אתר (פיזיקה)

בפיזיקה ופילוסופיה, נחשב האֶתֶר (באנגלית: Ether, או Aether) במשך שנים לחומר שממלא את כל המרחב. אריסטו כלל אותו כאלמנט החמישי בתורת ארבעת היסודות בשל העיקרון לפיו הטבע סולד מריק. ג'יימס קלרק מקסוול, לורד קלווין, וניקולה טסלה סברו שהאתר הוא השדה האלקטרומגנטי, או התווך עליו נישאים גלים אלקטרומגנטיים. האתר אמור היה להיות אלסטי וחסר מסה. הרעיון לקיומו של האתר גם בקרב הפיזיקאים, שאב כנראה השראתו מ"הפחד מפני הריק" (horror vacui) (אנ') שמקורו עוד ביוון העתיקה.

בסוף המאה ה-19 שימש רעיון האתר פיזיקאים שניסו ליישב את התאוריה האלקטרומגנטית והפיזיקה הניוטונית. בשנת 1887 ביצעו הפיזיקאים אלברט אברהם מייקלסון ואדוארד מורלי את ניסוי מייקלסון-מורלי באמצעות מתקן הקרוי אינטרפרומטר, שהוכיח כי האתר לא זורם יחסית לתנועת כדור הארץ בחלל - ולכן בעצם האתר לא קיים כתווך בעל משמעות פיזיקלית. עם זאת הפיזיקאים ניסו עדיין לשמור על האתר מה שהביא לניסוח טרנספורמציית לורנץ על מנת לפתור את הסתירה. הפיזיקאים ויתרו על האתר כמערכת ייחוס לתנועת גלים אלקטרומגנטיים רק לאחר קבלת תורת היחסות הפרטית של אלברט איינשטיין.

ההתנגדות הסובייטית לאיינשטיין הביאה אותם להמשיך לתמוך בתיאורית האתר זמן רב לאחר שהרעיון נזנח במערב. בשנת 1931 הופיע באנציקלופדיה הסובייטית הגדולה ערך על האתר, אשר שישה פיזיקאים סובייטים בכירים, ביניהם מאטבי ברונשטיין, השוו לכתיבת ערך על פלוגיסטון.^[1]

יש להבחין, עם זאת, בין האתר כתווך המהווה מערכת ייחוס לתנועת גלים אלקטרומגנטיים, לבין האתר כתווך על פי תורת היחסות הכללית. אלברט איינשטיין עצמו חזר לרעיון האתר וראה בו תווך המקנה תכונות פיזיקליות למרחב זמן. בהרצאתו באוניברסיטת ליידן ב-5 במאי 1920 הוא הסביר את ההבדל בין רעיון האתר של לפני ניסוי מייקלסון-מורלי לבין האתר המתחייב מתורת היחסות הכללית ובסיום דבריו הוא אמר בין היתר כי "לפי תורת היחסות הכללית לא ניתן לחשוב על מרחב ללא אתר מפני שבמרחב כזה לא רק שלא תתאפשר התקדמות של אור אלא גם לא תהיה אפשרות קיום למדדי מרחב וזמן (קני מידה ושעונים) ואף לא מרווחי מרחב-זמן בהיבט פיזיקלי".^[2]^[3]

מבנה האתר[עריכת קוד מקור | עריכה]

לורד קלווין, שהיה בין הפיזיקאים החשובים בסוף המאה ה-19, הציע שהאתר צריך להיות קצף עשוי בועות-בועות, הנושקות זו לזו בצפיפות. מכיוון שהכח היחיד הפועל על הבועות אמור להיות הלחץ מן הבועות הסמוכות, הוא שיער שהבועות תהיינה פאונים, המרצפים את המרחב באופן כזה שלכל הבועות אותו נפח, ואילו שטח הפנים שלהן הוא הקטן ביותר האפשרי. מציאת הפאון בעל תכונה זו נקראת בעיית קלווין, וטרם נמצא לה פתרון (2008). עם זאת, לאחר ניסויים בקרומי סבון, הציע קלווין פתרון משלו, הדומה בצורתו לתמניון קטום משוכלל, שהוא פאון בעל 14 פאות ("טטרהדקהדרון", לפי הנומנקלטורה המקובלת). בתמניון קטום יש שישה ריבועים ושמונה משושים משוכללים; בבועיות האתר של לורד קלווין הפאות והצלעות מעוגלים קמעא, באופן המגדיל את הנפח בלי להגדיל את שטח הפנים (ולכן אין מדובר בפאונים, שלהם צלעות ישרות).