A XIX. század közepén majdnem minden tudós úgy gondolta, hogy a teret egy mindenütt jelenlévő éterfolyadék tölti ki. Nincsen vákuum. Minden erőt és kölcsönhatást az éter közvetít a benne keletkező hullámok vagy örvények útján. Legtöbben mozdulatlannak képzelték az étert, bár volt, aki úgy gondolta, hogy együtt mozog a naponta a tengelye, és évente a Nap körül megforduló Földdel. Ostobaságnak tínt az ilyen elképzelések megkérdőjelezése, egy kicsit olyan, mintha abban kételkednénk, hogy van-e a Földnek légköre.Az éter létezése gyorsan magától értetődő tudományos igazsággá vált. De bár létezésében nem kételkedtek, fizikai tulajdonságait állandóan vitatták. Egyesek ritkának és folyékonynak, mások szilárdnak, de rugalmasnak tartották, ismét mások pedig azt állították, hogy tulajdonságait a környezettől függően változtatja. Spekulatív elméletek burjánzottak, és bárki bármikor kész volt az éter egy újabb tulajdonságát felfedezni, amellyel éppen meg tudott felelni egy ellenvetésre, vagy amikor újabb tényeket kellett figyelembe venni. Elérkezett az idő egy döntő kísérletre, valami olyanra, mint ahogyan Torricelli kísérletével egyszer és mindenkorra berekesztette a vákuum létezéséről folytatott nyakatekert vitákat. A megoldás végül az Atlanti-óceán másik partjáról érkezett. Senki nem gondolta volna, hogy a mozgás megértéséhez vezető út következő nagy lépését itt teszi meg valaki.
Michelson fénykísérlete
Albert Michelson 1852. december 19-én született a lengyel–német határ közelében fekvő Strelno kisvárosban.
A városka elvileg Nagy Frigyes óta Németországhoz tartozott, de lengyelek lakták, lengyel hagyományokkal, és kevesebb mint 120 kilométerre feküdt Kopernikusz születési helyétől. A politikai zírzavar és üldöztetés elől a Michelson család több ezer más lengyel családhoz hasonlóan kivándorolt az Egyesült Államokba, amikor Albert még csak két éves volt. Édesapja, Samuel, először ékszerészként dolgozott New Yorkban, majd az aranyláz idején ő is Kaliforniában próbálkozott. Nem sokkal később Kalifornia is szövetségi állam lett, méghozzá egy virágzó szövetségi állam. Samuel Michelson is meggazdagodott, és megnyitotta saját üzletét Calaveras megyében. Családja is csatlakozott a családfőhöz egy rettenetes panamai hajóút és a kontinens keskenyületének veszélyes, gyalogos átszelése után (nem volt még csatorna), ahonnan hajóval jutottak el San Franciscóba, és végül szárazföldön az Aranyvárosokba. Itt, a vadnyugati környezetben töltötte Michelson gyermekkorának meghatározó éveit, távol a tanulási lehetőségektől és a hagyományos értelemben vett kultúrától. Már ekkor különleges tehetséget mutatott mechanikai eszközök fejlesztésére, és kiviláglottak matematikai hajlamai is. Az aranybányászok keze alól kikerülő kövek is érdekelték.
Tizenharmadik születésnapja után San Franciscóba küldték, hogy az ottani középiskolában tanuljon. Három évvel később leérettségizett, és keményen küzdött, hogy bejuthasson a Michigan állambeli Annapolis tengerészeti akadémiájára. Sajnos nem kapta meg a helyet. A vizsgákon ugyanolyan eredményt ért el, mint egy másik, szegény családból származó társa, aki a felvételi bizottságtól végül egy szavazattal többet kapott, pedig Michelson zsákszámra hozta az ajánlóleveleket.Michelson nem adta fel. Annyira eltökélte, hogy az Akadémián tanul tovább, hogy egyenesen Grant elnökhöz folyamodott, hogy teremtsenek elő egy helyet még egy diák számára. Megtudván, hogy az elnök naponta sétáltatja a kutyáját, Washingtonba utazott, és a Fehér Ház lépcsőjénél várta, hogy mikor térnek vissza. Grant türelmesen végighallgatta a kamaszt, de azt mondta, hogy nem tehet semmit. A főiskolán minden hely be van töltve. De azután eszébe jutott a levél, amelyet Michelson kongresszusi képviselőjétől kapott, aki leírta, hogy Michelson apja üzletileg és politikailag milyen nagy mértékben támogatta a republikánusokat, és ha az elnök különleges elbánásban részesítené Michelsont, ezzel saját kaliforniai támogatottságát növelné. Ezért vagy másért, az elnök úgy döntött, hogy beavatkozik az ügybe, és elküldte Michelsont egy személyes találkozóra a Tengerészeti Akadémia dékánjához.
