Очевидное? Нет, еще неизведанное…
Шрифт:
При прочих равных условиях огибание препятствия тем значительней, чем больше отношение длины волны к размерам преграды.
Поэтому можно слышать голос человека, рот которого прикрыт ладонью и не виден. Звуковые волны легко огибают ладонь, а дифракция световых волн слишком
Дифракцию видимого света, впрочем, можно обнаружить при помощи сравнительно простых приспособлений, но дифракция рентгеновых лучей наблюдается при рассеянии на таких препятствиях, как отдельные атомы.
Интерференция — непосредственное следствие принципа суперпозиции.
Ученый характер фразы не должен смущать. Содержание принципа суперпозиции очень ясно. «Когда в одной точке действуют несколько возмущений, то, чтобы выяснить окончательный результат, их следует просуммировать».
А суммируя даже две одинаковые волны, можно получить самые различные результаты в зависимости от разности фаз этих волн (кстати, неплохая аналогия явления интерференции — закон сложения сил). В частности, теоретически вполне возможен случай, когда при громком разговоре двух людей в комнате устанавливается абсолютная тишина.
По ряду причин именно этот эффект отсутствует, но всегда можно создать экспериментальные условия для наблюдения интерференции. И в оптике, и в акустике, и при изучении упругих волн в твердых телах интерференцию легко наблюдать.
Может быть, наиболее трудно воспринимается еще одно замечательное свойство волн — поляризация, но пока мы «минуем это препятствие».
Изучая свет, физики наблюдали эффекты, которые явно указывали на его волновую природу. Интерференцию и дифракцию, как помните, наблюдал еще Гримальди. За ним Гук, Ньютон и Гюйгенс в своих опытах неоднократно наталкивались на те же явления.
Но если принять, что свет — волновое движение, необходимо, казалось бы, предположить, что существует какая-то материальная среда, в которой это движение происходит. Иначе говоря — необходим эфир.
Эфир, который у Декарта появился в результате чисто умозрительных спекуляций.
Эфир, который был принят Ньютоном, хотя всю свою жизнь он относился к нему крайне подозрительно.
Эфир, по поводу которого Ньютон к концу своих дней просто избегал говорить что-либо определенное.
Этот эфир у Гюйгенса как будто впервые получает реальное обоснование.
Что же понимали физики до начала XX века под эфиром?
Изучение звуковых волн в воздухе и упругих телах убеждало, что волновое движение возможно только в сплошных средах. А если свет — это волны, то, очевидно, все наше пространство залито какой-то сплошной средой, обладающей чрезвычайно удивительными свойствами.
Свойства этой среды удивительны потому, что ни один физический опыт, кроме опытов со светом, не давал возможности обнаружить ее существование.
С другой стороны, представить себе распространение волн без наличия какой-то материальной среды физики не могли [31] .
31
«Материальной» здесь означает — состоящей из мельчайших частиц.
Ученые вообще любят мыслить аналогиями. Но здесь она не та, что напрашивалась, ее немыслимо было избежать!
И торжество волновой теории одновременно ознаменовалось победой гипотезы эфира.
Идея Декарта о существовании некоей тончайшей материи materia subtilis [32] , заливающей всю вселенную, вместе с волновой теорией света завоевывает умы физиков.
Все последующие годы — это годы споров о свойствах эфира. Эфир Гюйгенса во многом не похож на эфир Декарта, а эфир XIX столетия наделяется совершенно новыми свойствами. Но гипотеза о существовании эфира в той или иной форме прочно входит в физику.
32
Субтильный — тонкий, хрупкий.
Но если вся вселенная залита некоторой «жидкостью» (или «газом») — эфиром, то, казалось бы, решен вопрос о существовании системы отсчета, настолько выделенной по своим свойствам, что ее можно считать абсолютной.
Эта система отсчета — покоящийся эфир.
Движение относительно эфира — абсолютное движение.
Несущественно, что, исследуя механические явления, невозможно отличить абсолютное движение от относительного.
Мы найдем такие световые явления, которые позволят наблюдать неподвижный эфир.
Так мы определим абсолютную систему. Между прочим, если принять существование эфира, довольно естественно предположить, что центробежные силы возникают именно при вращении относительно эфира.
Открываются новые перспективы для объяснения природы инерциальных и неинерциальных систем отсчета.
Взаимодействие через эфир, возможно, позволит объяснить механизм тяготения.
Гипотеза эфира выглядит как будто очень привлекательной, даже если отвлечься от попытки объяснить свойства света.
Так в конце XVII столетия завязывается в физике тот узел, разрубить который довелось Альберту Эйнштейну в 1905 году.
Глава VIII,