эфир заполняет все мировое пространство, то и относительно, последнего) возможно.
Гертц в 1890 сформулировал уравнения электромагнитного поля для любых инерциальных систем отсчета, допустив, что имеет место первый из упомянутых выше двух возможных ответов. Он допустил, что основные электродинамические уравнения инвариантны по отношению к преобразованиям Галилея — Ньютона и что, т. о., исследуя электромагнитные процессы в инерциально движущейся системе отсчета, нельзя определить ее движение, так же, как этого нельзя сделать и при помощи механических процессов. Электромагнитная среда, мировой эфир, по гипотезе Гертца, должен увлекаться движущимися телами, перемещаясь вместе с ними. Гипотеза Гертца проверялась, экспериментально; она оказалась в противоречии с рядом опытных данных. Отметим из них опыт Рентгена, повторенный Эйхенвальдом, с вращающимся диэлектриком, опыт Физо (см.) с увлечением света движущейся водой, опыт Роуленда, опыт Вильсона и, наконец, отметим трудно объяснимое, с точки зрения Гертца, явление годичной аберрации звезд.
Вследствие этого гипотеза Гертца была оставлена уже в конце 19 века, уступив место гипотезе Г. А. Лоренца, согласно которой световой эфир остается неподвижным в движущихся телах, т. е. не увлекается ими при их движении. По этой теории, всякое движущееся тело пронизывается встречным потоком электромагнитной среды, как бы «эфирным ветром», и потому течение электромагнитных процессов должно происходить различным образом, смотря по тому, исследуются ли процессы в телах покоящихся или в телах движущихся.
Это значит, что основные уравнения теории Лоренца, к-рыми описывается электромагнитное поле, не инвариантны по отношению к преобразованиям Галилея — Ньютона, и имеется теоретически возможность обнаружить «эфирный ветер». Теория этих явлений была разработана Лоренцом, Пуанкаре и др. Теория показывает, что ожидаемое влияние «эфирного ветра» на течение электромагнитных процессов зависит от отношения скорости системы отсчета v к скорости распространения электромагнитного поля, т. е. к скорости света с=300.000 км/сек. Следует различать эффекты первого, второго и т. д. порядков, определяемые, соответственно, первой, второй и т. д. степенью отношения = -у . Очевидно, что вследствие громадного значения с и малости скоростей v, реализуемых экспериментально, величина Р очень мала. Наибольшая доступная нам скорость передвижения системы отсчета — это скорость движения Земли по орбите, ок. 30 км/сек. В этом случае /?=10—4, а/? 2=10—8.
Наблюдавшиеся эффекты первого порядка могут быть объяснены теорией Лоренца, показывающей, что в этом первом приближении не может быть обнаружено движение Земли относительно абсолютного пространства. Обращаясь к эффектам второго порядка, мы видим существенное расхождение между опытом и теорией Лоренца.
В теории Лоренца электромагнитные процессы могут быть описаны основными ур-иями электромагнитного поля или вытекающими из них ур-иями для потенциалов.
Для простейшего случая — распространения электромагнитных волн в пустоте — ур-ия для потенциалов гласят: 0x2
0у2
"Г
fa*
С2*
0t2
u
/оч
(fe = 1, 2, 3, 4) (уравнения Д’Аламбера). Здесь •A/i(x, y, 2',/) — потенциалы,
определяющие процесс распространения электромагнитного поля, происходящий со скоростью с. Если электромагнитные процессы протекают (как это говорит опыт) одинаково во всех инерциальных системах отсчета, то это значит, что ур-ия (3) должны быть инвариантны по отношению к преобразованиям, характеризующим переход от одной инерциальной системы отсчета к другой, т. е. в новых координатах (х', у',?', Г) ур-ия (3) должны получить вид: .
0Х’2
+ Оу'2
dZ'2
С2
(4)
dt'2
(fe = 1, 2, 3, 4).
Однако, если воспользоваться для перехода от одной системы отсчета к другой ур-иями преобразования Галилея-Ньютона, т. е. соотношениями (2), по отношению к к-рым инвариантны ур-ия (1), то мы не получим ур-ий (3), а именно — скорость распространения света с получится зависящей от v. В этом и выражается по теории Лоренца возможность установить абсолютное движение Земли.
В то время, как теория приводит к возможности обнаружить абсолютное движение тел относительно эфира путем установления различия между скоростью света в направлении движения тела и в направлении противоположном, опыты дают отрицательный результат: требуемые явления не обнаруживаются, несмотря на то, что точность опытов весьма велика, и эти явления должны были бы быть заметными.
Таким экспериментом является опыт Майкелъсона (см.), поставленный впервые в 1881 и повторенный при увеличенной чувствительности прибора Майкельсоном и Морлеем (1887), Морлеем и Миллером (1902—06) и др. Опыт Майкельсона и его повторения привели к отрицательному результату, за исключением опытов Дейтона Миллера (1924—32). Эффект, наблюденный Дейтоном Миллером, хотя и оказался не равным нолю, но по величине много меньше эффекта, требуемого теорией Лоренца.
Достоверность наблюденного Дейтоном Миллером эффекта,|не получила признания у большинства физиков и являлась одним из пунктов отмеченной выше ожесточенной полемики. Таким образом, считается установленным на опыте, что скорость света одинакова как по направлению движения системы, так и в противоположном, т. е. не зависит от движения системы. Другим экспериментом, в к-ром должно было бы обнаружиться абсолютное движение Земли, является опыт Троутона и Нобля (1903). В этом опыте определялся момент количества движения конденсатора, к-рый должен был бы быть вызван движением Земли. Отметим еще опыт Троутона и Ранкина (1908), исследовавших изменение тока в мостике Уитстона, обусловленное движением Земли; опыт ДеКудра (1889) с индукционными явлениями; опыты с двойным лучепреломлением и вращением плоскости поляризации, к-рые должны были бы быть вызваны движением Земли [Э. Маскар, Релей (1902), Брасс(1905), Штрасер(1907) и др.]. Наконец, укажем на опыт Томашека, опровергающий баллистическую теорию Ритца, согласно к-рой отрицательный результат опыта Майкельсона обусловлен зависимостью скорости света от движения источника (аналогичная теория была выдвинута в свое время в России Н. Морозовым). Теория Ритца была опровергнута также и Де-Ситером.
Таким образом, все эти опыты дали отрицательный результат, то есть показали, что эффекта, к-рый имел бы порядок величины, предсказываемый теорией Лоренца, не наблюдается. Установить каким-либо образом, в частности, путем измерения скорости света, движение Земли относительно абсолютного пространства не удалось. Движение Земли оказалось возможным определить лишь относи-
