एथर सिद्धांत

भौतिकी में, आकाशवादी सिद्धांत (एथर सिद्धांतों के रूप में भी जाना जाता है) विद्युत चुम्बकीय या गुरुत्वाकर्षण बलों के प्रसार के लिए एक माध्यम, एक स्थान-भरने वाले पदार्थ या क्षेत्र को संचरण माध्यम के रूप में अस्तित्व का प्रस्ताव देते हैं। विशेष सापेक्षता के विकास के पश्चात पर्याप्त एथर का उपयोग करने वाले सिद्धांत आधुनिक भौतिकी में उपयोग से बाहर हो गए, और अब उन्हें अधिक अभिकल्पीय प्रारूपों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

इस प्रारंभिक आधुनिक एथर में पारम्परिक तत्वों के एथर (पारम्परिक तत्व) के साथ बहुत कम समानता होती है, जिससे इस नाम को उधार लिया गया था। इन भिन्न सिद्धांतों में माध्यम और पदार्थ की विभिन्न धारणाएं होती हैं।

ऐतिहासिक प्रारूप

चमकदार एथर

आइजैक न्यूटन ने ऑप्टिक्स की तीसरी किताब में एथर की अस्तित्व की सलाह दी है, (प्रथम संस्करण 1704; दूसरा संस्करण 1718): "क्या यह आधुनिक तत्व जल, काँच, हीरा और अन्य सघन तंतुओं से खाली स्थान में निकलते समय धीरे-धीरे घना नहीं होता है, और उस विधि से प्रकाश की किरणों को धीरे-धीरे भिगोने लगता है? ... क्या यह तत्व सूरज, तारे, ग्रह और कोमेट के सघन तंतुओं में खाली आकाश से कम घना नहीं होता है? और क्या इनसे दूर जाने के समय यह धीरे-धीरे घना होता है और इस प्रकार वे एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं, और उनके भागों को तंतुओं की ओर खींचते हैं; हर तंतु उस तत्व के अधिक घने भागों से खाली भागों की ओर जाने का प्रयास करता है?"

19वीं शताब्दी में, चमकदार एथर (या एथर), जिसका अर्थ है प्रकाश-असर वाला एथर, यह प्रकाश के प्रसार के लिए एक सैद्धांतिक माध्यम था। जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने एथर का उपयोग करके विद्युत और चुंबकीय घटनाओं की व्याख्या करने के लिए एक प्रारूप विकसित किया, एक प्रारूप जिसके कारण अब मैक्सवेल के समीकरण कहलाते हैं, और यह समझ कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है। यद्यपि की, 1800 के दशक के अंत में तीव्रता से जटिल प्रयोगों की एक श्रृंखला को एथर के माध्यम से पृथ्वी की गति का पता लगाने के प्रयास में मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग की तरह किया गया था, और ऐसा करने में विफल रहा था। प्रस्तावित एथर ड्रैग परिकल्पना की एक श्रृंखला एथर-ड्रैगिंग सिद्धांत अशक्त परिणाम की व्याख्या कर सकते हैं, परन्तु ये अधिक जटिल थे, और मनमाने दिखने वाले गुणांक और भौतिक मान्यताओं का उपयोग करने के लिए प्रवृत्त थे। जोसेफ लारमोर ने इलेक्ट्रॉनों के त्वरण के कारण गतिमान चुंबकीय क्षेत्र के संदर्भ में एथर पर चर्चा की।