Több megbeszélés és néhány nap után Michelson megtudta, hogy az akadémián egy új helyet hoztak létre az új hallgatók számára, és ezt megkaphatja. Tengerészkadétként lépett be, és fokozatosan felfigyeltek rá minden természettudományi tantárgyban – a katonaiakban kevésbé. Diploma után rövid időt töltött a tengeren, majd kinevezték fizikai és kémiai oktatónak az akadémián, és egyre nagyobb szakértelemre tett szert a fénytan és a kísérleti fizika terén. Első figyelemre méltó tudományos eredménye a fénysebesség pontos mérése volt. Miután ezt a munkát 1880-ban befejezte, szabadságot kért a Haditengerészettől, és családját Európába vitte. Ez az utazás megváltoztatta a tudomány haladását.Michelson két éven keresztül látogatta a vezető európai egyetemeket, ahol az új fizikai eredmények iránt érdeklődött, és ha akarta, ha nem, hallotta, amint a legnagyobb elméleti fizikusok az éter elméleteit vitatják – még mindig ez volt a nap szenzációja. Michelsont egyre jobban vonzotta a kérdés. Létezik-e ez a nehezen megfogható közeg? Meg lehetne valahogyan mérni?James Clerk Maxwell korábban felvetette, hogy ha különböző irányban mérnénk meg a fény sebességét, akkor megtudnánk valamit az éteráramlás mozgásáról, amelyen keresztül a fénynek terjednie kellett, hiszen
„ha meg lehetne határozni a fény sebességét úgy, hogy megmérnénk, a Föld felszínének egyik pontjáról a másikra mennyi idő alatt jut el, akkor az ellenkező irányokban mért sebességet összehasonlíthatnánk egymással, és ezáltal meghatározhatnánk az éter sebességét a földi megfigyelőpontokhoz képest.”De Maxwellnek kétségei voltak a kísérlet kivitelezhetőségével kapcsolatban, Michelson viszont optimista volt. Látta, hogy egészen egyszeríen meg lehet valósítani Maxwell javaslatát. Tegyük fel, hogy az éter nem mozog, hanem a tökéletes nyugalom állapotában van. Akkor mi rajta keresztül mozgunk, ahogyan a Föld forog a tengelye és kering a Nap körül. Megfelelő észlelőberendezéssel meg lehetne mérni az éterszelet, amely attól keletkezik, hogy mozgunk benne, hasonlóan ahhoz, amit a biciklista még szélcsendben haladva is érez. Ha az éter mozog, akkor észlelnünk kellene a különbséget aszerint, hogy vele azonos, vagy különböző irányban mozgunk.Michelson egyszerí hasonlatokkal kezdett a kutatáshoz. Ha az éterben mozgunk, az olyan, mintha egy folyóban úsznánk. A folyó folyása az éter mozgása mellettünk, amelyet a Föld okoz, amikor a mozdulatlan étertengerben forog. Képzeljünk el egy úszót, aki kétszer úszik oda-vissza egy folyóban. Először a folyásirányra merőlegesen, majd először a folyás irányában, azután vissza. Mindkét esetben ugyanoda ér vissza, ahonnan elindult.
