, а також проклинанню самого імені.

І це підводить нас до четвертого сенсу пояснення, представленого у першій частині відео (з яким ви можете ознайомитися за посиланням у підказці). Чи може історик повністю пояснити загибель ефіру? У певному сенсі наведені раніше роздуми вказують на негативну відповідь, оскільки — неминуче — історик науки закінчив би тим, що створив би ще один некролог, іншу розповідь про неіснуючий об’єкт, маючи на увазі певну необхідність його зникнення як  концепції, так і як ім'я. Але історія цілком умовна. 

І хоча моя мета жодним чином не полягає в тому, щоб спробувати повернути ефір до життя у фізиці, чи підтримати тих, хто намагається це зробити, чи натякати, що ефір був несправедливо покинутий. Але я припускаю, що історія могла бути іншою і що можна чудово уявити світ, у якому ефір Айнштайна та Еддінгтона 1920-х років або версія Дірака 1951 року могли б укоренитися, і в цьому випадку безперервна історія ефіру, звичайно, виглядала б зовсім інакше, зберігаючи більшість своїх епізодів неушкодженими.

 

https://www.youtube.com/watch?v=DIbzcht3XB8