‹ Назад

Ви напевне чули таку фразу “вийти в прямий ефір”… Але чому вона звучить саме так? Радіо з'явилося задовго до того, як термін ефір вийшов з наукового вжитку, і у професійній термінології медіа-індустрії вкоренилося чимало пов'язаних з ефіром словосполучень, накшталт наведеного мною. Англійська версія терміна (Ether) є у багатьох термінах електроніки (наприклад, «Ethernet»), хоча стосовно радіозв'язку і радіомовлення вже використовується слово air. Але поняття ефір нема-нема, і з’явиться. Давайте разом прослідкуємо його життєвий шлях…

Розмірковуючи про гнітючу ситуацію у своєму світі, Віктор Якоб, вигаданий німецький професор фізики та герой роману Рассела Маккормаха «Нічні думки класичного фізика», шкодує про те, що Айнштайн відкинув ефір як зайвий. «Що сталося з улюбленцем Друде — фізикою ефіру?», — запитує він, стверджуючи, що ефір концептуально об’єднав усе, що було відомо у фізиці, і без нього фізика загрожувала стати хаосом — хаосом, подібним до того, який панує в Європі, що пережила Велику війну. 

Він зазначає, що Друде та інші, здавалося, були раді стрибнути на підножку, оскільки вони «довго визнавали, що можна жити з фізикою, відмовившись від слова ефір і говорячи замість цього фізичні властивості простору», але додає, що цей мовний прийом «нічого не змінив». Нічні думки Якоба зображують процес перетворення ефіру з поняття або, точніше, інструменту концептуальної єдності, до ефіру як слова, просто імені, яке можна замінити такими виразами, як «фізичні властивості простору». І це виглядало для нього як несправедлива номіналістична стратегія.

Якби Якоб мав рацію і якщо скористатися його логікою, то той самий трюк можна було б застосувати, щоб повернути слово «ефір» до використання в сучасній фізиці. І деякі вчені справді намагалися це зробити, зокрема в галузі космології. Наприклад, фізик і лауреат Нобелівської премії Френк Вільчек стверджував, що більшість розробок у двадцятому столітті в квантових теоріях поля насправді ніколи не відмовлялися від ефіру хоча б тому, що вони базувалися на понятті полів; і все ж справжнє слово — ефір — рідко вживалося, тому що ефір незаслужено отримав погану славу. 

Півстоліття тому, представляючи нову теорію гравітації, американський астрофізик і космолог Роберт Діке також пожалкував про відмову від слова ефір, стверджуючи, що «якщо порожній простір має так багато властивостей, усе, що було досягнуто знищенням ефіру - це семантичний трюк». Але він вважав, що це був корисний трюк, оскільки механічний відтінок старої назви залишився позаду.

Але, мабуть, найвідомішою спробою реанімувати використання слова «ефір» був лист Поля Дірака від 1951 року до редактора Nature, у якому він стверджував, що згідно з його новою теорією електродинаміки ми змушені мати ефір.

Цікаво, що в тому ж році і незалежно від Дірака Едмунд Віттакер захистив збереження тієї самої назви для сильно переглянутого другого видання своєї старої книги «Історія теорій ефіру та електрики». З його точки зору, в перші десятиліття століття слово «ефір» вийшло з ужитку, і стало звичним називати міжпланетні простори «порожніми»; але нещодавно все змінилося, і в сучасній квантовій електродинаміці вакуум став розглядатися як місце «нульової» флуктуації електричного заряду та струму, а також «поляризації», що відповідає діелектричній проникності, відмінній від одиниці. У зв’язку з цим, як він стверджував, здається абсурдним зберігати назву «вакуум» для сутності, настільки багатої фізичними властивостями, і історичне слово «ефір» цілком можна зберегти.