Ha mindkét esetben ugyanakkora távolságot tesz meg, akkor mindig gyorsabb lesz keresztbe úszni, mint le és fel. Ehhez végezzünk egy egyszerí számítást. Tegyük fel, hogy a folyó sebessége 0,4 méter/szekundum, az úszóé 0,5 méter/szekundum (állóvízben). Az egy irányban megteendő út 90 méter.A lefelé úszás során az úszó a parthoz képest 0,5 méter/szekundum + 0,4 méter/szekundum = 0,9 méter/ szekundum sebességgel úszik. A 90 métert tehát 90 : 0,9 = =100 másodperc alatt teszi meg. Visszafelé csak 0,5 méter/szekundum – 0,4 méter/szekundum = 0,1 méter/ szekundum sebességgel halad, így az út megtételéhez 90 : 0,1 = 900 másodpercre van szüksége. A teljes út tehát 900 + 100 = 1000 másodpercbe telik.Most nézzük meg, mi történik a folyó keresztezésekor. Mindkét irányban ugyanolyan nehézséggel kell szembenéznie, mivel az áramlásra merőlegesen úszik. A sebességvektorok merőlegesek, ezért a Pitagorasz-tételt alkalmazhatjuk. Azt, hogy a folyót milyen gyorsan tudja átúszni, úgy számíthatjuk ki, ha négyzetgyökét vesszük a 0,52 – 0,42 = 0,09 mennyiségnek, ami 0,3 méter/szekundum . A 90 méteres távot tehát 90 : 0,3 = =300 másodperc alatt teszi meg, ami oda-vissza 600 másodpercet jelent. Ez rövidebb idő, mint amennyi a fel-leúszáshoz kellett. A különbség a folyó folyása miatt jelentkezik; ha a folyási sebesség nulla lenne, a két oda-vissza utat ugyanannyi idő alatt lehetne megtenni.
Michelson arra gondolt, hogy ugyanez történik, amikor a fény „átúszik” az éteren. Ha két, egymásra merőleges fénysugarat a fényforrástól számítva ugyanakkora távolságban visszatükrözünk, akkor azok ugyanazt a távolságot más-más idő alatt teszik meg, hiszen, mint az úszó esetében, az éteráramlás különböző hatással lenne rájuk. És még fontosabb, hogy ha nem lenne éter, akkor a két fénysugár ugyanakkor érkezne vissza. Michelson gyönyörí kísérletet talált ki az éterkérdés eldöntésére. Két fénysugarat indított el egyszerre, egymásra merőlegesen, és egyenesen visszatükrözte őket. A kérdést ez után azzal lehetett eldönteni, hogy a fénysugarak pontosan ugyanakkor érkeznek-e vissza a kiindulópontra. A fény hullámjellegének kihasználásával nagy pontosságot lehetett elérni. Ha a fénysugarak egy kis fáziseltolódással érnének vissza a kiindulópontra, akkor egy kis elsötétedést figyelhetnénk meg ott, ahol az egyik fénysugár hullámcsúcsa fedésben van a másik hullámvölgyével, és egy kis világosodást figyelhetnénk meg ott, ahol az egyik fénysugár hullámcsúcsa fedésben van a másik hullámcsúccsal, vagy az egyik hullámvölgy a másik hullámvölgygyel. A jelenség neve interferencia, és sötétebb és világosabb fénysávok formájában jelentkezik. Michelson kísérletében a váltakozó sötétségí csíkok meg nem jelenése azt jelentette, hogy az éter nem lassítja sem a vele párhuzamosan, sem a rá merőlegesen haladó fényt.
