С.З. Насколько я понимаю, эфирная субстанция — это нечто весьма тонкое, малоощутимое. Ведь не зря же столько лет ведутся споры, есть эфир или нет его. Ну а как все-таки мы можем обнаружить его? Ведь решающим доказательством любой теории всегда является эксперимент…

В.А. Хороший вопрос. Давайте попробуем разобраться в нем. Скажите, пожалуйста, можно ли увидеть воздух?

С.З. Ну если иметь в виду обычные условия наблюдения, то нельзя. О его наличии можно судить по косвенным признакам. По тому, например, как мы дышим или наблюдая, как ветер колышет ветви деревьев…

В.А. Вот-вот, именно к этому я и клоню. Наличие воздуха можно зафиксировать по движению воздушных масс. Точно так же и о существовании эфира можно судить по эфирному ветру.

Впервые об эфирном ветре, обдувающем Землю, заговорил знаменитый физик-теоретик 19 столетия, член Лондонского королевского общества, профессор Кембриджского университета и директор Кавендишской физической лаборатории Джеймс Клерк Максвелл. В статье «Эфир», опубликованной в 1878 году в восьмом томе Британской энциклопедии, он следующим образом изложил свою точку зрения на сей предмет.

Если эфир, рассуждал Максвелл, это мировая среда, слабо связанная с материей тел, то на поверхности Земли, движущейся по орбите вокруг Солнца со скоростью 30 км/с, должен наблюдаться эфирный ветер. Если бы можно было определить скорость света, фиксируя время, употребляемое им на прохождение от одного пункта до другого на поверхности Земли, то, сравнивая скорости движения в противоположных направлениях, мы могли бы определить скорость эфира по отношению к этим земным пунктам.

К сожалению, отметил Максвелл, все методы измерения требуют возвращения света в исходную точку для сравнения сдвига фазы. При этом весь эффект от увеличения скорости света по направлению ветра будет сильно уменьшен за счет замедления света при движении в обратном направлении. Разность времен за счет движения Земли составила бы всего одну стомиллионную долю всего времени перехода и, следовательно, была бы совершенно незаметна. А жаль! Ведь в случае удачи эксперимента мы могли бы получить прямое свидетельство абсолютного движения Земли в мировом пространстве относительно эфира.

В общем, судя по всему, Максвелл вовсе не был уверен, что его теоретические рассуждения можно осуществить на практике. Однако иного мнения придерживался молодой американский физик Альберт Майкельсон. Находясь на стажировке в Берлинском университете, он поставил эксперимент, позволяющий в принципе обеспечить необходимую точность.

Суть этого знаменитого эксперимента, описанного во многих учебниках физики, состоит в следующем. Если свет от источника расщепить и пропустить один луч вдоль направления эфирного ветра туда и обратно, а другой луч от того же источника пропустить туда и обратно в перпендикулярном направлении, то после сложения этих лучей должна возникнуть интерференционная картина. Если после этого весь прибор повернуть на угол 90 градусов в горизонтальной плоскости, то лучи поменяются местами, и интерференционные полосы должны сместиться на величину, пропорциональную длине оптического пути и квадрату отношения скоростей Земли и света.

Первый эксперимент, повторяю, был поставлен Майкельсоном в Берлине, но там у него ничего не получилось. В большом городе вообще нельзя проводить опыты подобного рода: даже шаги на тротуаре по соседству с лабораторией приводили к размыву картинки, делали наблюдения невозможными. Поэтому в дальнейшем опыты были перенесены в Потсдам, в подвал астрофизической обсерватории. Но и здесь наблюдения можно было проводить лишь глубокой ночью, когда жизнь по соседству замирала.

Все же в 1881 году Майкельсон опубликовал первый отчет о своей работе. Неожиданным в ней явилось то, что смещения полос оказались в 10 раз меньшими, чем ожидалось. Но все-таки смещение было отмечено!