Ці приклади чітко вказують на багаторазове використання слова ефір тими, хто виступає за його реанімацію, і, неявно, на труднощі написання історії про ефір у минулому. Але що саме хотіли повернути Вільчек, Дікке, Дірак чи Віттекер? Як сказав фізик Денніс Скіама, слово ефір, здається, постійно трансформується, завжди під рукою для риторичних цілей, але рідко з однаковим значенням. І це одна з центральних проблем будь-якої історії ефіру: чи це слово має чітко визначене значення для історика науки? І, у зв’язку з цим, чи було колись зрозуміло, що означає ефір, навіть у той час, наприкінці дев’ятнадцятого століття, коли більшість фізиків сприймали його існування як належне?

Дотримуючись характеристики Хасока Чанга, я хотів би розглядати ефір як епістемічний об’єкт з історичною приналежністю, незалежно від питання про його правдоподібні якості. Таким чином, замість історії теорій ефіру, як випливає з назви книги Віттакера, я пропоную звернути увагу на історичні процеси, які намагалися сформувати об’єкт для слова ефір. 

Мій підхід до вивчення питання ефіру

По-перше, ми розглянемо загальноприйнятий погляд на смерть ефіру, розроблений деякими з найвпливовіших істориків науки другої половини двадцятого століття. У той час, коли історія науки поставала як самостійна галузь, з історією фізики в центрі та з філософією науки як її старшим братом, історії навколо ефіру допомогли різним філософським школам.

По-друге, загибель ефіру потрібно пояснити, включаючи сфери, відмінні від чистої фізики, розширюючи оповідь до інших кіл, таких як інженерія, популярна наука, фізичне дилетантство та мистецтво. Тут я буду спиратися на нещодавню працю «Ефір і сучасність», де показано, що ефір був присутній у багатьох середовищах протягом 1910-х і 1920-х років, не як пережиток минулого, а як об’єкт сучасності. Цим я хочу додати новий елемент до переконливого виклику Грема Гудея та Деніела Мітчела традиційному використанню істориками «віри в ефір». У той час як Гудей і Мітчел стверджують, що ряд фізиків і інженерів-електриків, які стверджували, що вірять в ефір наприкінці дев’ятнадцятого століття, насправді не використовували його у своїй повсякденній роботі, ми також знаходимо, що багато наукових і культурних агентів у першій третині двадцятого сторіччя фактично використовували та розглядали ефір як сучасну сутність, щоб зрозуміти свою роботу.

По-третє, я пропоную дослідити способи, якими фізики та популяризатори пояснювали смерть ефіру в ті десятиліття, коли цей об’єкт все ще був предметом гарячих суперечок. Я називаю їх «некрологами ефіру», під якими я маю на увазі ранні звіти про його смерть від тих науковців та популяризаторів, які працювали над розробкою нової фізики без ефіру.

По-четверте, ці три значення «пояснення» можуть допомогти нам краще зрозуміти, чому «ефір» став проклятим терміном, фактично забороненим в науці, на відміну від інших термінів фізики двадцятого століття: від «поля» до «частинок», від «атомів» до «електронів» — усі ці назви залишилися, хоча об’єкти, до яких вони відносилися, зазнавали постійних перетворень.

Чому нам потрібна філософія науки?

У липні 1949 року восьмидесятилітній Роберт Міллікен приєднався до святкувань сімдесятиріччя Айнштайна, виклавши панегірик у «Оглядах сучасної фізики», зосередивши увагу на його досягненнях 1905 року. Розповідь Міллікена про шлях до спеціальної теорії відносності мала на меті підкреслити його особисті погляди на фізику, а саме те, що «сучасна наука є по суті емпіричною, і ніхто не зробив для цього більше, ніж фізик-теоретик Альберт Айнштайн». Дійсно, Міллікен хвалив «енергію та здатність Айнштайна, якими володіють дуже небагато людей на землі», так само, як і «надзвичайну майстерність і витонченість» експерименту Майкельсона та Морлі. Міллікен продовжував підкреслювати героїчне завдання як експериментаторів, так і теоретиків, зазначивши, що:

“Цей нерозумний, очевидно незрозумілий експериментальний факт дуже турбував фізиків 19-го століття, тому протягом майже двадцяти років після того, як цей факт з’явився на світ, фізики блукали в пустелі. … Потім Айнштайн закликав усіх нас: «Давайте просто приймемо це як встановлений експериментальний факт, а потім приступимо до визначення його неминучих наслідків», — і він взявся за це завдання”.