Bár a kísérlet alapötlete egyszerí, véghezvitele kihívást jelentett a tudósoknak. A fény sebessége 300 000 kilométer/szekundum, a Földnek a Nap körüli keringési sebessége pedig csak körülbelül 29 kilométer/szekundum. Rendkívüli gondosságra és pontosságra volt szükség, hogy a kísérlet pontos legyen, és ne zavarják meg mérési hibák és a kísérlet beállítási pontatlanságai. A probléma érzékeltetésére: ha az éter létezik, akkor a különböző irányú fénysugarak visszaérkezési ideje közötti kis különbség csak a Föld és a fény sebessége aránya négyzetének körülbelül a fele – tehát kevesebb, mint egymilliomod! A tudósok meggyőzéséhez, vagyis annak kimutatásához, hogy az éter nem okoz különbséget, a mérés pontosságának ennél jobbnak kellett lennie.Michelson szerencséjére Alexander Graham Bell, a híres telefonmérnök finanszírozta a kísérletet, és 1881-ben Berlinben megépítették az inferométert. Michelson először a Berlini Egyetemen, Hermann von Hemholz, a híres német fizikus laboratóriumában próbálta meg a kísérletet. Rögtön problémákba ütközött. Biztosítania kellett tükörrendszerének állandó hőmérsékletét, ezért az egész kísérletet olvadó, 0 Celsius-fokos jéggel vette körül. Ezután valamit tennie kellett a kint dübörgő berlini forgalom ellen. A zaj végül legyőzhetetlennek bizonyult, ezért szétszedte a berendezést, és Berlinből a közeli Potsdami Asztrofizikai Obszervatóriumba költöztette. Most már csak a gyalogosok keltette kisebb rezgések zavarhatták, de mivel Michelson a berendezést szorosan a távcső szilárd alapjához rögzítette, ezzel megteremtette a megfelelő mérési pontossághoz szükséges csendes környezetet.
A kísérletet többször megismételte még a berendezés elforgatásával, valamint különböző évszakokban, amikor a Föld Naphoz viszonyított mozgása más. Az eredmény teljesen váratlan volt. Bár a kísérlet elég pontos volt, hogy a Föld mozgását kimutathassa az éterben, nem mutatkozott interferencia. Kiderült, hogy a Föld egyáltalán nem egy mindenütt jelenlévő éterburokban mozog. Michelson 1881 augusztusában egy nagy jelentőségí cikkben számolt be az eredményeikről, amelyeket így foglalt össze: „A mozdulatlan éter feltételezése hibás.” Michelson felfedezése két táborra osztotta a fizikusokat. Volt, aki arra következtetett, hogy ezek szerint az éter nem mozdulatlan, hanem a Földdel együtt kering a Nap körül, és ezért nem mérhető a Földhöz viszonyított mozgása, mások egyszeríen elfogadták, hogy az éter mégsem létezik. Michelson nem nyilatkozott eredményének elméleti értelmezéséről.Michelsont új állás várta a Clevelandi Case Míszaki Egyetemen.
Itt ismerkedett meg új munkatársával, a nála tizenöt évvel idősebb amerikai kémiaprofesszorral, Edward Morleyval. Morley mélyen hívő ember volt. Első diplomáját teológiából szerezte, és csak miután nem tudta elérni, hogy pappá szenteljék, fordult régi hobbija, a kémia felé. Michelson viszont vallási szabadgondolkodó volt. Összekötötte azonban őket, hogy egyformán ügyesen bántak a tudományos eszközökkel, és mindketten ötletes kísérleteket terveztek. Együtt ismételték meg Michelson kísérletét, hogy ellenőrizzék, a fény sebessége azonos-e a tér különböző irányaiban. 1887 júniusában, eredményeiket elemezve ismét arra jutottak, hogy nem mozdulnak el az interferenciasávok. A fény minden irányban ugyanolyan sebességgel terjed, függetlenül attól, hogy forrása milyen sebességí a térben. Nincsen mozdulatlan éter. Ez egy hihetetlen következtetés volt. Azt jelentette, hogy ha mozgó fényforrásból indítunk egy fénysugarat, a talajhoz képest ugyanaz lesz a sebessége, mintha a forrás egy helyben maradna. A fény másképpen mozog, mint az eddig ismert dolgok.
A zsugorodó ember
Hogyan létezhetne az éter Michelson nulla eredményének fényében? Az első választ a dublini Trinity College tanára, George FitzGerald adta 1889-ben, majd tőle függetlenül, egy kicsit később, a leideni (Hollandia) Hendrik Lorentz. Azt vetették fel, hogy látszólag egy tárgy hossza csökken, ha egyre gyorsabban halad. Ha fogunk két vonalzót, és az egyiket nem mozdítjuk a Földön, a másikat pedig nagy sebességgel elvisszük mellette, akkor a mozgó vonalzó rövidebbnek látszik az állónál. Ez még a fizikusoknak is őrültségnek hangzott, de FitzGerald és Lorentz Maxwell fény- és elektromosságelméletének tulajdonságaiból jutottak erre a következtetésre. FitzGerald úgy próbálta megmagyarázni a zsugorodás okát, hogy a szilárd testeket összetartó, molekulák közötti erők valószíníleg elektromágneses természetíek, és ezért hatással van rájuk, ha az éterben mozgatjuk őket. Arra gondolt, hogy a vonzerő megnő bennük, a molekulák közelebb kerülnek egymáshoz, és csökken az általuk alkotott lánc hossza.