हेंड्रिक लारेंटेज़ और जॉर्ज फ्रांसिस फिट्ज़गेराल्ड ने लारेंटेज़ एथर सिद्धांत के ढांचे के अन्दर इस बात की व्याख्या की, कि कैसे मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग एथर के माध्यम से गति का पता लगाने में विफल हो सकता था। यद्यपि, प्रारंभिक लारेंटेज़ सिद्धांत ने भविष्यवाणी की थी कि, एथर के माध्यम से गति एक द्विअर्थी प्रभाव पैदा करेगी, जिसे जॉन विलियम स्ट्रट, तीसरे बैरन रेले और डेविट ब्रिस्टल ब्रेस ने परीक्षण किया और खोजने में असफल रहे (रेले और ब्रेस के प्रयोग)। उन सभी परिणामों के लिए 1904 में लारेंटेज़ और जोसेफ लामोर द्वारा लारेंटेज़ परिवर्तन के पूर्ण अनुप्रयोग की आवश्यकता थी। मिशेलसन, रेले और अन्य के परिणामों का सारांश देते हुए, हरमन वेइल ने बाद में लिखा था कि भौतिक विज्ञानी की जिज्ञासु खोज से बचने के अंतिम प्रयास में एथर ने खुद को रंगों की भूमि पर छोड़ दिया था। अधिक वैचारिक स्पष्टता रखने के अलावा, अल्बर्ट आइंस्टीन का 1905 का सापेक्षता का विशेष सिद्धांत एथर का संदर्भ दिए बिना सभी प्रायोगिक परिणामों की व्याख्या कर सकता है। इसने अंततः अधिकांश भौतिकविदों को यह निष्कर्ष निकालने के लिए प्रेरित किया कि चमकदार एथर की पहले की धारणा एक उपयोगी अवधारणा नहीं थी।

यांत्रिक गुरुत्वाकर्षण एथर

16वीं सदी से लेकर 19वीं सदी के अंत तक, गुरुत्वाकर्षण परिघटनाओं को भी एक एथर का उपयोग करके प्रतिरूपित किया गया था। सबसे प्रसिद्ध सूत्रीकरण ले सेज का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत है, हालांकि आइजैक न्यूटन, बर्नहार्ड रीमैन और लॉर्ड केल्विन द्वारा इस विचार पर भिन्नता का मनोरंजन किया गया था। उदाहरण के लिए, केल्विन ने 1873 में ले सेज के प्रारूप पर एक नोट प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने ले सेज के प्रस्ताव ऊष्मप्रवैगिकी को त्रुटिपूर्ण पाया और परमाणु के तत्कालीन लोकप्रिय भंवर सिद्धांत का उपयोग करके इसे बचाने का एक संभावित तरीका सुझाया। केल्विन ने बाद में निष्कर्ष निकाला,

This kinetic theory of matter is a dream, and can be nothing else, until it can explain chemical affinity, electricity, magnetism, gravitation, and the inertia of masses (that is, crowds) of vortices. Le Sage's theory might give an explanation of gravity and of its relation to inertia of masses, on the vortex theory, were it not for the essential aeolotropy of crystals, and the seemingly perfect isotropy of gravity. No finger post pointing towards a way that can possibly lead to a surmounting of this difficulty, or a turning of its flank, has been discovered, or imagined as discoverable.

उन अवधारणाओं में से कोई भी आज वैज्ञानिक समुदाय द्वारा व्यवहार्य नहीं माना जाता है।

आधुनिक भौतिकी में गैर-मानक व्याख्या

सामान्य सापेक्षता

अल्बर्ट आइंस्टीन ने कभी-कभी सामान्य सापेक्षता के भीतर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के लिए एथर शब्द का इस्तेमाल किया, परन्तुएथर (शास्त्रीय तत्व) प्रारूप के साथ इस सापेक्षवादी एथर अवधारणा की एकमात्र समानता अंतरिक्ष में भौतिक गुणों की उपस्थिति में निहित है, जिसे सामान्य रूप से जियोडेसिक्स के माध्यम से पहचाना जा सकता है। सापेक्षता। जैसा कि जॉन स्टिंग जैसे इतिहासकारों का तर्क है, नए एथर पर आइंस्टीन के विचार 1905 में उनके द्वारा एथर के परित्याग के विरोध में नहीं हैं। जैसा कि आइंस्टीन ने स्वयं बताया था, उस नए एथर के लिए कोई पदार्थ और गति की कोई स्थिति जिम्मेदार नहीं हो सकती है। आइंस्टीन द्वारा एथर शब्द के प्रयोग को वैज्ञानिक समुदाय में बहुत कम समर्थन मिला, और आधुनिक भौतिकी के निरंतर विकास में कोई भूमिका नहीं निभाई।