В последующие годы эксперимент неоднократно повторялся и совершенствовался. Перемещение всей установки на платформу, плавающую в ртути, позволило избавиться от влияния посторонних вибраций. Так что, когда 8, 9 и 11 июля 1887 года А.Майкельсон повторил свой эксперимент вместе с профессором Э. Морли, результаты его оказались достаточно наглядными. Смещения хоть и оказались меньшими, чем показывала теория, но они были! Ни о каком «нуле» показаний, о котором впоследствие столько толковали сторонники специальной теории относительности, и речи быть не могло!

В поисках ответа на вопрос, почему смещение столь мало, участники эксперимента пришли к выводу, что на результаты, вероятно, оказывают влияние близость поверхности Земли и тот факт, что лаборатория находится в подвале. Опыты было решено перенести на высокую, отдельно стоящую гору.

И вот в 1904–1905 годах Э. Морли и Д. Миллером был проведен ряд измерений на Кливлендских высотах на высоте 250 метров над уровнем моря. Даже столь небольшого возвышения оказалось достаточно для проявления положительного эффекта. Однако и здесь скорость эфирного ветра оказалась не 30 км/с, как ожидалось, а всего лишь 3–3,3 км/с, то есть опять-таки вдесятеро меньшей. Такая величина была непонятной, но показания прибора были достаточно уверенными, повторялись раз за разом.

Но именно в то время двадцатишестилетний А.Эйнштейн предложил теорию, в качестве исходного постулата в которой положено предположение, что в природе вообще не существует эфирный ветер, а значит, и сам эфир вообще.

Шум в науке, произведенный этой теорией, оказался значительно больше, чем необъяснимые результаты опытов Морли и Миллера, Морли вообще вскоре самоустранился от дальнейших работ в этом направлении. Другие участники экспериментов оказались, впрочем, куда упорнее. Они подождали, пока бум вокруг специальной теории относительности несколько поутихнет, и продолжили свои опыты.

В период с 1921 по 1925 год было проведено в общей сложности около 100000 отсчетов и было установлено: Земля обдувается эфирным ветром вовсе не из-за ее орбитального движения, которое вносит весьма незначительный вклад в результаты измерений. Главное, обдув со скоростью порядка 400 км/с производится со стороны звезды Дзета из созвездия Дракона почти перпендикулярно плоскости эклиптики.

С.З. Вот, оказывается, откуда дуют эфирные ветры! Но тогда почему при таких скоростях — около 400, а не 30 км/с — эфирный ветер столь слабо ощутим в окрестностях Земли?

В.А. Да примерно потому же, почему в отдалении от центра урагана его проявления воспринимаются лишь как слабый ветерок. А зайдя в дом, вы и вообще перестаете ощущать какое-либо движение воздуха.

В самом деле, измерения эфирного ветра, проведенные на горе Маунт-Вилсон, на высоте 1800 метров над уровнем моря, дали величину эфирного ветра порядка 10 км/с. А измерения, проведенные на поверхности Земли, дали величины, не превышающие 3 км/с. Некоторые измерения и вообще привели к нулевому результату.

Именно эти последние измерения и были, кстати, затем восприняты как экспериментальное подтверждение теории относительности. На самом деле они говорят лишь о том, что их участники действовали недостаточно квалифицированно или допускали принципиальные ошибки при создании экспериментальных установок.

Например, Кеннеди и Иллингворт, Пиккар и Стаэли в целях повышения стабильности загерметизировали свои интерферометры в металлических ящиках. Но с точки зрения современной эфиродинамики это все равно, что проводить измерения скорости ветра, заперевшись в наглухо закрытой комнате! Естественно, что приборы покажут практический нуль…

С.З. Ну хорошо. Допустим, мы с вами пришли к утверждению, что эфирный ветер, а значит и сам эфир несомненно существуют. А какой, простите, от этого прок?

В.А. Конечно, хлеб в магазине от этого не подешевеет и картошка на рынке тоже… Но не хлебом единым жив человек! Вспомните хотя бы: когда К.Э.Циолковский начинал свои космические разработки, к ним относились всего лишь как к чудачествам глухого (и не только к практическим нуждам) преподавателя захудалой гимназии. И лишь спустя более полувека эти разработки были затем положены в основу работ, которые привели к созданию орбитальных и межпланетных космических аппаратов. Нечто подобное, полагаю, должно произойти и с эфиродинамикой.