Eter Maxwella – rozwiązanie zagadki

We wcześniejszych wpisach kilkukrotnie wykazywałem, że współczesna fizyka znalazła się w ślepym zaułku paradoksów i osobliwości, z którego nie umie się wyrwać. Warto zastanowić się, co spowodowało ten stan - dlaczego całe zastępy najwybitniejszych naukowców nadal próbują udowadniać i rozwijać teorie, które w sposób oczywisty wpędzają ich w świat logicznych sprzeczności.

Aby zrozumieć ten fenomen trzeba wrócić aż do połowy XIX wieku i stanu ówczesnej wiedzy, gdyż wtedy zaszły wydarzenia determinujące dzisiejsze teorie fizyczne. Był to czas gwałtownego postępu nauki, dokonywania wielu niezwykłych odkryć i wśród ówczesnych naukowców dosyć powszechny był pogląd, że zbliżają się do granic poznania – stworzenie uniwersalnej teorii opisującej działanie całego wszechświata wydawało się być na wyciągniecie ręki. Do takich sądów uprawniały m. in. prace Maxwella, który udowodnił, że oddziaływania elektryczne i magnetyczne, w tym także światło, są rodzajami tego samego zjawiska – elektromagnetyzmu i że rozchodzą się w próżni w postaci fali (fala elektromagnetyczna) z taką samą prędkością (prędkość światła).

Logicznym wnioskiem jaki wyciągnął Maxwell ze swych odkryć było stwierdzenie, że cały wszechświat musi być wypełniony substancją umożliwiającą przepływ tych fal – swoisty nośnik, czy też przewodnik dla nich. Maxwell nazwał tę substancję eterem i w artykule dla Encyklopedii Brytyjskiej napisał: „Jakiekolwiek możemy mieć trudności z uformowaniem spójnej idei budowy eteru, nie możemy mieć wątpliwości, że międzyplanetarne i międzygwiezdne przestrzenie nie są puste, ale zajęte przez materialną substancję czy ciało, które jest z pewnością największym i prawdopodobnie najbardziej jednorodnym ciałem o jakim wiemy". Można dodać, że zgodnie z założeniami Maxwella tenże eter oprócz dokładnego wypełniania całej przestrzeni powinien też być jednorodny, nieściśliwy, bezwonny itp.

Wobec tak sformułowanego przekonania sławnego odkrywcy całe rzesze fizyków rozpoczęły usilne próby doświadczalnego potwierdzenia istnienia eteru i ustalenia jego właściwości. W latach osiemdziesiątych XIX wieku dwaj naukowcy, Michelson i Morley, przeprowadzili eksperyment (serię eksperymentów) w którym wykazali, że postulowany przez Maxwella eter nie istnieje. Wyszli oni z założenia, że Ziemia, która porusza się wobec Słońca, w sposób oczywisty porusza się także wobec eteru (o ile on istnieje). W tej sytuacji światło słoneczne docierające do Ziemi powinno mieć różne prędkości w różnych fazach obrotu Ziemi – n. p. gdy obserwator znajdujący się w jakimś punkcie na Ziemi wraz z jej obrotem zbliża się do Słońca (od momentu wschodu do południa), lub się od niego oddala (od południa do zachodu). Okazało się, że zbliżanie się czy też oddalanie od źródła światła nie ma żadnego wpływu na mierzoną jego prędkość - jest ona zawsze stała. Eksperyment, powtarzany wielokrotnie przez różnych uczonych przy stosowaniu coraz bardziej precyzyjnej aparatury pomiarowej, zawsze dawał taki sam wynik. Wniosek wydawał się oczywisty – coś takiego jak eter Maxwella nie istnieje, natomiast prędkość światła jest zawsze stała (tę prawidłowość potwierdzało także inne sławne doświadczenie – eksperyment Fizeau).

Niezwykle trudną sytuację w jakiej znalazła się w tym momencie fizyka uratował w początkach XX wieku Albert Einstein przedstawiając swe teorie względności (najpierw szczególną, a później ogólną). Dzięki wprowadzenia w tych teoriach pojęcia czasoprzestrzeni i przyjęciu, że nic nie może przekraczać prędkości światła Einstein zaprezentował możliwe rozwiązanie przedstawionych problemów i wywołał entuzjazm środowisk naukowych. Pozytywy teorii względności wydawały się na tyle dominujące, że mało komu przeszkadzały jej słabości, czyli pojawienie się wyników zmierzających do nieskończoności. Cała fizyka poszła tropami Einsteina i do dzisiaj nie może przestać beznadziejnie walić głową w mur paradoksów i osobliwości - przedstawiałem to we wpisach Osobliwości – wielkie oszustwo fizyków oraz Szybciej niż światło, a także w innych, więc nie będę się powtarzał.

