प्रकाशवाही ईथर

प्रकाशवाही एथर या ईथर (प्रकाशवाही, जिसका अर्थ है "प्रकाश-बेयरिंग"), प्रकाश के प्रसार के लिए संचरण माध्यम था। यह स्पष्ट रूप से तरंग आधारित प्रकाश की खाली जगह (एक निर्वात) के माध्यम से प्रचार करने की क्षमता की व्याख्या करने के लिए लागू किया गया था, कुछ ऐसा जो तरंगों को करने में सक्षम नहीं होना चाहिए। स्थानिक निर्वात के बजाय प्रकाशवाही ईथर के स्थानिक प्लेनम की धारणा ने सैद्धांतिक माध्यम प्रदान किया जो प्रकाश के तरंग सिद्धांतों के लिए आवश्यक था।

एथर परिकल्पना अपने पूरे इतिहास में काफी बहस का विषय थी, क्योंकि इसमें भौतिक वस्तुओं के साथ कोई संपर्क नहीं होने के कारण अदृश्य और अनंत सामग्री के अस्तित्व की आवश्यकता थी। जैसा कि प्रकाश की प्रकृति का पता लगाया गया था, विशेष रूप से 19वीं शताब्दी में, ईथर के लिए आवश्यक भौतिक गुण तेजी से विरोधाभासी हो गए थे। 1800 के अंत तक, एथर के अस्तित्व पर सवाल उठाया जा रहा था, यद्यपि इसे बदलने के लिए कोई भौतिक सिद्धांत नहीं था।

मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग (1887) के ऋणात्मक परिणाम ने सुझाव दिया कि एथर मौजूद नहीं था, एक खोज जो 1920 के बाद के प्रयोगों में पुष्टि की गई थी। इसने ईथर के बिना प्रकाश के प्रसार को समझाने के लिए काफी सैद्धांतिक काम किया। प्रमुख सफलता सापेक्षता के सिद्धांत की थी, जो यह समझा सकती थी कि प्रयोग ईथर को देखने में विफल क्यों हुआ, लेकिन यह सुझाव देने के लिए अधिक व्यापक रूप से की गई व्याख्या की आवश्यकता नहीं थी। माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग, ब्लैकबॉडी रेडिएटर और प्रकाश विद्युत प्रभाव के साथ, आधुनिक भौतिकी के विकास में महत्वपूर्ण प्रयोग था, जिसमें सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी दोनों सम्मलित हैं, जिनमें से उत्तरार्द्ध प्रकाश की कण जैसी प्रकृति की व्याख्या करता है।

कण बनाम तरंगें
17वीं शताब्दी में, रॉबर्ट बॉयल एथर परिकल्पना के समर्थक थे। बॉयल के अनुसार, ईथर में सूक्ष्म कण होते हैं, जिनमें से एक प्रकार से निर्वात की अनुपस्थिति और पिंडों के बीच यांत्रिक अंतःक्रियाओं की व्याख्या होती है, और दूसरे प्रकार की घटनाएँ जैसे चुंबकत्व (और संभवतः गुरुत्वाकर्षण) की व्याख्या करती हैं, जो अन्यथा, पर अकथनीय हैं। मैक्रोस्कोपिक निकायों के विशुद्ध रूप से यांत्रिक इंटरैक्शन का आधार, यद्यपि पूर्वजों के ईथर में एक विसरित और बहुत सूक्ष्म पदार्थ के अलावा कुछ भी ध्यान नहीं दिया गया था; फिर भी हम वर्तमान में यह अनुमति देने के लिए संतुष्ट हैं कि हवा में हमेशा उत्तरी ध्रुव और दक्षिण के बीच एक निश्चित दिशा में चलने वाली धाराओं का झुंड है। क्रिस्टियान ह्यूजेंस के ग्रंथ ऑन लाइट (1690) ने परिकल्पना की कि प्रकाश एक ईथर के माध्यम से फैलने वाली लहर है। वह और आइजैक न्यूटन केवल प्रकाश तरंगों को अनुदैर्ध्य तरंग के रूप में देख सकते थे, जो ध्वनि और तरल पदार्थों में अन्य यांत्रिक तरंगों की तरह फैलती थी। यद्यपि, अनुदैर्ध्य तरंगों की तरह अनुप्रस्थ तरंग की तरह दो ध्रुवीकरण (तरंगों) के बजाय, किसी दिए गए प्रसार दिशा के लिए अनुदैर्ध्य तरंगों का केवल एक ही रूप होता है। इस प्रकार, अनुदैर्ध्य तरंगें birefringence की व्याख्या नहीं कर सकती हैं, जिसमें प्रकाश के दो ध्रुवीकरण एक क्रिस्टल द्वारा अलग-अलग तरीके से अपवर्तित होते हैं। इसके अलावा, न्यूटन ने प्रकाश को एक माध्यम में तरंगों के रूप में खारिज कर दिया क्योंकि इस तरह के माध्यम को अंतरिक्ष में हर जगह विस्तार करना होगा, और इस प्रकार उन महान पिंडों (ग्रहों और धूमकेतुओं) की गति को बाधित और मंद कर देगा और इस प्रकार यह [light's medium] किसी काम का नहीं है, और प्रकृति के संचालन में बाधा डालता है, और उसे सुस्त कर देता है, इसलिए इसके अस्तित्व का कोई सबूत नहीं है, और इसलिए इसे खारिज कर दिया जाना चाहिए। आइजैक न्यूटन ने तर्क दिया कि प्रकाश कई छोटे कणों से बना है। यह प्रकाश की सीधी रेखाओं में यात्रा करने की क्षमता और सतहों से परावर्तन (भौतिकी) जैसी विशेषताओं की व्याख्या कर सकता है। न्यूटन ने प्रकाश कणों की कल्पना गैर-गोलाकार कणिकाओं के रूप में की, जिनके विभिन्न पक्ष द्विअपवर्तन को जन्म देते हैं। लेकिन प्रकाश का कण सिद्धांत अपवर्तन और विवर्तन की संतोषजनक व्याख्या नहीं कर सकता है। अपवर्तन की व्याख्या करने के लिए, न्यूटन की प्रकाशिकी की तीसरी पुस्तक (पहला संस्करण 1704, चौथा संस्करण 1730) ने प्रकाश की तुलना में तेजी से कंपन संचारित करने वाले एक आकाशीय माध्यम को माना, जिसके द्वारा प्रकाश, जब आगे निकल जाता है, आसान प्रतिबिंब और आसान संचरण के फिट में डाल दिया जाता है, जिसके कारण अपवर्तन और विवर्तन। न्यूटन का मानना ​​था कि ये कंपन ऊष्मा विकिरण से संबंधित थे:

क्या वार्म रूम की गर्मी हवा की तुलना में बहुत सूक्ष्म माध्यम के कंपन द्वारा निर्वात के माध्यम से व्यक्त नहीं की जाती है, जो वायु को बाहर निकालने के बाद निर्वात में बनी रहती है? और क्या यह माध्यम उस माध्यम के साथ समान नहीं है जिससे प्रकाश अपवर्तित और परावर्तित होता है, और जिसके कंपन से प्रकाश निकायों में ऊष्मा का संचार करता है, और आसान परावर्तन और आसान संचरण के फिट में डाल दिया जाता है? 