A FitzGerald–Lorentz rövidülés mennyiségét kicsinek várták. A mozgó tárgyak hossza (1 – v2/c2)-szeresére csökken, ahol v a tárgy, c a fény sebessége. 500 kilométer/óra sebességnél a rövidülés egy százalék százmilliárdad része.
FitzGerald észrevette, hogy ha ezt az (1 – v2/c2) korrekciós tényezőt Michelson berendezésére alkalmazza, amely a Föld felszínén egy helyben marad, és a Földdel együtt kering a Nap körül, akkor látszik, hogy Michelson miért nem mért étert. Ha az interferométer karja az éterhez képest v sebességgel mozog, akkor (1 – v2/c2) arányban húzódik össze. 29 kilométer/szekundum keringési sebességnél ez 1/200 000 000 arányú zsugorodást jelentene a Föld keringési pályájának irányában. Az éter mozgására merőleges kar hossza változatlan marad. Ez a kis eltérés éppen kiegyensúlyozza a mozdulatlan éter által okozott időeltérést. Ha a FitzGerald–Lorentz rövidülés bekövetkezik, akkor létezhet a mozdulatlan éter is, a Michelson–Morley kísérlet nulla eredményétől függetlenül. Lehet, hogy az tér mégsem üres.
FitzGerald és Lorentz elképzeléseit a kortárs fizikusok nagy része puszta spekulációnak tekintette, és nem vette komolyan az éter létezése melletti érvként. Az elmefuttatást tisztán matematikai kirándulásnak tekintették, mindenféle fizikai vonatkozástól mentesnek. Ez a helyzet akkor kezdett megváltozni, amikor Walter Kaufmann fiatal német fizikus 1901-ben a radioaktív elemek által kibocsátott gyorsan mozgó elektronok, a béta részecskék tanulmányozása során kimutatta, hogy ezen elektronok tömege is függ a sebességüktől, ahogyan Lorentz állította. Tömegük a sebességükkel (v) nőtt, a FitzGerald–Lorentz tényező reciprokával szorozva.Az éter kiküszöbölésére irányuló próbálkozások legkellemetlenebb velejárója az volt, hogy különbséget kellett tenni a valamilyen abszolút értelemben mozgó, és a nyugalomban lévő rendszerek között. A FitzGerald– Lorentz korrekciós tényezőben v helyébe be lehet írni a Föld Nap körüli keringési sebességét, de mi van, ha a Nap és csillagszomszédjai is mozognak? Mi lesz v értéke, és mihez képest mérjük?
Einstein és a jó öreg éter végnapjai
A XIX. század úgy fejeződött be, hogy egy sor kérdés nyitva maradt Michelson és Morley kísérletével kapcsolatban: a várt éterhatás elmaradása, a sebesség abszolút értékének nem ismerése, annak lehetősége, hogy a mozgás hatással van a hosszra és a tömegre, és a fénysebesség jelentősége. Albert Einstein a tudomány színpadán 1905-ben, huszonhat éves korában jelent meg, amikor bejelentette, hogy a fenti problémákat megoldotta egyetlen elmélettel, amelyet később speciális relativitáselméletnek neveztek el. A híres dolgozat angol fordításának ártalmatlan címe: On the Electrodynamics of Moving Bodies (A mozgó testek elektrodinamikájáról).Einstein felhagyott azzal az elképzeléssel, hogy létezik abszolút mozgás, abszolút tér, vagy abszolút idő. Minden mozgás viszonylagos, és két posztulátum elég minden jelenség magyarázatára: az, hogy a mozgás és az elektromágnesesség törvényeinek ugyanúgy kell teljesülnie az egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó megfigyelők számára, és az, hogy vákuumban a fény sebessége állandó, függetlenül a megfigyelő mozgásától. Ezeknek egyszerí következményei a FitzGerald és Lorentz által megállapított hossz-, tömeg- és időváltozások. Az elméletet a fénysebességnél jóval kisebb sebességekre alkalmazva megkapjuk Newton klasszikus mozgástörvényeit, ha viszont a sebesség megközelíti a fény vákuumban elért sebességét, érdekes dolgok következnek be. Newton elmélete tehát Einstein elméletének egy speciális esete.
