فرضیه اتر

اطلاعات اولیه:
فکر یک محیط نافذ جهانی که فضای میان و درون اجسام مادی را پر کدره بود، در اواخر قرن نوزدهم در علم فیزیک مستقر شده بود. این محیط به نام اتر جهانی هویگنس همچون شالوده‌ای برای انتشار امواج نور به کار رفت و ، به نام لوله‌های فاراده‌ ، جوابگوی نیروهای میان اجسام باردار الکتریکی و مغناطیسی بود. تحقیقات ماکسول منجر به ترکیبی میان این دو محیط فرض شد و نشان داد که نور انتشار یک موج الکترومغناطیسی است. ماکسول نظریه ریاضی بسیار جالبی پیش‌بینی کرد که تمام پدیده‌ها را ، شامل نور ، الکتریسیته و مغناطیس به یکدیگر مرتبط می‌ساخت. اما به رغم تمام موفقیتها فیزیکدانان آن را برای توصیف خواص این محیط مرموز جهانی ، آن چنانکه محیطهای مادی معمولی از قبیل گازها و مایعات و جامدات وصف می‌شوند، غیر ممکن و ناتوان یافتند و آنچه تلاش در این راه کردند به تضادهای شدیدی منجر شد.
بحران علم فیزیک:
بدیهی است که پدیده قطبش نور ثابت می‌کند که در امواج الکترومغناطیس ، با ارتعاشات عرضی سروکار داریم که در آن ماده به پس و پیش و عمود بر امتداد انتشار حرکت می‌کند. با این حال ارتعاشات عرضی فقط در موارد جامد می‌تواند وجود داشته باشد که برخلاف مایعات و گازها ، در مقابل هرگونه تغییر شکل مقاومت می‌کنند، به طوری که اتر نور باید به صورت ماده جامدی به شمار آید. اگر چنین است و اگر اتر جهانی فضای اطراف ما را پر کرده است. چگونه می‌توانیم بر روی زمین راه برویم و بدویم؟ و چگونه سیارات می‌توانند میلیونها سال برگرد خورشید بچرخند، بدون آنکه در هیچ جا با مقاومتی روبرو نشوند؟
تلاش کلوین:
فیزیکدان مشهور انگلیسی ، لرد کلوین ، سعی کرد این تضادهای ظاهری موجود در عالم فیزیک را چنین حل کند که به اتر جهانی خواص شبیه به خواص چسب و لاک منسوب سازد. این مواد دارای خاصیتی به نام خاصیت کشسانی هستند. در حالی که همچون شیشه بر اثر یک نیروی قوی می‌شکنند، بر اثر نیروهای ضعیف‌تر ( مثل وزن خودشان ) که مدت طولانی بر آنها وارد می‌شود، همچون مایعات روان می‌شوند. کلوین چنین استدلال کرد که در مورد امواج نورانی ، که در آن مورد نیرو جهت خود را یک میلیون میلیون بار در هر ثانیه تغییر می‌دهد، اتر جهانی می‌تواند همچون ماده کشان سخت‌پایی رفتار کند در حالی که در مورد حرکات خیلی کندتر مردم ، پرندگان ، سیارات یا ستارگان ممکن است تقریبا بدون هیچ مقاومتی تسلیم شود.
یک فکر تازه:
جای تعجب است که فیزیکدانان قرن نوزدهم محقق نداشته‌ند که اگر اتر جهانی وجود دارد، باید خواصی کاملا متفاوت با خواص اجسام مادی معمول و متعارف برای ما داشته باشد. در واقع کاملا معلوم شده بود که قابلیت تراکم گازها سیالت مایعات ، کشسانی جامدات و همه خواص دیگر اجسام مادی مربوط به ساختمان مسکونی آنهاست، و نتیجه‌ حرکت ملکولها و نیروهایی است که بر آنها وارد می‌شود. به نظر چنین می‌رسد که جز یک نفر شیمیدان روسی ، به نام مندلیف ، که در جدول تناوبی عناصر خودش عدد اتمی صفر را به اتر جهانی اختصاص داد، شخص دیگری هرگز فکر نکرده بود که شاید اتر جهانی از خود ساختمان ملکولی داشته باشد. در هر حال چنین فرضیه‌ای فقط به پیچیدگیهای بعدی منجر می‌شد.
طلوع انیشتن:
در این زمان مغز آدمی بیش از اندازه در طرز تفکر سنتی بود، و کسی به این فکر نمی‌کرد که اگر امواج الکترو مغناطیسی و انتشار نور در فضا باید به وسیله وجود نوعی شالوده توضیح داده شود، این شالوده نباید به هیچ نحو شباهتی به اجسام مادی که با آنها آشنا هستیم ، داشته باشد.
بنابراین لازم بود که نبوغ انیشتن پدیدار شود تا اتر جهانی کهنه و متضاد را از پنجره بیرون افکند، و به جای آن مفهوم دامنه‌دار میدان الکترو مغناطیسی را قرار دهد و به آن واقعیتی فیزیکی برابر با واقعیت فیزیکی هر جسم مادی معمولی ، نسبت دهد.
فرمانروای فیزیک جدید:
مشکلات و تضادهای فراوان در ارتباط با جنس شالوده فرضی که جوابگوی اعمال متقابل الکترومغناطیسی و انتشار امواج نورانی بود، گاهی ناگشودنی شد که بسیار شبیه به گره گوردیوس ( Gordius ) بود. بنا به روایت تاریخ با تسمه‌ای از پوست درخت قراینا یوغی را به میله ارابه گوردیوس ، شاه دهقان یونانی ، گره زده بودند. بنا بر پیشگویی یک وخشگر ، کسی که گره گوردیوس را باز می‌کرد فرمانروای سراسر دنیا می‌شد. اسکندر آن گره را با یک ضربه شمشیر خود باز کرد. به همین نحو هم آلبرت انیشتن ، با گشودن گره اتوی به وسیله ضربه منطقی خود و بیرون افکندن تکه پاره‌های آن از پنجره معبد فیزیک رسمی ، فرمانروای فیزیک جدید شد.