आधुनिक समझ के विपरीत कि ऊष्मा विकिरण और प्रकाश दोनों विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं, न्यूटन ने ऊष्मा और प्रकाश को दो अलग-अलग घटनाओं के रूप में देखा। उनका मानना ​​था कि जब प्रकाश की किरण किसी भी पारदर्शी पिंड की सतह पर पड़ती है तो उष्मा के कंपन उत्तेजित होते हैं। उन्होंने लिखा, मुझे नहीं पता कि यह एथर क्या है, लेकिन अगर इसमें कण होते हैं, तो वे हवा की तुलना में बहुत छोटे होने चाहिए, या प्रकाश की तुलना में भी: इसके कणों की अत्यधिक छोटीता में योगदान हो सकता है बल की महानता जिसके द्वारा वे कण एक दूसरे से पीछे हट सकते हैं, और इस तरह उस माध्यम को वायु की तुलना में बहुत अधिक दुर्लभ और लोचदार बना सकते हैं, और परिणामस्वरूप प्रक्षेप्य की गति का विरोध करने में बहुत कम सक्षम होते हैं, और स्थूल निकायों पर दबाव डालने में अधिक सक्षम होते हैं, स्वयं को विस्तारित करने का प्रयास करके। 

ब्रैडली कणों
का सुझाव देते हैं 1720 में, जेम्स ब्रैडली ने वर्ष के अलग-अलग समय में तारों का माप लेकर तारकीय लंबन को मापने का प्रयास करने वाले प्रयोगों की एक श्रृंखला को अंजाम दिया। जैसे-जैसे पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, किसी दिए गए दूर के स्थान पर स्पष्ट कोण बदल जाता है। उन कोणों को मापकर सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की ज्ञात कक्षीय परिधि के आधार पर तारे की दूरी की गणना की जा सकती है। वह किसी भी लंबन का पता लगाने में विफल रहे, जिससे सितारों की दूरी कम हो गई।

इन प्रयोगों के दौरान, ब्राडली ने संबंधित प्रभाव की भी खोज की; साल दर साल सितारों की स्पष्ट स्थिति में बदलाव आया, लेकिन उम्मीद के मुताबिक नहीं। जब तारे के संबंध में पृथ्वी अपनी कक्षा के किसी भी छोर पर थी, तब स्पष्ट कोण को अधिकतम करने के बजाय, कोण को अधिकतम किया गया था जब पृथ्वी तारे के संबंध में अपने सबसे तेज़ पार्श्व वेग पर थी। इस प्रभाव को अब तारकीय विपथन के रूप में जाना जाता है।

ब्रैडली ने न्यूटन के प्रकाश के कणिका सिद्धांत के संदर्भ में इस आशय की व्याख्या की, यह दिखाते हुए कि विपथन कोण पृथ्वी के कक्षीय वेग और प्रकाश के कणिकाओं के वेग के सरल सदिश जोड़ द्वारा दिया गया था, ठीक उसी तरह जैसे लंबवत रूप से गिरने वाली वर्षा की बूंदें एक गतिमान वस्तु पर प्रहार करती हैं। एक कोण। पृथ्वी के वेग और विपथन कोण को जानने से उन्हें प्रकाश की गति का अनुमान लगाने में मदद मिली।

प्रकाश के एक ईथर-आधारित सिद्धांत के संदर्भ में तारकीय विपथन की व्याख्या करना अधिक समस्याग्रस्त माना गया। जैसा कि विपथन सापेक्ष वेगों पर निर्भर था, और मापा वेग पृथ्वी की गति पर निर्भर था, एथर को तारे के संबंध में स्थिर रहना पड़ता था क्योंकि पृथ्वी इसके माध्यम से चलती थी। इसका मतलब यह था कि पृथ्वी ईथर, एक भौतिक माध्यम से यात्रा कर सकती है, बिना किसी स्पष्ट प्रभाव के - ठीक यही समस्या है जिसने न्यूटन को पहली बार में एक लहर मॉडल को अस्वीकार करने के लिए प्रेरित किया।

तरंग-सिद्धांत की जीत
एक सदी बाद, थॉमस यंग (वैज्ञानिक) और ऑगस्टिन-जीन फ्रेस्नेल ने प्रकाश के तरंग सिद्धांत को पुनर्जीवित किया जब उन्होंने बताया कि प्रकाश अनुदैर्ध्य तरंग के बजाय अनुप्रस्थ तरंग हो सकता है; एक अनुप्रस्थ तरंग (जैसे न्यूटन के प्रकाश के पक्ष) का ध्रुवीकरण द्विअपवर्तन की व्याख्या कर सकता है, और विवर्तन पर प्रयोगों की एक श्रृंखला के मद्देनजर न्यूटन के कण मॉडल को अंततः छोड़ दिया गया था। इसके अलावा, भौतिकविदों ने माना कि, यांत्रिक तरंगों की तरह, प्रकाश तरंगों को तरंग प्रसार के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है, और इस प्रकार ह्यूजेन्स के सभी अंतरिक्ष में व्याप्त एथर गैस के विचार की आवश्यकता होती है।

यद्यपि, एक अनुप्रस्थ तरंग को एक द्रव के विपरीत, एक ठोस के रूप में व्यवहार करने के लिए स्पष्ट रूप से प्रसार माध्यम की आवश्यकता होती है। एक ठोस का विचार जो अन्य पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता था, थोड़ा अजीब लग रहा था, और ऑगस्टिन-लुई कॉची ने सुझाव दिया कि शायद किसी प्रकार का घसीटना, या प्रवेश करना था, लेकिन इसने विपथन माप को समझना मुश्किल बना दिया। उन्होंने यह भी सुझाव दिया कि अनुदैर्ध्य तरंगों की अनुपस्थिति ने सुझाव दिया कि एथर में ऋणात्मक संपीड्यता थी। जॉर्ज ग्रीन (गणितज्ञ) ने बताया कि ऐसा द्रव अस्थिर होगा। जॉर्ज गेब्रियल स्टोक्स एंट्रेंस इंटरप्रिटेशन के चैंपियन बन गए, एक ऐसा मॉडल विकसित किया जिसमें पाइन पिच की तरह एथर पतला हो सकता है (धीमी गति पर द्रव और तेज गति पर कठोर)। इस प्रकार पृथ्वी इसके माध्यम से काफी स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकती है, लेकिन यह प्रकाश का समर्थन करने के लिए पर्याप्त कठोर होगी।