A sikeres új fizikai elmélet ezen vonásán érdemes egy kicsit eltöprengeni, annál is inkább, hogy sokan átsiklanak fölötte.Amikor Einstein egyetlen ragyogó, egyszerí és matematikailag korrekt elméletbe sírítette össze az ember minden tudását a mozgásról, akkor áldozott le a XIX. század éterének dicsősége. Einstein elmélete szerint már nem volt szükség arra, hogy az éter közvetítse a fény és az elektromosság tulajdonságait. Azon állításából, hogy a fény sebessége bármely megfigyelő számára állandó, egyenesen következett a FitzGerald–Lorentz kontrakció, az pedig, hogy a Michelson–Morley kísérletben nem tapasztaltak fényinterferenciát, elmélete előfutára volt. Jóval később, 1931. január 15-én Einstein Pasadenában beszédet tartott a világ néhány legnagyobb fizikusa előtt. Michelson is jelen volt, és mint utóbb kiderült, ez volt életének utolsó nyilvános szereplése, hiszen négy hónappal később meghalt. Einstein tisztelgett a Michelson által végrehajtott kísérlet fontossága előtt, hiszen ez vezette a fizikusokat a tér, idő és mozgás forradalmi új felfogása felé:
„Ön, tisztelt Dr. Michelson, akkor kezdte ezt a munkát, amikor én még csak egy egyméteres kisfiú voltam. Ön vezette a fizikusokat új utakra, és az Ön csodálatos kísérleti munkássága kövezte ki a relativitáselmélet fejlődésének útját. Ön rántotta le a leplet a fény éterelméletének alattomos hibájáról, és az Ön munkája sarkallta H. A. Lorentzet és FitzGeraldot, akik elméletéből azután kifejlődhetett a speciális relativitáselmélet. Az Ön munkája nélkül ez az elmélet ma csak érdekes eszmefuttatás lenne; az Ön bizonyítása volt az elmélet alapköve.”
Einstein pályáját többször is keresztezte az éter. Csak halála után derült ki, hogy tizenöt éves korában kezdett el a mozdulatlan, rugalmas éter iránt érdeklődni. Még egy cikket is írt arról, hogy mi történik az éter állapotával, ha elektromos áram indul el benne; ez a munkája csak 1971-ben jelent meg. Később pedig kísérleteket tervezett, amelyekkel igazolhatná az éter létezését, ezekben azután fokozatosan kételkedni kezdett. 1899-ben így írt kétségeiről barátnőjének (későbbi feleségének), Mileva Maricnak:
„Egyre erősebb bennem a meggyőződés, hogy a mozgó testek elektrodinamikája, ahogyan azt ma elképzeljük, nem írja le a valóságot, és hogy azt majd egyszeríbben is ki lehet fejezni. Az „éter” szó bevezetése az elektromossági elméletekbe egy olyan közeg fogalmához vezet, amelynek a mozgásáról, azt hiszem, úgy beszélünk, hogy esélyünk sincsen arra, hogy annak fizikai értelme legyen.”