Якою б похвальною не була творчість Айнштайна як теоретика, Міллікен прагнув підкреслити пріоритет експерименту у фізиці, а не теорії, відповідно до його власної наукової кар’єри та ідей. І розповідь про внутрішній причинно-наслідковий зв’язок між експериментальним зникненням ефіру та теоретичним рішенням про його зникнення якнайкраще підходила для цієї мети. 

Насправді ще можна навести багато прикладів різних науковців, що порівнювали теорію Айнштайна та експеримент Майкельсона-Морлі. Але суть у них одна й та сама: теорія відносності була породжена епістемологічним шоком; він народився внаслідок «провалу» експерименту Майкельсона-Морлі. 

Цей хронологічний зв’язок між результатами Майкельсона-Морлі та формулюванням Айнштайна був потрібен науковцям як доказ пріоритету експерименту над теорією для правильної філософії науки.

Отже, нульовий результат експерименту Майкельсона-Морлі був хорошим прикладом пріоритету експерименту над теорією і, лише неявно, емпіричним доказом того, що ефіру не існувало. Це було більш очевидним, коли відсутність ефірного дрейфу було витлумачено як ознака глибокого занепокоєння концепцією абсолютного простору. Відносини між ефіром і абсолютним простором були більш чітко висвітлені Максом Джаммерсом у його впливових концепціях простору 1954 року, де він прямо сказав, що проблема ефіру є проблемою абсолютного простору, і, таким чином, відмова від останнього автоматично скасовує саму можливість існування першого.

Це, звичайно, не даність. Можливо, найбільш очевидний приклад того факту, що результати інтерферометра Майкельсона та Морлі не означали неминучої відмови від ефіру, походить від самого Майкельсона. Він погоджувався, що теорія відносності, проти якої він не мав серйозних сумнівів, довела суперечливість ідеї ефіру як абсолютного простору. Але оскільки фізика, яка не стосується ефіру, розкрила проблему поширення світлових хвиль, він все ще сподівався, що теорію можна узгодити з існуванням середовища або шляхом модифікації теорії, або, що більш імовірно, шляхом приписування необхідні властивості ефіру. Майкельсон був дуже радий можливості зберегти слово «ефір», трансформувавши його значення.

Якщо відійти від «експериментистської» традиції, то можна стверджувати, що потреба сформулювати теоретичну модель ефіру стала частиною нормальної науки у фізиці дев’ятнадцятого століття, і криза виникла лише після того, як численні спроби створити послідовну модель провалилися. Подібно до того, як астрономічна пропозиція Коперника, незважаючи на початковий оптимізм її автора, викликала зростаючу кризу для існуючих теорій руху, так і теорія Максвелла, незважаючи на своє ньютонівське походження, зрештою спричинила кризу для парадигми, з якої вона виникла. Крім того, місце, де ця криза стала найгострішою, було створено проблемами руху відносно ефіру. Отже саме з цього моменту будь-які спроби пов’язати ефір із сучасною фізикою вважалися неможливими. 

Альтернативний, набагато пізніший історіографічний підхід – це той, який пропонують соціологічні та конструктивістські школи. Наприклад Гаррі Коллінз і Тревор Пінч не розглядали експерименти 1880-х років як доказ того, що ефіру не існує, вони радше стверджували протилежне: їх невдача була інтерпретована як ознака того, що експериментальна техніка повинна бути вдосконалена. 