विद्युत चुंबकत्व
1856 में, विल्हेम एडवर्ड वेबर और रूडोल्फ कोलराउश ने चार्ज की चार्ज की इलेक्ट्रोस्टैटिक इकाई की इलेक्ट्रोस्टैटिक यूनिट के अनुपात के संख्यात्मक मान को मापा। उन्होंने पाया कि चार्ज की इलेक्ट्रोस्टैटिक यूनिट और ऐबकूलम्ब के बीच का अनुपात प्रकाश की गति c है। अगले वर्ष, गुस्ताव किरचॉफ ने एक पेपर लिखा जिसमें उन्होंने दिखाया कि बिजली के तार के साथ सिग्नल की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है। ये प्रकाश की गति और विद्युत चुम्बकीय घटना के बीच पहली बार दर्ज की गई ऐतिहासिक कड़ी हैं।

जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने माइकल फैराडे की बल रेखा पर काम करना शुरू किया। अपने 1861 के पेपर: इमेज: ऑन फिजिकल लाइन्स ऑफ फोर्स.पीडीएफ में उन्होंने आणविक भंवरों के समुद्र का उपयोग करके बल की इन चुंबकीय रेखाओं का मॉडल तैयार किया, जिन्हें उन्होंने आंशिक रूप से एथर से बना और आंशिक रूप से साधारण पदार्थ से बना माना। उन्होंने अनुप्रस्थ लोच और इस लोचदार माध्यम के घनत्व के संदर्भ में ढांकता हुआ स्थिरांक और चुंबकीय पारगम्यता के लिए अभिव्यक्तियाँ प्राप्त कीं। इसके बाद उन्होंने 1856 के वेबर और कोलराउश के परिणाम के उपयुक्त रूप से अनुकूलित संस्करण के साथ चुंबकीय पारगम्यता के लिए परावैद्युत स्थिरांक के अनुपात की बराबरी की, और उन्होंने इस परिणाम को ध्वनि की गति के लिए न्यूटन के समीकरण में प्रतिस्थापित किया। एक मान प्राप्त करने पर जो कि हिप्पोलीटे फ़िज़ो द्वारा मापी गई प्रकाश की गति के करीब था, मैक्सवेल ने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश में उसी माध्यम के उतार-चढ़ाव होते हैं जो विद्युत और चुंबकीय घटना का कारण है।

हालाँकि, मैक्सवेल ने अपने आणविक भंवरों की सटीक प्रकृति के बारे में कुछ अनिश्चितताएँ व्यक्त की थीं और इसलिए उन्होंने समस्या के लिए विशुद्ध रूप से गतिशील दृष्टिकोण अपनाना शुरू किया। उन्होंने 1864 में एक और पत्र लिखा, जिसका शीर्षक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का एक गतिशील सिद्धांत था, जिसमें चमकदार माध्यम का विवरण कम स्पष्ट था। यद्यपि मैक्सवेल ने स्पष्ट रूप से आणविक भंवरों के समुद्र का उल्लेख नहीं किया, एम्पीयर के सर्किटल कानून की उनकी व्युत्पत्ति 1861 के पेपर से हुई थी और उन्होंने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के भीतर घूर्णी गति से जुड़े एक गतिशील दृष्टिकोण का उपयोग किया था जिसकी तुलना उन्होंने चक्का की कार्रवाई से की थी। इलेक्ट्रोमोटिव बल समीकरण (लोरेंत्ज़ बल समीकरण के अग्रदूत) को सही ठहराने के लिए इस दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, उन्होंने पेपर में दिखाई देने वाले आठ समीकरणों के एक सेट से एक तरंग समीकरण प्राप्त किया और जिसमें इलेक्ट्रोमोटिव बल समीकरण और एम्पीयर का सर्किट कानून सम्मलित था। मैक्सवेल ने एक बार फिर वेबर और कोलराउश के प्रयोगात्मक परिणामों का उपयोग यह दिखाने के लिए किया कि यह तरंग समीकरण विद्युत चुम्बकीय तरंग का प्रतिनिधित्व करता है जो प्रकाश की गति से फैलता है, इसलिए इस दृष्टिकोण का समर्थन करता है कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप है।

ऐसे हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज़ के लिए प्रसार माध्यम की स्पष्ट आवश्यकता को इस तथ्य से देखा जा सकता है कि वे ऑर्थोगोनल बिजली का आवेशई) और चुंबकीय (बी या एच) तरंगों से मिलकर बने होते हैं। ई तरंगों में लहरदार द्विध्रुवीय विद्युत क्षेत्र होते हैं, और ऐसे सभी द्विध्रुवों को अलग और विपरीत विद्युत आवेशों की आवश्यकता होती है। विद्युत आवेश पदार्थ का एक अविवेकी गुण है, इसलिए ऐसा प्रतीत हुआ कि प्रत्यावर्ती धारा प्रदान करने के लिए किसी प्रकार के पदार्थ की आवश्यकता होती है जो तरंग के प्रसार पथ के साथ किसी भी बिंदु पर मौजूद प्रतीत होता है। एक सच्चे निर्वात में तरंगों के प्रसार का अर्थ होगा बिना संबद्ध विद्युत आवेश के विद्युत क्षेत्र का अस्तित्व, या बिना संबद्ध पदार्थ के विद्युत आवेश। यद्यपि मैक्सवेल के समीकरणों के साथ संगत, विद्युत क्षेत्रों के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण को निर्वात में प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि विद्युत क्षेत्रों का पता लगाने के सभी तरीकों में विद्युत आवेशित पदार्थ की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, मैक्सवेल के समीकरणों के लिए आवश्यक है कि निर्वात में सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक निश्चित गति, प्रकाश की गति पर फैलती हैं। जैसा कि यह न्यूटोनियन भौतिकी में संदर्भ के केवल एक फ्रेम में हो सकता है (गैलीलियन आक्रमण देखें), एथर को संदर्भ के पूर्ण और अद्वितीय फ्रेम के रूप में परिकल्पित किया गया था जिसमें मैक्सवेल के समीकरण हैं। यही है, एथर अभी भी सार्वभौमिक रूप से होना चाहिए, अन्यथा सी किसी भी भिन्नता के साथ भिन्न होगा जो इसके सहायक माध्यम में हो सकता है। मैक्सवेल ने स्वयं पहियों और गियर के आधार पर एथर के कई यांत्रिक मॉडल प्रस्तावित किए, और जॉर्ज फ्रांसिस फिट्ज़गेराल्ड ने उनमें से एक का कार्यशील मॉडल भी बनाया। इन मॉडलों को इस तथ्य से सहमत होना पड़ा कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें अनुप्रस्थ तरंगें हैं लेकिन अनुदैर्ध्य तरंगें नहीं हैं।

समस्याएं
इस बिंदु तक ईथर के यांत्रिक गुण अधिक से अधिक जादुई हो गए थे: अंतरिक्ष को भरने के लिए इसे तरल पदार्थ होना था, लेकिन प्रकाश तरंगों की उच्च आवृत्तियों का समर्थन करने के लिए स्टील की तुलना में लाखों गुना अधिक कठोर था। इसे द्रव्यमान रहित और बिना चिपचिपाहट वाला भी होना था, अन्यथा यह ग्रहों की कक्षाओं को स्पष्ट रूप से प्रभावित करता। इसके अतिरिक्त यह प्रतीत हुआ कि इसे पूरी तरह से पारदर्शी, गैर-फैलाने वाला, असम्पीडित द्रव और बहुत छोटे पैमाने पर निरंतर होना चाहिए। मैक्सवेल ने एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका में लिखा:

