Teorias do éter - Aether theories

Na física , as teorias do éter (também conhecidas como teorias do éter ) propõem a existência de um meio, uma substância ou campo que preenche o espaço como meio de transmissão para a propagação de forças eletromagnéticas ou gravitacionais. Desde o desenvolvimento da relatividade especial , as teorias que usam um éter substancial caíram em desuso na física moderna e agora são substituídas por modelos mais abstratos.

Este éter moderno inicial tem pouco em comum com o éter dos elementos clássicos dos quais o nome foi emprestado. As teorias variadas incorporam as várias concepções desse meio e substância .

Modelos históricos

Éter luminífero

Isaac Newton sugere a existência de um éter no Terceiro Livro de Óticas (1ª ed. 1704; 2ª ed. 1718): "Não faz este meio etéreo ao passar para fora da água, vidro, cristal e outros corpos compactos e densos no vazio espaços, tornam-se mais densos e mais densos aos poucos, e com isso refratam os raios de luz não em um ponto, mas curvando-os gradualmente em linhas curvas? ... Este meio não é muito mais raro dentro dos corpos densos do Sol, estrelas , planetas e cometas, do que no espaço celeste vazio entre eles? E ao passar deles para grandes distâncias, não fica cada vez mais denso perpetuamente, e assim causa a gravidade daqueles grandes corpos em direção uns aos outros, e de suas partes em direção os corpos; cada corpo se esforçando para ir das partes mais densas do meio para as mais raras? "

No século 19, éter luminífero (ou éter), significando éter portador de luz, era um meio teorizado para a propagação da luz. James Clerk Maxwell desenvolveu um modelo para explicar fenômenos elétricos e magnéticos usando o éter, um modelo que levou ao que hoje chamamos de equações de Maxwell e ao entendimento de que a luz é uma onda eletromagnética. No entanto, uma série de experimentos cada vez mais complexos foram realizados no final de 1800, como o experimento de Michelson-Morley, na tentativa de detectar o movimento da Terra através do éter, e não conseguiram. Uma série de teorias de arrastamento do éter propostas poderiam explicar o resultado nulo, mas eram mais complexas e tendiam a usar coeficientes de aparência arbitrária e suposições físicas. Joseph Larmor discutiu o éter em termos de um campo magnético em movimento causado pela aceleração dos elétrons.

Hendrik Lorentz e George Francis FitzGerald ofereceram dentro da estrutura da teoria do éter de Lorentz uma explicação de como o experimento de Michelson-Morley poderia ter falhado em detectar movimento através do éter. No entanto, a teoria inicial de Lorentz previu que o movimento através do éter criaria um efeito de birrefringência , que Rayleigh e Brace testaram e não conseguiram encontrar ( Experimentos de Rayleigh e Brace ). Todos esses resultados exigiram a aplicação total da transformação de Lorentz por Lorentz e Joseph Larmor em 1904. Resumindo os resultados de Michelson, Rayleigh e outros, Hermann Weyl escreveria mais tarde que o éter havia "se transformado na terra das sombras em um esforço final para evitar a busca inquisitiva do físico ". Além de possuir mais clareza conceitual, a teoria da relatividade especial de Albert Einstein de 1905 poderia explicar todos os resultados experimentais sem se referir a nenhum éter. Isso acabou levando a maioria dos físicos a concluir que a noção anterior de um éter luminífero não era um conceito útil.