Також, описуючи педагогічні підходи Кембриджа дев’ятнадцятого століття, Ендрю Ворвік пов’язував віру в ефір із використанням специфічних математичних прийомів і культурою розв’язування проблем, закладеною в систему Кембриджа. Ворвік використав цю пояснювальну структуру, щоб заперечити поширену думку про те, що небажання прийняти спеціальну теорію відносності Айнштайна в Британії було спричинене сильною вірою в ефір. Натомість він припустив, що на початку двадцятого століття ефір не відігравав евристичної ролі, але все ще залишався неявним елементом у математиці та педагогіці Кембриджа. Лише коли британська традиція відмовилася від ідеї, що фізичне пояснення передбачає створення певної механічної моделі, яку можна було б описати за допомогою традиційних, безперервних, математичних методів, ефір став неактуальним.

Як кіт Шредінгера: Ефір на початку ХХ століття

Кінець ефіру як життєздатної фізичної конструкції також ознаменував кінець імперської фізики дев’ятнадцятого століття. Ефір втілив у собі надії та гордість пізньої вікторіанської фізичної науки. Занепад європейських індустріальних імперій прийшов рукою об руку з загибеллю ефіру. Зовсім недавно колективний проект Ether and Modernity розширив це питання, виявивши кілька місць, де ефір або, можливо, точніше, розмова про ефір, розглядався як частина сучасності.

На початку 1920-х років у більшості західних країнах були створені національні радіомовні корпорації. Бездротові технології змінили морський і ранній авіаційний зв’язок. Радіоприймач незабаром став звичайним предметом в багатьох сім’ях вищого та середнього класу або центром, навколо якого люди збиралися в місцевих громадських будинках. Радіо, безумовно, було сучасним — можливо, найсучаснішою технологією в міжвоєнному суспільстві — і для багатьох звичайних людей воно стало засобом, за допомогою якого вони вперше почули новини за дпомогою того, що називається «ефіром». 

Дійсно, любителю бездротового зв’язку, техніку, інженеру-електрику чи визнаному користувачеві потрібні були прості пояснення щодо механізмів, які дозволили, наприклад, футбольний матч почути в найвіддаленішому кінці країни. І ефір виконує це епістемічне завдання, забезпечивши середовище, за допомогою якого можна було б працювати з іншою таємничою технологією.

Пояснення було досить простим. Щоб пояснити роботу радіоприймача, першим кроком було поговорити про електромагнітні хвилі. Їм сказали, що електромагнітні хвилі переміщаються в невідомому середовищі, яке називається ефіром, так само, як хвилі води, знайомі публіці з досвіду, адже всі бачили річки і океани. Аналогія була надто сильною. Таким чином, у той час як деякі фізико-теоретики відмовлялися від ефіру та оголошували його мертвим, багато популярних лекторів, орієнтованих на різноманітну аудиторію, одночасно «матеріалізували» ефір, особливо коли такі лекції транслювалися в прямому ефірі по радіо. Ось такий собі каламбур.

Таким чином, ефір перестав бути езотеричною сутністю високих фізичних спекуляцій і став частиною щоденного досвіду для радіослухачів. Крім того, аналогія між радіоантеною та оком, іншими інструментами, які можуть спостерігати існування ефіру, наблизила ефір до загального суспільного сприйняття.

Культурний вплив

Однак культурні середовища були не єдиною ареною, де ефір був звичним явищем. Відповідно до наукометричного аналізу Роберто Лаллі, розмови про ефір в американських наукових журналах досягли піку, а не зменшилися в середині 1920-х років. Частково це було пов’язано з повторенням експериментів Майкельсона та Морлі в пошуках більшої точності та в надії отримати альтернативний результат, такий, який збереже незмінним уявлення про «здоровий глузд» щодо ефіру. 