"ईथर का आविष्कार ग्रहों में तैरने के लिए किया गया था, विद्युत वायुमंडल और चुंबकीय प्रवाह का निर्माण करने के लिए, हमारे शरीर के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में संवेदनाओं को व्यक्त करने के लिए, और इसी तरह, जब तक कि सभी स्थान तीन या चार बार ईथर से भर नहीं गए थे . ... एकमात्र ईथर जो बच गया है वह है जिसका आविष्कार ह्यूजेंस ने प्रकाश के प्रसार को समझाने के लिए किया था।"

समकालीन वैज्ञानिकों को समस्याओं के बारे में पता था, लेकिन एथर सिद्धांत इस बिंदु से भौतिक कानून में इतना उलझा हुआ था कि इसे बस अस्तित्व में मान लिया गया था। 1908 में ओलिवर लॉज ने जॉन स्ट्रट, तीसरे बैरन रेले की ओर से भाषण दिया इस विषय पर रॉयल इंस्टीट्यूशन को, जिसमें उन्होंने इसके भौतिक गुणों को रेखांकित किया, और फिर कारण बताने का प्रयास किया कि वे असंभव क्यों नहीं थे। फिर भी, वह आलोचनाओं के बारे में भी जानते थे, और रॉबर्ट गस्कॉयने-सेसिल, सैलिसबरी के तीसरे मार्क्वेस को यह कहते हुए उद्धृत किया कि एथर क्रिया के एक नाममात्र मामले की तुलना में थोड़ा अधिक है। दूसरों ने इसे एक अंग्रेजी आविष्कार के रूप में आलोचना की, यद्यपि रेले ने मजाक में कहा कि यह वास्तव में रॉयल इंस्टीट्यूशन का आविष्कार था। 20वीं शताब्दी की प्रारम्भ तक एथर सिद्धांत संकट में था। ईथर के माध्यम से पृथ्वी की गति का पता लगाने की कोशिश करने के लिए 19 वीं शताब्दी के अंत में #नकारात्मक ईथर-बहाव प्रयोगों की एक श्रृंखला की गई थी, और ऐसा करने में विफल रही थी। प्रस्तावित एथर-ड्रैगिंग सिद्धांतों की एक श्रृंखला अशक्त परिणाम की व्याख्या कर सकती है लेकिन ये अधिक जटिल थे, और मनमाने दिखने वाले गुणांक और भौतिक मान्यताओं का उपयोग करने के लिए प्रवृत्त थे। लोरेंत्ज़ और फिट्ज़गेराल्ड ने लोरेंत्ज़ ईथर सिद्धांत के ढांचे के भीतर एक अधिक सुरुचिपूर्ण समाधान की पेशकश की कि कैसे एक पूर्ण ईथर की गति का पता नहीं लगाया जा सकता है (लंबाई संकुचन), लेकिन यदि उनके समीकरण सही थे, तो सापेक्षता का नया विशेष सिद्धांत (1905) उत्पन्न कर सकता था। ईथर का जिक्र किए बिना समान गणित। एथर ओकाम के रेज़र से गिर गया।

एथर ड्रैग
दो सबसे महत्वपूर्ण मॉडल, जिनका उद्देश्य पृथ्वी और एथर की सापेक्ष गति का वर्णन करना था, ऑगस्टिन-जीन फ्रेस्नेल (1818) का (लगभग) स्थिर ईथर का मॉडल था, जिसमें फ्रेस्नेल के ड्रैगिंग गुणांक द्वारा निर्धारित आंशिक एथर ड्रैग सम्मलित था, और जॉर्ज गेब्रियल स्टोक्स' (1844) पूर्ण एथर ड्रैग का मॉडल। बाद के सिद्धांत को सही नहीं माना गया, क्योंकि यह प्रकाश के विपथन के अनुकूल नहीं था, और इस समस्या को समझाने के लिए विकसित सहायक परिकल्पनाएं विश्वसनीय नहीं थीं। इसके अलावा, Sagnac प्रभाव (1913) के बाद के प्रयोगों ने भी दिखाया कि यह मॉडल अस्थिर है। यद्यपि, Fresnel के सिद्धांत का समर्थन करने वाला सबसे महत्वपूर्ण प्रयोग हिप्पोलाइट फ़िज़्यू का 1851 का फ्रेस्नेल का 1818 का फ़िज़ियो प्रयोग था, जिसमें कहा गया था कि अपवर्तक सूचकांक n वाला एक माध्यम वेग v के साथ गतिमान होकर उसी दिशा में माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश की गति को बढ़ा देगा जैसे कि c/ से v। एन टू:

अर्थात्, संचलन प्रकाश में माध्यम के वेग का केवल एक अंश जोड़ता है (तारकीय विपथन के अनुरूप संदर्भ के सभी फ्रेम में स्नेल के नियम को काम करने के लिए फ्रेस्नेल द्वारा भविष्यवाणी की गई)। प्रारम्भ में इसका अर्थ यह निकाला गया था कि माध्यम एथर को माध्यम के वेग के एक हिस्से के साथ खींचता है, लेकिन विलियम वेल्टमैन द्वारा प्रदर्शित किए जाने के बाद यह समझ बहुत समस्याग्रस्त हो गई कि फ्रेस्नेल के सूत्र में सूचकांक n प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है, ताकि एथर तरंग दैर्ध्य-स्वतंत्र गति से नहीं चल सकता। इसका तात्पर्य यह है कि असीम रूप से कई आवृत्तियों में से प्रत्येक के लिए एक अलग ईथर होना चाहिए।

नकारात्मक ईथर-बहाव प्रयोग
फ़्रेस्नेल की ईथर परिकल्पना के साथ मुख्य कठिनाई न्यूटोनियन गतिकी और मैक्सवेल के विद्युत चुंबकत्व के दो अच्छी तरह से स्थापित सिद्धांतों के संयोग से उत्पन्न हुई। गैलिलियन परिवर्तन के तहत न्यूटोनियन गतिकी के समीकरण अपरिवर्तनीय (भौतिकी) हैं, जबकि विद्युत चुंबकत्व के नहीं हैं। मूल रूप से इसका मतलब यह है कि जबकि गैर-त्वरित प्रयोगों में भौतिकी समान होनी चाहिए, प्रकाश समान नियमों का पालन नहीं करेगा क्योंकि यह सार्वभौमिक ईथर फ्रेम में यात्रा कर रहा है। इस अंतर के कारण होने वाले कुछ प्रभाव का पता लगाया जाना चाहिए।