Natomiast wyjaśnienia wymaga przyczyna, która sprawiła, że teoria eteru Maxwella została wyrzucona na śmietnik i obecnie wzbudza uśmiech politowania jako historyczna ramotka naukowa.

Przede wszystkim należy spojrzeć na założenia wyjściowe eksperymentu Michelsona – Morleya (powielane przez następców potwierdzających uzyskane przez nich wyniki). Otóż przyjęli oni, że Ziemia (i cały Układ Słoneczny, a także nasza galaktyka Droga Mleczna) przemierzająca wszechświat (kosmos), porusza się względem wypełniającego go całkowicie eteru Maxwella. Sprawa wydawała się na tyle oczywista, że pominięto fakt, iż zagadnienie jest zbieżne z nurtującym już Arystotelesa, a później także Galileusza i kolejnych uczonych problemem istnienia uniwersalnego układu odniesienia. Można mieć nawet wrażenie, że w założeniach tych eter wypełnia jakieś odległe "międzyplanetarne i międzygwiezdne przestrzenie" (takich słów użył Maxwell), ale nie bardzo dotyczy nas bezpośrednio, tego że my sami, także przyrządy badawcze i dokładnie wszystko co nas otacza, co istnieje, też jest wypełnione eterem Maxwella. Nie to jest jednak istotne, ale inny popełniony przez Michelsona i Morleya błąd. Byli oni w stanie określić jakie eter powinien mieć właściwości, ale wcale nie zadali sobie pytania jaki ma całościowy kształt i w związku z tym w jakim jego miejscu my (Ziemia, Słońce, itd.) się znajdujemy – wydawało im się to nie istotne, bo przecież i tak poruszamy się wobec niego.

Myślę, że Czytelnicy tego bloga powinni znać już odpowiedź. Najpierw polecam powrót do mego wcześniejszego postu Kształt przestrzeni. W konkluzji opisanych tam analiz i wniosków napisałem, że Uniwersum (wszechświat) jest przestrzenią trójwymiarową, zakrzywioną w czwartym wymiarze. Jest przy tym stała, stabilna (nieruchoma), sztywna, posiada określoną wielkość, a każdy jej punkt leży dokładnie w jej centrum.

Proszę szczególnie zwrócić uwagę na stwierdzenie, że każdy punkt (kwant) przestrzeni leży dokładnie w jej środku (w centrum wszechświata) i nie może tego miejsca zmienić, a więc, co bardzo ważne, przestrzeń wobec każdego jej punktu (kwantu) jest całkowicie nieruchoma.

Dopiero teraz problem eteru Maxwella, a także eksperymentów Michelsona i Morleya oraz ich następców, można właściwie zinterpretować. Maxwell miał racje (był o tym przekonany), chociaż też popełnił pewien błąd. Każda energia, w tym światło, aby się przemieszczać czy też rozprzestrzeniać (promieniować) rzeczywiście potrzebuje nośnika i on istnieje, ale niepotrzebnie został nazwany eterem. Przestrzeń bowiem nie jest wypełniona eterem, ale to sama przestrzeń, kwantowa przestrzeń, spełnia wszystkie warunki jakie zostały postawione tej substancji (patrz wpis Budowa przestrzeni). Natomiast Michelson i Morley nie zdali sobie sprawy, że chociaż poruszamy się wobec siebie, to jednak zawsze pozostajemy całkowicie nieruchomi wobec przestrzeni i rozprzestrzeniającej się w niej energii – jest to rzeczywiście niezwykle trudne (w zasadzie niemożliwe) do wyobrażenia, ale nie powinno być aż tak trudne do zrozumienia. Trzeba więc powiedzieć, że doświadczenia Michelsona i Morleya oraz ich następców nie obalają koncepcji eteru Maxwella, natomiast potwierdzają prezentowaną na tym blogu Teorię Kwantowej Przestrzeni.