Понаблюдайте, как поднимается пламя и падает камень, затем посмотрите на звёзды, движущиеся по небу. Для Аристотеля эти движения принадлежали разным видам тел. Небеса, казалось, вращались непрерывно, в то время как земные вещи двигались к земле или от неё.
Его ответом было пятое вещество, обычно известное как эфир. Наряду с землёй, водой, воздухом и огнём, оно предоставляло материал, подходящий для кругового движения небес. Эта идея переживёт древний мир на много столетий.
Эфир Аристотеля часто упоминается так, как будто это был просто загадочный ингредиент, добавленный в список. В его собственном изложении он пытался связать то, из чего сделаны вещи, с движениями, которые он считал для них естественными.
Проблема была в движении
В Книге I «О небе» Аристотель различает прямолинейное движение и круговое движение. Земные элементы имеют естественные направления: тяжёлые тела движутся вниз, в то время как огонь движется вверх. Круговое движение, argues он, требует тела с иной природой.
Рассуждение начинается с наблюдаемого контраста. Брошенный камень не облетает Землю так же, как звезда, казалось бы, облетает небо. Аристотель рассматривал это как доказательство фундаментального различия между земным и небесным регионами. Это делало пятый элемент больше, чем веществом, занимающим пустое пространство. Он принадлежал объяснению того, почему небеса вели себя так, как они себя вели. Уберите особое небесное движение из аргумента, и причина для этого конкретного вещества тоже изменится.
Небо, которое не старело
Аргумент Аристотеля также придаёт небесному телу качества, отличные от обычной земной материи. В его изложении оно не подвергается знакомым процессам рождения и разрушения. Небеса кажутся enduring, в то время как вещи вокруг нас горят, гниют и меняются.
Это помогает объяснить привлекательность модели. Она связывала повседневный опыт с небом, которое казалось замечательно надёжным. Времена года возвращались, звёзды следовали своим путям, и небеса предлагали порядок, по которому можно было измерять меняющийся человеческий мир. Древние астрономы также разработали практические способы отслеживания повторяющихся закономерностей, иллюстрируемые астрономическими циклами Антикитерского механизма.
Элегантность модели не означает, что каждая часть с необходимостью следовала из наблюдения. Видимое суточное движение могло быть понято иначе, если бы сама Земля двигалась. Изменение этой отправной точки изменило бы объяснение неба без необходимости в специальном круговом веществе. Для Аристотеля контраст между падающими камнями и кружащимися звёздами требовал разных видов материи. Более поздние объяснения движущейся Земли объяснили бы тот же видимый контраст без этого разделения.
Эфир, через который должен был путешествовать свет
Много позже физики использовали название «эфир» для другой цели. Волны, казалось, требовали среды, а свет вёл себя как волна. Светоносный эфир был предложен как среда, через которую путешествует свет.
Это был не просто пятый элемент Аристотеля, перенесённый в лабораторию. Предложенный эфир касался распространения света, а не естественного кругового движения небесных тел. Описание эксперимента Майкельсона–Морли в Университете Кейс Вестерн Резерв описывает попытку 1887 года обнаружить эффекты, связанные с движением Земли через такую среду. Интерферометр сравнивал свет, путешествующий по разным путям. Ожидаемый эффект не был найден.
История Эйнштейна в Американском институте физики помещает вопрос об эфире в меняющуюся физику того периода. Эксперимент принадлежит той более поздней дискуссии; он не был прямым тестом древнего изложения Аристотеля.
Одно слово, несколько вопросов о Вселенной
Устойчивость названия может заставить эти идеи казаться ближе, чем они были. Небесное вещество Аристотеля и среда XIX века для света возникли из разных вопросов и поддерживались разными аргументами.
Современные термины, такие как поля или квинтэссенция, могут добавить дополнительную путаницу, когда их рассматривают как подтверждения древнего элемента. Общее название или привлекательное сходство не могут установить, что две теории описывают одно и то же.
Что остаётся fascinирующим — это вопрос под ними: какую часть Вселенной мы можем объяснить, используя знакомое поведение вещей на Земле? Аристотель относился к различию достаточно серьёзно, чтобы дать небу собственное вещество. Более поздние исследователи построили инструменты, чтобы спросить, оставляет ли невидимая среда измеримый след. Инструменты изменились, и вопрос тоже: может ли предложенное вещество произвести эффект, который кто-то мог бы измерить?
Что такое эфир и почему он важен?
Эфир — это понятие, которое прошло через несколько эпох научной мысли, меняя своё значение и роль.
Эфир Аристотеля — это пятый элемент (квинтэссенция), который, по мнению философа, заполнял небесную сферу. В отличие от четырёх земных элементов (земля, вода, воздух, огонь), которые движутся прямолинейно, эфир естественно движется по кругу. Это объясняло, почему небесные тела вращаются вокруг Земли.
Светоносный эфир — это гипотетическая среда, через которую, как считалось в XIX веке, распространяется свет. Поскольку свет ведёт себя как волна, учёные предполагали, что ему нужна среда для распространения. Эксперимент Майкельсона–Морли 1887 года должен был обнаружить движение Земли через этот эфир, но не нашёл никаких следов его существования. Это привело к созданию специальной теории относительности Эйнштейна, которая показала, что свет не нуждается в среде для распространения.
Современные концепции — такие как квантовые поля или тёмная энергия — иногда называют «эфиром» в популярной литературе, но это совершенно другие понятия. Квантовое поле — это фундаментальная структура реальности, а тёмная энергия — это загадочная сила, ускоряющая расширение Вселенной.
История эфира — это пример того, как научные идеи развиваются и трансформируются. Аристотелевский эфир был заменён ньютоновской физикой, которая, в свою очередь, была уточнена теорией относительности Эйнштейна.
Сегодня физики продолжают искать фундаментальные структуры реальности. Квантовая механика и общая теория относительности пока не объединены в единую теорию, и учёные работают над такими концепциями, как теория струн, петлевая квантовая гравитация и другие.
Возможно, будущие поколения будут смотреть на наши современные теории так же, как мы смотрим на эфир Аристотеля — как на полезные, но неполные модели реальности. Но именно этот процесс постоянного уточнения и есть наука.
Источники: Аристотель «О небе», Университет Кейс Вестерн Резерв, Американский институт физики, эксперимент Майкельсона–Морли (1887), исследования Антикитерского механизма.
Ваш комментарий