एक साधारण उदाहरण उस मॉडल से संबंधित है जिस पर एथर मूल रूप से बनाया गया था: ध्वनि। यांत्रिक तरंगों के प्रसार की गति, ध्वनि की गति, माध्यम के यांत्रिक गुणों द्वारा परिभाषित की जाती है। ध्वनि हवा की तुलना में पानी में 4.3 गुना तेजी से यात्रा करती है। यह बताता है कि क्यों एक व्यक्ति पानी के नीचे और तेजी से सामने आने वाले विस्फोट को सुन सकता है क्योंकि हवा के माध्यम से धीमी गति से यात्रा करने वाली ध्वनि आती है। इसी तरह, एक हवाईजहाज पर एक यात्री अभी भी दूसरे यात्री के साथ बातचीत कर सकता है क्योंकि शब्दों की आवाज विमान के अंदर हवा के साथ यात्रा कर रही है। यह प्रभाव सभी न्यूटोनियन गतिकी के लिए बुनियादी है, जो कहता है कि ध्वनि से लेकर फेंके गए बेसबॉल के प्रक्षेपवक्र तक सब कुछ उड़ान भरने वाले विमान में समान रहना चाहिए (कम से कम एक स्थिर गति पर) जैसे कि अभी भी जमीन पर बैठा हो। यह गैलिलियन परिवर्तन और संदर्भ के फ्रेम की अवधारणा का आधार है।

लेकिन यह प्रकाश के लिए सही नहीं माना गया था, क्योंकि मैक्सवेल के गणित ने प्रकाश के प्रसार के लिए एक एकल सार्वभौमिक गति की मांग की थी, जो स्थानीय परिस्थितियों पर नहीं, बल्कि दो मापा गुणों पर, मुक्त स्थान की पारगम्यता और पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) पर आधारित थी। जो पूरे ब्रह्मांड में समान माने जाते थे। यदि ये संख्याएँ बदलती हैं, तो आकाश में ध्यान देने योग्य प्रभाव होने चाहिए; उदाहरण के लिए, अलग-अलग दिशाओं में सितारों के अलग-अलग रंग होंगे। इस प्रकार किसी भी बिंदु पर ईथर के सापेक्ष एक विशेष समन्वय प्रणाली होनी चाहिए। मैक्सवेल ने 1870 के दशक के अंत में नोट किया कि इस एथर के सापेक्ष गति का पता लगाना काफी आसान होना चाहिए-पृथ्वी की गति के साथ-साथ प्रकाश की यात्रा की गति पीछे की ओर यात्रा करने वाली प्रकाश की तुलना में एक अलग गति होगी, क्योंकि वे दोनों गतिहीन ईथर के खिलाफ चल रहे होंगे। यहां तक ​​​​कि अगर एथर का समग्र सार्वभौमिक प्रवाह था, दिन/रात चक्र के दौरान स्थिति में परिवर्तन, या मौसम के दौरान, बहाव का पता लगाने की अनुमति देनी चाहिए।

पहले क्रम के प्रयोग
यद्यपि एथर फ्रेस्नेल के अनुसार लगभग स्थिर है, उनका सिद्धांत केवल दूसरे क्रम में एथर बहाव प्रयोगों के सकारात्मक परिणाम की भविष्यवाणी करता है $$v/c$$, क्योंकि फ्रेस्नेल का ड्रैगिंग गुणांक पहले क्रम में प्रभावों को मापने में सक्षम सभी ऑप्टिकल प्रयोगों का नकारात्मक परिणाम देगा $$v/c$$. निम्नलिखित प्रथम-क्रम के प्रयोगों द्वारा इसकी पुष्टि की गई, जिसके सभी ने नकारात्मक परिणाम दिए। निम्नलिखित सूची विल्हेम वियना (1898) के विवरण पर आधारित है, एडमंड टेलर व्हिटेकर (1910) और जैकब लाउब (1910) के विवरण के अनुसार परिवर्तन और अतिरिक्त प्रयोग:


 * फ्रेंकोइस अरागो (1810) का प्रयोग, यह पुष्टि करने के लिए कि क्या अपवर्तन, और इस प्रकार प्रकाश का विपथन, पृथ्वी की गति से प्रभावित है। इसी तरह के प्रयोग जॉर्ज बिडेल एरी (1871) द्वारा पानी से भरे एक टेलीस्कोप के माध्यम से और एलेउथेरे मैस्कर्ट (1872) द्वारा किए गए थे।  * फिज़ाऊ (1860) का प्रयोग, यह पता लगाने के लिए कि क्या कांच के स्तंभों के माध्यम से ध्रुवीकरण विमान का घूर्णन पृथ्वी की गति से बदल जाता है। उन्होंने एक सकारात्मक परिणाम प्राप्त किया, लेकिन लोरेंत्ज़ दिखा सकता है कि परिणाम विरोधाभासी रहे हैं। डेविट ब्रिस्टल ब्रेस (1905) और स्ट्रैसर (1907) ने बेहतर सटीकता के साथ प्रयोग को दोहराया, और नकारात्मक परिणाम प्राप्त किए।   * मार्टिन होक (1868) का प्रयोग। यह प्रयोग Fizeau प्रयोग|Fizeau प्रयोग (1851) का अधिक सटीक रूपांतर है। दो प्रकाश किरणें विपरीत दिशाओं में भेजी गईं - उनमें से एक आराम करने वाले पानी से भरे रास्ते पर चलती है, दूसरी हवा के रास्ते का अनुसरण करती है। फ्रेस्नेल के ड्रैगिंग गुणांक के साथ समझौते में, उन्होंने एक नकारात्मक परिणाम प्राप्त किया। * विल्हेम क्लिंकरफ्यूज़ (1870) के प्रयोग ने जांच की कि सोडियम की अवशोषण रेखा पर पृथ्वी की गति का प्रभाव मौजूद है या नहीं। उन्होंने एक सकारात्मक परिणाम प्राप्त किया, लेकिन यह एक प्रायोगिक त्रुटि के रूप में दिखाया गया, क्योंकि हरमनस हागा (1901) द्वारा प्रयोग की पुनरावृत्ति ने नकारात्मक परिणाम दिया।  * केटेलर (1872) का प्रयोग, जिसमें इंटरफेरोमीटर की दो किरणें पानी से भरी दो परस्पर झुकी हुई नलियों के माध्यम से विपरीत दिशाओं में भेजी गईं। व्यतिकरण सीमा में कोई परिवर्तन नहीं हुआ। बाद में, मस्कार्ट (1872) ने दिखाया कि कैल्साइट में ध्रुवीकृत प्रकाश की व्यतिकरण सीमाएँ भी अप्रभावित रहीं।  * क्वार्ट्ज में ध्रुवीकरण विमान के रोटेशन के परिवर्तन को खोजने के लिए एलेउथेरे मस्कर्ट (1872) का प्रयोग। जब प्रकाश की किरणों की दिशा पृथ्वी की गति की थी और फिर विपरीत दिशा में, तो घूर्णन में कोई परिवर्तन नहीं पाया गया। लॉर्ड रेले ने बेहतर सटीकता के साथ इसी तरह के प्रयोग किए, और एक नकारात्मक परिणाम भी प्राप्त किया।