Diákként megtanulta Lorentz elektrodinamikai elméletét, és abban az éter szerepét. Amikor hozzáfogott az új mozgáselmélet kidolgozásához, akkor rájött, hogy nincsen szüksége különleges tulajdonságú éterre vagy vákuumra. Elég volt, hogy a testek tér- és időbeli mozgásáról beszélhetett. A tér üres volt, hacsak nem kerültek bele további összetevők. Meg kellett gondolni, hogy a Világegyetemben kell-e mindenhol mágneses vagy elektromos térnek lennie. Ha az ilyen erőterek mindenütt jelen vannak, akkor elmélete kezelni tudja azokat, de igaz lesz a mozgó testekre teljesen üres térben is.Az ember anyagról és mozgásról való ismeretei a XX. század első éveiben rohamos fejlődésnek indultak, és ezzel véget ért a „klasszikusnak” nevezhető fizika kora. Csak pár évvel korábban még úgy gondolták, hogy az összes fizikai elmélet majdnem készen áll. Lehet még egy-két dolgon finomítani, a kísérleti pontosság fejlődésével fény derülhet újabb tizedesjegyek értékére, de a Természet nagy fizikai alapelveit már ismerjük, csupán a részleteket kell még itt-ott kitölteni. Az anyag kvantumelméletének és a mozgás relativitásának felfedezései mindent megváltoztattak.
Új távlatok nyíltak. Olyan távlatok, amelyekhez már nem volt szükség a vákuumról alkotott elméletekre, sőt annak meghatározására sem. A hangsúly eltolódott; a fizikusok mostantól azt vizsgálták, hogy a terek és a részecskék hogyan hatnak egymásra. A filozófusok még mindig beszéltek a régi problémákról, például az extrakozmikus írről vagy az abszolút tér természetéről, de ezek már nem tartoztak az új lehetőségeket ígérő témák közé. A fizikusok tulajdonképpen megkönnyebbültek, hogy végre nem kell a vákuummal foglalkozniuk, amelyet egy idő után már kutyát csóváló faroknak tekintettek, és amely ezután már nem határozta meg az elektromosság, a mágnesesség és a mozgás elméletének irányát.A semmi nélküli fizika korszaka azonban hamar véget ért. Csak tíz évvel azután, hogy Einstein cáfolta az éter létezésének szükségességét, a vákuum kérdése ismét központi és rejtélyes helyet foglalt el a tudományos gondolkodásban. A speciális relativitáselmélet és az anyag kvantumelképzeléseinek mélyebb és szélesebb kiterjesztései visszaállították a vákuumot a fő helyre, amelyből majd csak tán ez az évszázad fogja ismét kitaszítani…§
- Hibás-e a helytelen?
Nemrég több újság is megszavaztatta az olvasóit, hogy kiket tartanak az évezred legbefolyásosabb gondolkodóinak. Egyes közvélemény-kutatásokat Newton nyert meg , de Shakespeare, Einstein és Darwin legtöbb esetben megelőzték. Az egyik végeredményt valaki úgy magyarázta, hogy Newton azért került hátrébb, mert Einstein bebizonyította, hogy mozgástörvényei „hibásak”. A kívülálló valóban szemlélheti úgy is a dolgokat, hogy a természetről alkotott tudásunk fejlődése nem más, mint a hibásnak bizonyult törvények újakra cserélése, amelyek egy darabig igaznak tínhetnek, de később majd ki fog derülni, hogy ezek sem helyesek. A pillanatnyilag népszerí elméletekkel kapcsolatban tehát csak egyetlen dolog biztos: hogy idővel ugyanolyan helytelennek fognak bizonyulni, mint elődeik.Ez a karikatúra figyelmen kívül hagyja az elméletek egy fontos tulajdonságát. Amikor a tudományban egy fontos változás következik be, amelynek során új elmélet születik, az új törvények általában a megelőzők kiterjesztései, tehát határesetben erősen hasonlítanak a régiekre. Ez általában azt jelenti, hogy a régi elmélet egy közelítésként (általában nagyon jó közelítésként) fogható fel az újhoz képest, a feltételek egy bizonyos körében. Így például Einstein speciális relativitáselmélete Newton mozgástörvényévé válik, amikor a sebességek jelentősen a fényé alatt maradnak, általános relativitáselmélete pedig Newton gravitációs törvényévé, amikor a gravitációs mező gyenge, és a testek kisebb sebességgel mozognak, mint a fény. Az elmúlt években elkezdtük annak felvázolását, vajon milyen lesz az einsteini elméleteket követő elmélet. Úgy tínik, hogy Einstein általános relativitáselmélete egy sokkal mélyebb, és többet felölelő elmélet speciális esete, amely alacsony energiaszintek esetében igaz. Az új elméletet egyelőre M elméletnek nevezik.