Éter gravitacional mecânico

Do século 16 até o final do século 19, os fenômenos gravitacionais também foram modelados utilizando um éter. A formulação mais conhecida é a teoria da gravitação de Le Sage , embora variações sobre a ideia tenham sido cogitadas por Isaac Newton , Bernhard Riemann e Lord Kelvin . Por exemplo, Kelvin publicou uma nota sobre o modelo de Le Sage em 1873, na qual ele encontrou a proposta de Le Sage termodinamicamente falha e sugeriu uma possível maneira de salvá-la usando a então popular teoria do vórtice do átomo . Kelvin concluiu mais tarde,

Essa teoria cinética da matéria é um sonho, e nada mais pode ser, até que possa explicar a afinidade química, a eletricidade, o magnetismo, a gravitação e a inércia das massas (isto é, multidões) dos vórtices. A teoria de Le Sage poderia dar uma explicação da gravidade e de sua relação com a inércia das massas, na teoria do vórtice, não fosse pela aeolotropia essencial dos cristais e a isotropia aparentemente perfeita da gravidade. Nenhuma ponta de dedo apontando para um caminho que possa possivelmente levar a uma superação desta dificuldade, ou um giro de seu flanco, foi descoberta ou imaginada como detectável.

Nenhum desses conceitos é considerado viável pela comunidade científica hoje.

Interpretações não padronizadas na física moderna

Relatividade geral

Albert Einstein às vezes usava a palavra éter para o campo gravitacional dentro da relatividade geral , mas a única semelhança desse conceito de éter relativístico com os modelos clássicos de éter reside na presença de propriedades físicas no espaço, que podem ser identificadas por meio da geodésica . Como argumentam historiadores como John Stachel , as opiniões de Einstein sobre o "novo éter" não estão em conflito com seu abandono do éter em 1905. Como o próprio Einstein apontou, nenhuma "substância" e nenhum estado de movimento podem ser atribuídos a esse novo éter. O uso que Einstein fez da palavra "éter" encontrou pouco apoio na comunidade científica e não desempenhou nenhum papel no desenvolvimento contínuo da física moderna.

Vácuo quântico

A mecânica quântica pode ser usada para descrever o espaço-tempo como sendo não vazio em escalas extremamente pequenas, flutuando e gerando pares de partículas que aparecem e desaparecem com uma rapidez incrível. Foi sugerido por alguns, como Paul Dirac, que esse vácuo quântico pode ser o equivalente na física moderna de um éter particulado. No entanto, a hipótese do éter de Dirac foi motivada por sua insatisfação com a eletrodinâmica quântica e nunca ganhou o apoio da comunidade científica convencional.

O físico Robert B. Laughlin escreveu:

É irônico que o trabalho mais criativo de Einstein, a teoria geral da relatividade, deva se resumir a conceituar o espaço como um meio quando sua premissa original [na relatividade especial] era que tal meio não existia [..] A palavra 'éter' tem extremamente conotações negativas na física teórica por causa de sua associação passada com a oposição à relatividade. Isso é lamentável porque, despojado dessas conotações, ele captura muito bem a maneira como a maioria dos físicos realmente pensa sobre o vácuo. . . . A relatividade, na verdade, nada diz sobre a existência ou não de matéria que permeia o universo, apenas que tal matéria deve ter simetria relativística. [..] Acontece que tal matéria existe. Mais ou menos na época em que a relatividade estava se tornando aceita, os estudos de radioatividade começaram a mostrar que o vácuo vazio do espaço tinha uma estrutura espectroscópica semelhante à dos sólidos e fluidos quânticos comuns. Estudos subsequentes com grandes aceleradores de partículas nos levaram agora a entender que o espaço é mais como um pedaço de vidro de janela do que o vazio newtoniano ideal. Ele é preenchido com "coisas" que normalmente são transparentes, mas que podem se tornar visíveis batendo com força suficiente para derrubar uma parte. O conceito moderno de vácuo do espaço, confirmado todos os dias por experimentos, é um éter relativístico. Mas não o chamamos assim porque é um tabu.

Ondas piloto

Louis de Broglie afirmou: "Qualquer partícula, sempre isolada, deve ser imaginada como em contínuo" contato energético "com um meio oculto". No entanto, como de Broglie apontou, esse meio "não poderia servir como um meio de referência universal, pois isso seria contrário à teoria da relatividade".

Veja também

Referências

Leitura adicional