उन ऑप्टिकल प्रयोगों के अलावा, इलेक्ट्रोडायनामिक प्रथम-क्रम के प्रयोग भी किए गए थे, जिससे फ्रेस्नेल के अनुसार सकारात्मक परिणाम सामने आने चाहिए थे। हालाँकि, हेनरी एंथोनी लोरेंत्ज़ (1895) ने फ्रेस्नेल के सिद्धांत को संशोधित किया और दिखाया कि उन प्रयोगों को एक स्थिर ईथर द्वारा भी समझाया जा सकता है:


 * विल्हेम रॉन्टगन (1888) का प्रयोग, यह पता लगाने के लिए कि एक आवेशित संघनित्र पृथ्वी की गति के कारण चुंबकीय बल उत्पन्न करता है या नहीं। * थिओडोर डेस कुड्रेस (1889) का प्रयोग, यह पता लगाने के लिए कि क्या दो तार के आगमनात्मक प्रभाव तीसरे पर रोल करता है, पृथ्वी की गति की दिशा से प्रभावित होता है। लोरेंत्ज़ ने दिखाया कि यह प्रभाव कंडक्टरों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज (पृथ्वी की गति से उत्पन्न) द्वारा पहले क्रम में रद्द कर दिया गया है। * कोनिग्सबर्गर का प्रयोग (1905)। संघनित्र की प्लेटें एक प्रबल विद्युत चुम्बक के क्षेत्र में स्थित होती हैं। पृथ्वी की गति के कारण प्लेटों को आवेशित हो जाना चाहिए था। ऐसा कोई प्रभाव नहीं देखा गया। * फ्रेडरिक थॉमस ट्राउटन (1902) का प्रयोग। एक संघनित्र को पृथ्वी की गति के समानांतर लाया गया, और यह माना गया कि जब संघनित्र को आवेशित किया जाता है तो संवेग उत्पन्न होता है। लोरेंत्ज़ के सिद्धांत द्वारा नकारात्मक परिणाम की व्याख्या की जा सकती है, जिसके अनुसार विद्युत चुम्बकीय गति पृथ्वी की गति के कारण गति की भरपाई करती है। लोरेंत्ज़ यह भी दिखा सकता है कि इस तरह के प्रभाव को देखने के लिए तंत्र की संवेदनशीलता बहुत कम थी।

दूसरे क्रम के प्रयोग
जबकि प्रथम-क्रम के प्रयोगों को एक संशोधित स्थिर ईथर द्वारा समझाया जा सकता है, अधिक सटीक द्वितीय-क्रम के प्रयोगों से सकारात्मक परिणाम मिलने की उम्मीद थी। यद्यपि, ऐसा कोई नतीजा नहीं निकल सका।

प्रसिद्ध माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग ने अलग-अलग दिशाओं में भेजे जाने के बाद स्रोत प्रकाश की तुलना स्वयं के साथ की, चरण में इस तरह से परिवर्तन की तलाश की जिसे अत्यधिक उच्च सटीकता के साथ मापा जा सके। इस प्रयोग में उनका लक्ष्य ईथर के माध्यम से पृथ्वी की गति का निर्धारण करना था। 1887 में उनके परिणाम का प्रकाशन, शून्य परिणाम, पहला स्पष्ट प्रदर्शन था कि एथर परिकल्पना के साथ कुछ गंभीर रूप से गलत था (1881 में माइकलसन का पहला प्रयोग पूरी तरह से निर्णायक नहीं था)। इस मामले में एमएम प्रयोग ने एक छोटे वेग के अनुरूप फ्रिंज शिफ्ट के लगभग 0.01 के फ्रिंजिंग पैटर्न की एक पारी को जन्म दिया। यद्यपि, यह पृथ्वी के (मौसमी रूप से भिन्न) वेग के कारण अपेक्षित एथर पवन प्रभाव के साथ असंगत था, जिसके लिए फ्रिंज के 0.4 की शिफ्ट की आवश्यकता होती, और त्रुटि इतनी छोटी थी कि मूल्य वास्तव में शून्य हो सकता था। इसलिए, अशक्त परिकल्पना, परिकल्पना कि कोई ईथर हवा नहीं थी, खारिज नहीं की जा सकती। तब से अधिक आधुनिक प्रयोगों ने संभावित मान को शून्य के बहुत करीब, लगभग 10 तक कम कर दिया है-17.

"It is obvious from what has gone before that it would be hopeless to attempt to solve the question of the motion of the solar system by observations of optical phenomena at the surface of the earth."

- A. Michelson and E. Morley. "On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Æther". Philosophical Magazine S. 5. Vol. 24. No. 151. December 1887.

समान लेकिन तेजी से परिष्कृत उपकरण का उपयोग करने वाले प्रयोगों की एक श्रृंखला ने शून्य परिणाम भी लौटाया। वैचारिक रूप से अलग-अलग प्रयोग जिन्होंने ईथर की गति का पता लगाने का भी प्रयास किया, ट्राउटन-नोबल प्रयोग (1903) थे, जिसका उद्देश्य इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों के कारण मरोड़ (यांत्रिकी) प्रभावों का पता लगाना था, और रेले और ब्रेस (1902, 1904) के प्रयोग, विभिन्न मीडिया में दोहरे अपवर्तन का पता लगाने के लिए। हालाँकि, उन सभी ने एक अशक्त परिणाम प्राप्त किया, जैसे कि माइकलसन-मॉर्ले (MM) ने पहले किया था।

इन एथर-विंड प्रयोगों ने एथर को और अधिक जटिल गुणों को निर्दिष्ट करके बचाने के प्रयासों की झड़ी लगा दी, जबकि केवल कुछ वैज्ञानिकों, जैसे एमिल कोहन या अल्फ्रेड बुचेरर ने एथर परिकल्पना के परित्याग की संभावना पर विचार किया। विशेष रुचि एथर एंट्रेंस या एथर ड्रैग की संभावना थी, जो माप के परिमाण को कम कर देगी, शायद माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करने के लिए पर्याप्त है। हालाँकि, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एथर ड्रैगिंग में पहले से ही अपनी समस्याएँ थीं, विशेष रूप से विपथन। इसके अलावा, ओलिवर लॉज (1893, 1897) और लुडविग जेंडर (1895) के हस्तक्षेप प्रयोगों का उद्देश्य यह दिखाना था कि क्या एथर को विभिन्न, घूर्णन करने वाले द्रव्यमानों द्वारा खींचा जाता है, कोई एथर ड्रैग नहीं दिखा।  हैमर प्रयोग (1935) में एक अधिक सटीक मापन किया गया था, जिसमें दो विशाल लीड ब्लॉकों के बीच एक पैर के साथ एक पूर्ण एमएम प्रयोग किया गया था। यदि ईथर को द्रव्यमान द्वारा खींचा जाता तो यह प्रयोग सीसे के कारण होने वाले खिंचाव का पता लगाने में सक्षम होता, लेकिन फिर से शून्य परिणाम प्राप्त हुआ। सिद्धांत को फिर से संशोधित किया गया था, इस बार यह सुझाव देने के लिए कि प्रवेश केवल बहुत बड़े द्रव्यमान या बड़े चुंबकीय क्षेत्र वाले लोगों के लिए काम करता है। यह भी मिशेलसन-गेल-पियर्सन प्रयोग द्वारा गलत दिखाया गया था, जिसने पृथ्वी के घूर्णन के कारण सैग्नाक प्रभाव का पता लगाया था (एथर ड्रैग परिकल्पना देखें)।

