Номер 1, страница 231 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 8. Элементы теории относительности. Параграф 61. Законы электродинамики и принцип относительности. Вопросы к параграфу - номер 1, страница 231.

Условие.

1. Что такое мировой эфир? Какими свойствами он обладает?

Решение.

Решение 2.

1. Мировой эфир (или светоносный эфир) — это гипотетическая, ныне отвергнутая наукой, всепроникающая среда, которая была введена в физику в XVII-XIX веках для объяснения распространения света и других электромагнитных волн.

В то время, когда была популярна волновая теория света, предложенная Христианом Гюйгенсом, учёные по аналогии с другими известными волнами (например, звуковыми или волнами на воде) предполагали, что для распространения световых волн также необходима среда-носитель. Считалось, что эта среда, названная эфиром, заполняет всё мировое пространство, включая вакуум, и проникает во все тела. Она должна была служить абсолютной системой отсчёта, относительно которой можно было бы измерить скорость любого движения.

Для того чтобы соответствовать наблюдаемым явлениям, мировой эфир должен был обладать набором весьма противоречивых свойств:

• Абсолютная проницаемость и прозрачность: Эфир должен был заполнять всё пространство и проникать сквозь все тела, не создавая препятствий для их движения. Поскольку мы видим свет от далёких звёзд, эфир должен быть идеально прозрачным.
• Отсутствие сопротивления движению: Планеты и другие небесные тела движутся в пространстве миллиарды лет, не теряя скорости. Это означало, что эфир должен обладать чрезвычайно малой плотностью или не иметь массы вовсе, чтобы не оказывать никакого измеримого сопротивления (трения) движущимся в нём объектам.
• Чрезвычайно высокая упругость (жёсткость): Скорость распространения волн в среде зависит от её упругости (жёсткости) и плотности. Скорость волны $v$ можно выразить как $v = \sqrt{K/\rho}$, где $K$ — модуль упругости, а $\rho$ — плотность. Поскольку скорость света $c$ невероятно велика (около $3 \times 10^8$ м/с), а плотность эфира $\rho$ должна была быть ничтожно малой, его модуль упругости $K$ должен был быть колоссальным. Это означало, что эфир должен быть твёрже и жёстче стали.

Сочетание свойств — быть абсолютно проницаемым и одновременно сверхжёстким — является парадоксальным и было главной проблемой теории эфира. Попытки обнаружить движение Земли относительно неподвижного эфира (так называемый "эфирный ветер") в знаменитом опыте Майкельсона-Морли в 1887 году провалились, показав нулевой результат.

Окончательно от концепции мирового эфира отказались после создания Альбертом Эйнштейном специальной теории относительности (1905), которая постулировала постоянство скорости света в вакууме для любого наблюдателя и показала, что для объяснения распространения электромагнитных волн никакая особая среда не требуется.

Ответ:

Мировой эфир — это гипотетическая упругая среда, которой, как предполагалось в физике до XX века, заполнено всё мировое пространство и которая служит для переноса света и электромагнитных взаимодействий.

Предполагаемые свойства эфира были противоречивы: он должен был быть одновременно абсолютно прозрачным, не оказывать сопротивления движению тел (иметь сверхмалую плотность) и при этом обладать колоссальной упругостью и жёсткостью, большей чем у стали, для обеспечения огромной скорости распространения света. Существование эфира было опровергнуто опытом Майкельсона-Морли и стало ненужным с появлением специальной теории относительности.