— материальная субстанция, несравненно более тонкая, нежели видимые тела, предполагается существующей в тех частях пространства, которые кажутся пустыми».
Обратим внимание на осторожные формулировки: «предполагается существующей» — не более того; основное свойство присущее эфиру: «материальная субстанция, несравненно более тонкая, нежели видимые тела».
Далее: «Изобретали эфиры для планет, в которых они могли бы плавать, для образования электрических атмосфер и магнитных истечений, для передачи ощущений от одной части нашего тела к другой и т. д., пока все пространство не было наполнено тремя или четырьмя эфирами».
Максвелл напоминает как Ньютон, интуитивно отвергавший возможность действия на расстоянии, пытался привлечь эфир к объяснению природы тяготения. Максвелл излагает мысли Ньютона следующим образом: «… если давление этой среды меньше вблизи плотных тел, нежели на больших от них расстояниях, то эти плотные тела будут притягиваться друг к другу, и если уменьшение давления обратно пропорционально расстоянию от плотного тела, то закон будет законом тяготения».
«Но, — продолжает Максвелл, — Ньютон не опубликовал этой теории, так как не удалось на основании опытов и наблюдений дать удовлетворительного объяснения касательно этой среды и того, как она действует, производя главные явления природы».
Ньютон поставил перед потомками вопрос о свойствах эфира и о его роли в природе. Все попытки ответить на этот вопрос кончались неудачей.
Но, возвратимся к статье Максвелла. Он пишет:
«Только один эфир пережил остальные, это — эфир, придуманный Гюйгенсом для объяснения распространения света. Доказательства в пользу существования светоносного эфира получили прочную опору, когда были открыты новые явления света и других излучений. Свойства этой среды, выведенные на основании явления света, оказались совершенно такими же, какие требуются для объяснения электромагнитных явлений».
Далее Максвелл обсуждает главные свойства света:
«Что самый свет не есть вещество, доказывается явлением интерференции». (Свет, в некоторых случаях, гасит свет!)
«Отсюда мы заключаем, что свет не вещество, а процесс, происходящий в веществе…»
«Известно, что свет распространяется с определенной скоростью».
«… мы должны теперь обратить внимание на среду, в которой он (процесс) имеет место. Какова бы ни была эта среда, мы будем называть ее эфиром. Во-первых, она способна передавать энергию… Во-вторых, эта энергия передается… не мгновенно, но некоторое время существует в среде».
Максвелл подчеркивает: передаваемое эфиром излучение может действовать на наши чувства и нагревать тела, его поглощающие. Измеряя теплоту, можно вычислить энергию излучения.
Он рассуждает дальше: «Эфир отличен от обычной материи. Когда свет движется через воздух, то… среда, по которой свет распространяется, не есть сам воздух, потому что… воздух не может передавать поперечных колебаний… Твердые прозрачные тела… способны передавать поперечные колебания, но скорость передачи… в сотни тысячи раз меньше скорости света».
«Однако скорость света различна в различных прозрачных телах, и, следовательно, … эти среды принимают некоторое участие в процессе, их частицы колеблются, как и частицы эфира».
«Итак, эфир внутри плотных тел… нечто такое, что слабо связано с плотными телами, … Нам нужно исследовать, несут ли с собой эти твердые тела, когда они движутся по великому океану эфира, содержащийся в них эфир или эфир проходит сквозь них, как морская вода проходит сквозь ячейки сети, которая тянется за лодкой».
Максвелл указывает, как можно поставить опыт, способный решить этот вопрос, и считает, что при существующем в то время уровне техники невозможно зафиксировать движение Земли относительно эфира.
Переходя к обсуждению роли эфира в электромагнитных явлениях, Максвелл цитирует Фарадея:
«Что касается меня, — говорил Фарадей, — то, рассматривая отношение пустоты к магнитной силе и общий характер магнитных явлений вне магнита, я скорее склонен думать, что распространение силы есть действие вне магнита, нежели эти действия суть простые притяжения и отталкивания на расстоянии. Подобное действие может быть функцией эфира».
Максвелл заключает: «Последующие изыскания только подтвердили эту догадку».
Далее Максвелл обсуждает соотношение свойств электромагнитной среды со свойствами светоносной среды. Решающим здесь является сравнение скоростей распространения электромагнитных возмущений и света. В частности, эти скорости в воздухе различаются меньше, чем могли бы в пределах точности измерения.
Максвелл ссылается на Больцмана, который обнаружил, что для исследованных им газов диэлектрическая постоянная равна квадрату показателя преломления. А это доказывает равенство скорости распространения электромагнитных возмущений и скорости света в этих газах.
Заключая этот раздел, Максвелл отмечает, что: «Волновая теория, рассматривающая явления света как движение упруго-твердого тела, до сих пор борется с разного рода трудностями… электромагнитная теория света удовлетворяет всем требованиям одной единственной гипотезой, а именно, — электрическое смещение перпендикулярно к плоскости поляризации». Здесь Максвелл дает ссылку на докторскую диссертацию никому еще не известного начинающего физика Г. А. Лоренца, с которым мы еще не один раз будем встречаться. Эта ссылка свидетельствует не только о научной добросовестности Максвелла, но и о внимании, с которым он относился к работам других, даже неизвестных, физиков.
Как мы видим, Максвелл отнюдь не считал «историю эфира» завершенной. Он был убежден в том, что эфир существует, что он материален и что в нем происходят материальные процессы, — процессы, передающие взаимодействия между зарядами и между магнитами. Что в нем распространяются волновые процессы, переносящие энергию, что эти волновые процессы, в том числе свет, воздействуют на вещество и порождаются веществом, несущим в себе электрические заряды и токи.
Так же думали его последователи, современники и потомки. Более того, они считали теорию Максвелла — электродинамику — надежным обоснованием существования эфира. Они стремились познать строение эфира, его свойства. Стремились выяснить механизмы его взаимодействия с веществом, с электрическими зарядами и с магнитами, с нейтральным веществом, не обладающим ни электрическими зарядами, ни магнитными свойствами.
Они еще надеялись на то, что удастся объяснить строение и свойства эфира посредством механики. Надеялись потому, что в результате любых взаимодействий электромагнитного эфира с веществом, в конце концов, возникали механические силы и перемещения.
Эфир, в их глазах, продолжал оставаться полноправной составной частью природы, но еще недостаточно познанной.
ВАЖНОЕ ОТКРЫТИЕ. ПОДВИГ ГЕРЦА
Работая над «Трактатом по электричеству и магнетизму», Максвелл стремился упростить математическую форму своей теории. Он сознавал, что пониманию теории мешает сложность описывающей ее системы из двадцати уравнений. Но эта система возникла вследствие того, что электрическое и магнитное поля не могут быть описаны проще, если оставаться в пределах обычных или даже комплексных чисел. Для характеристики этих полей нужно указывать не только их величину, но и направление в каждой точке пространства. Раньше физики не встречались с такими задачами.
Обычные числа могут описывать только величину объекта. Комплексные числа могут отобразить кроме того и направление, но только на плоскости. Длительные и настойчивые попытки «обобщить» комплексные