पूर्ण एथर को बचाने का एक और पूरी तरह से अलग प्रयास लोरेंत्ज़-फिट्ज़गेराल्ड संकुचन परिकल्पना में किया गया था, जिसमें कहा गया था कि एथर के माध्यम से यात्रा से सब कुछ प्रभावित हुआ था। इस सिद्धांत में माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग विफल होने का कारण यह था कि उपकरण यात्रा की दिशा में लंबाई में सिकुड़ गया था। अर्थात्, भविष्यवाणी के अनुसार ईथर के माध्यम से अपनी यात्रा से प्रकाश प्राकृतिक तरीके से प्रभावित हो रहा था, लेकिन मापे जाने पर किसी भी अंतर को रद्द करते हुए उपकरण स्वयं भी ऐसा ही था। FitzGerald ने ओलिवर हीविसाइड के एक पेपर से इस परिकल्पना का अनुमान लगाया था। ईथर के संदर्भ के बिना, सापेक्षतावादी प्रभावों की यह भौतिक व्याख्या 1932 में कैनेडी-थार्नडाइक प्रयोग थी क्योंकि उन्होंने निष्कर्ष निकाला था कि इंटरफेरोमीटर की भुजाएं सिकुड़ती हैं और इसके प्रकाश स्रोत की आवृत्ति भी सापेक्षता के लिए आवश्यक तरीके से बहुत भिन्न होती है। इसी तरह 1913 में जी. सग्नैक द्वारा देखा गया सग्नाक प्रभाव, विशेष सापेक्षता के साथ पूरी तरह से संगत होने के लिए तुरंत देखा गया था। वास्तव में, 1925 में माइकलसन-गेल-पियर्सन प्रयोग को विशेष रूप से सापेक्षता सिद्धांत की पुष्टि करने के लिए एक परीक्षण के रूप में प्रस्तावित किया गया था, यद्यपि यह भी माना गया था कि ऐसे परीक्षण, जो केवल निरपेक्ष रोटेशन को मापते हैं, गैर-सापेक्षतावादी सिद्धांतों के अनुरूप भी हैं। 1920 के दशक के दौरान, मिशेलसन द्वारा किए गए प्रयोगों को डेटन मिलर द्वारा दोहराया गया, जिन्होंने सार्वजनिक रूप से कई अवसरों पर सकारात्मक परिणामों की घोषणा की, यद्यपि वे किसी भी ज्ञात एथर सिद्धांत के अनुरूप होने के लिए पर्याप्त बड़े नहीं थे। यद्यपि, अन्य शोधकर्ता मिलर के दावा किए गए परिणामों की नकल करने में असमर्थ थे। इन वर्षों में इस तरह के मापन की प्रयोगात्मक सटीकता परिमाण के कई आदेशों द्वारा बढ़ा दी गई है, और लोरेन्ट्ज़ इनवेरियन के किसी भी उल्लंघन का कोई निशान नहीं देखा गया है। (बाद में मिलर के परिणामों के पुन: विश्लेषण से यह निष्कर्ष निकला कि उन्होंने तापमान के कारण भिन्नताओं को कम करके आंका था।)

मिलर प्रयोग और इसके अस्पष्ट परिणामों के बाद से ईथर का पता लगाने के लिए कई और प्रायोगिक प्रयास किए गए हैं। कई प्रयोगकर्ताओं ने सकारात्मक परिणाम का दावा किया है। इन परिणामों ने मुख्यधारा के विज्ञान से ज्यादा ध्यान नहीं दिया है, क्योंकि वे बड़ी मात्रा में उच्च-परिशुद्धता मापन का खंडन करते हैं, जिसके सभी परिणाम विशेष सापेक्षता के अनुरूप थे।

लोरेंत्ज़ एथर सिद्धांत
1892 और 1904 के बीच, हेंड्रिक लोरेंत्ज़ ने एक इलेक्ट्रॉन-ईथर सिद्धांत विकसित किया, जिसमें उन्होंने पदार्थ (इलेक्ट्रॉनों) और ईथर के बीच सख्त अलगाव की प्रारम्भ की। उनके मॉडल में ईथर पूरी तरह से गतिहीन है, और विचारणीय पदार्थ के पड़ोस में गति में स्थापित नहीं होगा। पहले के इलेक्ट्रॉन मॉडलों के विपरीत, ईथर का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के बीच एक मध्यस्थ के रूप में प्रकट होता है, और इस क्षेत्र में परिवर्तन प्रकाश की गति से अधिक तेजी से नहीं फैल सकता है। 1895 में लोरेंत्ज़ के सिद्धांत की एक मौलिक अवधारणा क्रम v/c की शर्तों के लिए संबंधित राज्यों का प्रमेय था। इस प्रमेय में कहा गया है कि चर के उपयुक्त परिवर्तन के बाद, ईथर के सापेक्ष चलने वाला एक पर्यवेक्षक आराम करने वाले पर्यवेक्षक के समान अवलोकन करता है। लोरेंत्ज़ ने देखा कि फ्रेम बदलते समय अंतरिक्ष-समय चर को बदलना आवश्यक था और भौतिक लंबाई संकुचन (1892) जैसी अवधारणाओं को पेश किया। मिशेलसन-मॉर्ले प्रयोग की व्याख्या करने के लिए, और एक साथ सापेक्षता की गणितीय अवधारणा (1895) प्रकाश के विपथन और Fizeau प्रयोग की व्याख्या करने के लिए। इसके परिणामस्वरूप जोसेफ लारमोर (1897, 1900) द्वारा तथाकथित लोरेंत्ज़ परिवर्तन का सूत्रीकरण हुआ और लोरेंत्ज़ (1899, 1904),  जिससे (यह लार्मर द्वारा नोट किया गया था) स्थानीय समय का पूर्ण सूत्रीकरण ईथर में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों के समय के फैलाव के साथ होता है। जैसा कि लोरेंत्ज़ ने बाद में उल्लेख किया (1921, 1928), उन्होंने ईथर में आराम करने वाली घड़ियों द्वारा इंगित समय को सही समय माना, जबकि स्थानीय समय को उनके द्वारा एक अनुमानी कामकाजी परिकल्पना और एक गणितीय कला के रूप में देखा गया।  इसलिए, लोरेंत्ज़ के प्रमेय को आधुनिक लेखकों द्वारा एक वास्तविक प्रणाली से एक गणितीय परिवर्तन के रूप में देखा जाता है जो गति में एक काल्पनिक प्रणाली में एथर में आराम कर रहा है।

