Z dużym zainteresowaniem i prawdziwą przyjemnością przeczytałem notkę p.Waldemara poświęconą eterowi kosmicznemu. Eter tak mocno zakorzenił się w naszej świadomości, że nawet przetrwał w nazwie najpopularniejszej sieci komputerowej – Ethernet.
Niestety, model eteru nie ma samych zalet – generuje również ogromne problemy. I tu muszę lojalnie przyznać, że pan Waldemar to zauważa. Fizyka nie od dziś boryka się z problemem powiązania „zdroworozsądkowego podejścia fizycznego” z modelami teoretycznymi. Nawet studenci znają pojęcie „suchej wody” Feynmana, które bardzo dobrze ilustruje sprzeczności, na jakie napotykamy. Przypominam sobie, jak na jednym z prestiżowych seminariów 2 luminarzy polskiej fizyki „wpuściło się”w dyskusję na temat „jak naprawdę wygląda kondensat Bosego-Einsteina” - dopiero pewien magister zwrócił uwagę, że kondensacja nie następuje w przestrzeni współrzędnych – lecz pędów. To bardzo dobra ilustracja pułapki, w jaką możemy wpaść odrzucając myślenie abstrakcyjne.
Problem - „jeżeli jest fala – musi istnieć coś, co faluje” (lub jeżeli jest wir – musi istnieć coś, co wiruje – patrz dyskusja p.Dedy i Waldemara w komentarzach) nie jest trywialny. Fakt, że fala dźwiękowa przenosi energię jest łatwo akceptowalny – wszak faluje (w najprostszym przypadku) powietrze. Też na pierwszy rzut oka nie widać – ale słychać. Co więcej – okazuje się, że prędkość przenoszenia energii przez fale dźwiękowe jest mniej więcej stała (~330 m/s) i zależy od właściwości ośrodka (warto zwrócić uwagę na pozornie paradoksalną niezależność prędkości dźwięku od ciśnienia!) Jaka na pozór atrakcyjna analogia (proszę rozważyć dodawanie się prędkości podźwiękowego samolotu i dźwięku w różnych układach!). Jeśli jednak chcemy te doświadczenia rozszerzyć na fale elektromagnetyczne napotkamy szereg problemów, z których najpoważniejszym będzie określenie właściwości ośrodka, w którym się one rozchodzą – a więc eteru. Sporo na ten temat napisano, nie będę się więc ponownie wdawał się w ich analizę.
Zwolennicy „opisu fizycznego” podnoszą dręczący ich problem – jeśli energia przenosi się przez próżnię – to musi istnieć coś, co ją przenosi. W przypadku fali dźwiękowej są to oddziaływania pomiędzy cząstkami powietrza. Nie ma powietrza – nie ma fali dźwiękowej – nie ma transportu energii. To łatwo sobie wyobrazić. Ale jak to jest w przypadku fali elektromagnetycznej? Wzywamy więc na pomoc fotony – ale im również musimy przypisać dość dziwne właściwości. Pomysłów było i dalej pojawia się wiele – ale co najgorsze wiele z nich (często wzajemnie sprzecznych) potwierdzanych jest faktami doświadczalnymi (choćby „morze Diraca”).
Sam eter musiałby być tak dziwny, że aż trudno sobie wyobrazić jego właściwości – wielu więc neguje konieczność jego istnienia. Z drugiej strony jest tak atrakcyjny dla „intuicji fizycznej”, że ciągle pozostaje „wiecznie żywy”.
A co to dodawania się prędkości – klasyczny wzór nie jest prawdziwy dla żadnej prędkości i to w mechanice jak najbardziej klasycznej! Jest jedynie przybliżeniem dla małych prędkości czyli niewielkich kątów nachylenia na wykresie s(t). Łatwo można się o tym przekonać rzetelnie i z uwagą analizując na wykresie dwa ruchy jednostajne prostoliniowe i prędkości względną. Jeśli i czas i drogę wyrazimy w tych samych jednostkach to analiza będzie łatwiejsza. Newton w swych „Pryncypiach” posługuje się bardzo często dowodami geometrycznymi – warto nie lekceważyć tej drogi.
Takie to zagadki zadaje nam Przyroda – i bardzo dobrze. Przynajmniej nie jest nudno.
Komentarze