Американські вчені завоювали авторитет на експериментальному фронті в області оптики та електромагнетизму, тому пошук вищої точності в експериментах першого американського лауреата Нобелівської премії з фізики був цілком природним. По-перше, існувала потреба зберегти фундаментальний світогляд і переконання, на яких ґрунтується ця експериментальна культура, і це покладалося на існування ефіру. По-друге, для багатьох американських фізиків було нелогічно відкидати концепцію на основі експерименту, який, на їхню думку, не міг би працювати без цієї концепції.

Нагадаю, що сам Майкельсон не хотів визнавати, що його експерименти неминуче призведуть до відмови від ефіру. У середині 1920-х років здавалося, що фізик і астроном Дейтон Міллер міг би все виправити за допомогою інтерферометра в обсерваторії Маунт-Вілсон. Міллер передбачав, що повторення експерименту Майкельсона-Морлі на великих висотах і протягом тривалого періоду часу (протягом кількох років, щоб врахувати потенційні сезонні зміни) може дати інший результат. Нарешті, навесні 1925 року, він оголосив, що «існує відносний рух Землі та ефіру … приблизно дев’ять кілометрів на секунду». 

Це викликало стан «розгубленності», який, за словами Лаллі, також спровокував «глибокий розрив між теоретичними дослідженнями та експериментальною діяльністю». Суперечка тривала кілька років, щоб потім довести, що Міллер помилявся на експериментальному фронті. За іронією долі, наприкінці десятиліття експерименти, які Міллер задумав, щоб захистити американську культуру точності, дали зворотний ефект і похитнули престиж старого «стилю роботи однієї людини», який об’єднував інструментобудівника та експериментатора. Підхід Міллера почав сприйматися як застарілий».

Зусилля Міллера знайти якийсь дрейф ефіру, хоч і невеликий, були викликані його поганим відношенням до теорії відносності Айнштайна, яка підривала самі основи фізики, якою він звик займатися. По суті, він стверджував, що «Теорія відносності постулює точний нульовий ефект від експерименту дрейфу ефіру, який насправді ніколи не був отриманий». Несприйняття Міллером теорії Айнштайна було не особистим, але його спроби отримали велику увагу та підтримку астронома Чарльза Пура та інженера Арвіда Рейтердаля, обидва з яких вели рішучу кампанію на всіх фронтах проти теорії відносності та проти самого Айнштайна, неприховуючи свого антисемітизму. 

Наприкінці 1920-х років, за прикладом так званої Академії Націй, створеної в 1921 році анти-айнштайнівськими активістами, ряд німецьких націоналістів створили Німецьке товариство дослідження універсального ефіру та зрозумілої фізики, ім’я якого поставило ефір у пряму залежнімсть від їхніх антисемітських, антиайнштайнівських і антитеоретичних кампаній. Роблячи це, вони ставили ефір у самий центр своїх політичних та ідеологічних кампаній, таким чином заплямувавши ефір новим моральним навантаженням. Ефіру судилося стати прапором антисемітизму.

У світлі цих та інших прикладів  маю сміливість припустити, що «множинні життя» ефіру в перші десятиліття двадцятого століття можуть допомогти пояснити, чому він остаточно зник. Можна думати про ефір як про «інтерстиціальну концепцію»: «достатньо пластичну та гнучку, щоб адаптувати її до різноманітних контекстів, тому що це вже не конкретний об’єкт, а скоріше багатовимірна концепція, здатна обслуговувати ряд епістемічних, символічних, соціальних, політичних, емоційних, моральних та наукових функцій, деякі з яких, як не дивно, ідеально співзвучні сучасності». 

Можливо, це була одна з головних слабкостей ефіру. Занадто багато епістемічних ролей зрештою означало відсутність жодної. Іншими словами, замість того, щоб відстрочити загибель ефіру, ця множинність присутності ефіру може бути ще одним поясненням його зникнення. Ефір став політично заплямованим, культурно гнучким і дедалі суперечливішим. Ті, хто хотів його врятувати, можливо, ненавмисно прискорювали його смерть. Про яку ми вже поговоримо в наступній частині.

 

https://www.youtube.com/watch?v=HMtvjZH5MIo