कितना खाली

क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग अंतरिक्ष-समय का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है, जो बेहद छोटे पैमाने पर गैर-रिक्त होता है, जोड़ी उत्पादन में उतार-चढ़ाव और उत्पन्न होता है जो अविश्वसनीय रूप से प्रकट होता है और गायब हो जाता है। पॉल डिराक जैसे कुछ लोगों ने इसका सुझाव दिया है कि यह निर्वात अवस्था आधुनिक भौतिकी में पार्टिकुलेट एथर के समतुल्य हो सकती है। हालांकि, डिराक की एथर परिकल्पना क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के प्रति उनके असंतोष से प्रेरित थी, और इसे कभी भी मुख्यधारा के वैज्ञानिक समुदाय से समर्थन नहीं मिला। भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट बी लाफलिन ने लिखा:

It is ironic that Einstein's most creative work, the general theory of relativity, should boil down to conceptualizing space as a medium when his original premise [in special relativity] was that no such medium existed [..] The word 'ether' has extremely negative connotations in theoretical physics because of its past association with opposition to relativity. This is unfortunate because, stripped of these connotations, it rather nicely captures the way most physicists actually think about the vacuum. . . . Relativity actually says nothing about the existence or nonexistence of matter pervading the universe, only that any such matter must have relativistic symmetry. [..] It turns out that such matter exists. About the time relativity was becoming accepted, studies of radioactivity began showing that the empty vacuum of space had spectroscopic structure similar to that of ordinary quantum solids and fluids. Subsequent studies with large particle accelerators have now led us to understand that space is more like a piece of window glass than ideal Newtonian emptiness. It is filled with 'stuff' that is normally transparent but can be made visible by hitting it sufficiently hard to knock out a part. The modern concept of the vacuum of space, confirmed every day by experiment, is a relativistic ether. But we do not call it this because it is taboo.

पायलट तरंगें

लुइस डी ब्रोगली ने कहा, किसी भी कण, कभी अलग-थलग, को एक छिपे हुए माध्यम के साथ निरंतर ऊर्जावान संपर्क के रूप में कल्पना करनी होगी। हालाँकि, जैसा कि डी ब्रोगली ने बताया, यह माध्यम एक सार्वभौमिक संदर्भ माध्यम के रूप में काम नहीं कर सकता, क्योंकि यह सापेक्षता सिद्धांत के विपरीत होगा।

यह भी देखें

• पूर्ण स्थान और समय
• एपिरोन (ब्रह्मांड विज्ञान)
• फ्रेम खींच
• विशेष सापेक्षता के परीक्षण
• सामान्य सापेक्षता के परीक्षण
• ब्रह्मांड विज्ञान

अग्रिम पठन

• Whittaker, Edmund Taylor (1910), A History of the Theories of Aether and Electricity (1st ed.), Dublin: Longman, Green and Co.
• Schaffner, Kenneth F. (1972), Nineteenth-century aether theories, Oxford: Pergamon Press, ISBN 978-0-08-015674-3
• Darrigol, Olivier (2000), Electrodynamics from Ampére to Einstein, Oxford: Clarendon Press, ISBN 978-0-19-850594-5
• Maxwell, James Clerk (1878), "Ether", Encyclopædia Britannica Ninth Edition, 8: 568–572
• Harman, P.H. (1982), Energy, Force and Matter: The Conceptual Development of Nineteenth Century Physics, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-28812-5
• Decaen, Christopher A. (2004), "Aristotle's Aether and Contemporary Science", The Thomist, 68 (3): 375–429, doi:10.1353/tho.2004.0015, S2CID 171374696, archived from the original on 2012-03-05, retrieved 2011-03-05.
• Larmor, Joseph (1911). "Aether" . Encyclopædia Britannica (in English). Vol. 1 (11th ed.). pp. 292–297.
• Oliver Lodge, "Ether", Encyclopædia Britannica, Thirteenth Edition (1926).
• "A Ridiculously Brief History of Electricity and Magnetism; Mostly from E. T. Whittaker’s A History of the Theories of Aether and Electricity". (PDF format)
• Epple, M. (1998) "Topology, Matter, and Space, I: Topological Notions in 19th-Century Natural Philosophy", Archive for History of Exact Sciences 52: 297–392.