लोरेंत्ज़ के काम को हेनरी पोनकारे द्वारा गणितीय रूप से सिद्ध किया गया था, जिन्होंने कई मौकों पर सापेक्षता के सिद्धांत को तैयार किया और इसे इलेक्ट्रोडायनामिक्स के साथ मिलाने की कोशिश की। उन्होंने समकालिकता को केवल एक सुविधाजनक सम्मेलन घोषित किया जो प्रकाश की गति पर निर्भर करता है, जिससे प्रकाश की गति की निरंतरता प्रकृति के नियमों को यथासंभव सरल बनाने के लिए एक उपयोगी अभिधारणा होगी। 1900 और 1904 में उन्होंने प्रकाश संकेतों द्वारा घड़ी के तुल्यकालन के परिणाम के रूप में लोरेंत्ज़ के स्थानीय समय की भौतिक रूप से व्याख्या की। जून और जुलाई 1905 में  उन्होंने सापेक्षता सिद्धांत को गुरुत्वाकर्षण सहित प्रकृति का एक सामान्य नियम घोषित किया। उन्होंने लोरेंत्ज़ की कुछ गलतियों को सुधारा और विद्युत चुम्बकीय समीकरणों के लोरेंत्ज़ सहप्रसरण को सिद्ध किया। यद्यपि, उन्होंने ईथर की धारणा को एक पूरी तरह से undetectable माध्यम के रूप में इस्तेमाल किया और स्पष्ट और वास्तविक समय के बीच अंतर किया, इसलिए विज्ञान के अधिकांश इतिहासकारों का तर्क है कि वह विशेष सापेक्षता का आविष्कार करने में विफल रहे।

विशेष सापेक्षता
एथर सिद्धांत को एक और झटका लगा जब गैलीलियन परिवर्तन और न्यूटोनियन गतिकी दोनों को अल्बर्ट आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता द्वारा संशोधित किया गया, जिससे लोरेंत्ज़ ईथर सिद्धांत के गणित को एक नया, गैर-ईथर संदर्भ मिला। वैज्ञानिक विचारों में अधिकांश प्रमुख बदलावों के विपरीत, विशेष सापेक्षता को वैज्ञानिक समुदाय द्वारा उल्लेखनीय रूप से तेजी से अपनाया गया, जो आइंस्टीन की बाद की टिप्पणी के अनुरूप था कि विशेष सिद्धांत द्वारा वर्णित भौतिकी के नियम 1905 में खोज के लिए परिपक्व थे। विशेष सिद्धांत की मैक्स प्लैंक की प्रारंभिक वकालत, हरमन मिन्कोव्स्की द्वारा दिए गए सुरुचिपूर्ण सूत्रीकरण के साथ, काम कर रहे वैज्ञानिकों के बीच विशेष सापेक्षता की तेजी से स्वीकृति में बहुत योगदान दिया।

आइंस्टीन ने अपने सिद्धांत को लोरेंत्ज़ के पहले के काम पर आधारित किया। यह सुझाव देने के बजाय कि वस्तुओं के यांत्रिक गुणों को उनके निरंतर-वेग गति के साथ एक ज्ञानी ईथर के माध्यम से बदल दिया गया, आइंस्टीन ने उन विशेषताओं को कम करने का प्रस्ताव दिया जो किसी भी सफल सिद्धांत के पास सबसे बुनियादी और दृढ़ता से स्थापित सिद्धांतों के अनुरूप होने के लिए होनी चाहिए, स्वतंत्र से स्वतंत्र एक काल्पनिक ईथर का अस्तित्व। उन्होंने पाया कि लोरेंत्ज़ परिवर्तन को मैक्सवेल के समीकरणों के साथ अपने संबंध को पार करना चाहिए, और संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम के स्थान और समय के बीच मूलभूत संबंधों का प्रतिनिधित्व करना चाहिए। इस तरह उन्होंने प्रदर्शित किया कि भौतिकी के नियम अपरिवर्तित बने रहे जैसे कि वे गैलिलियन परिवर्तन के साथ थे, लेकिन वह प्रकाश अब भी अपरिवर्तनीय था।

सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के विकास के साथ, संदर्भ के एक एकल सार्वभौमिक फ्रेम के लिए खाते की आवश्यकता गायब हो गई थी - और 19वीं शताब्दी के चमकदार ईथर के सिद्धांत की स्वीकृति इसके साथ गायब हो गई थी। आइंस्टीन के लिए, लोरेंत्ज़ परिवर्तन ने एक वैचारिक परिवर्तन निहित किया: कि अंतरिक्ष या समय में स्थिति की अवधारणा निरपेक्ष नहीं थी, लेकिन पर्यवेक्षक के स्थान और वेग के आधार पर भिन्न हो सकती थी।

इसके अलावा, उसी महीने 1905 में प्रकाशित एक अन्य पत्र में, आइंस्टीन ने तत्कालीन कांटेदार समस्या, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर कई अवलोकन किए। इस कार्य में उन्होंने प्रदर्शित किया कि प्रकाश को कणों के रूप में माना जा सकता है जिनकी प्रकृति तरंग जैसी होती है। स्पष्ट रूप से कणों को यात्रा करने के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है, और इस प्रकार, न ही प्रकाश की। यह पहला कदम था जो क्वांटम यांत्रिकी के पूर्ण विकास की ओर ले जाएगा, जिसमें तरंग जैसी प्रकृति और प्रकाश की कण जैसी प्रकृति दोनों को प्रकाश के वैध विवरण के रूप में माना जाता है। एथर परिकल्पना, सापेक्षता और प्रकाश क्वांटा के बारे में आइंस्टीन की सोच का सारांश उनके 1909 (मूल रूप से जर्मन) व्याख्यान द डेवलपमेंट ऑफ अवर व्यूज ऑन द कंपोजिशन एंड एसेंस ऑफ रेडिएशन में पाया जा सकता है।

लोरेंत्ज़ ने अपनी ओर से एथर परिकल्पना का उपयोग करना जारी रखा। 1911 के आसपास के अपने व्याख्यान में, उन्होंने बताया कि सापेक्षता के सिद्धांत को क्या कहना है ... ईथर और समय के बारे में कोई क्या सोचता है, इसे स्वतंत्र रूप से किया जा सकता है। उन्होंने टिप्पणी की कि चाहे कोई ईथर हो या न हो, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र निश्चित रूप से मौजूद होते हैं, और इसी तरह विद्युत दोलनों की ऊर्जा भी होती है ताकि, अगर हमें 'ईथर' का नाम पसंद नहीं है, तो हमें खूंटी के रूप में एक और शब्द का उपयोग करना चाहिए इन सब बातों पर लटकाओ। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि इन अवधारणाओं के वाहक को एक निश्चित वास्तविकता से इनकार नहीं किया जा सकता है।

यद्यपि यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 5 मई, 1920 को आइंस्टीन ने लीडेन विश्वविद्यालय में एक भाषण दिया था जहां उन्होंने कहा था कि अधिक सावधानीपूर्वक प्रतिबिंब हमें सिखाता है कि सापेक्षता का विशेष सिद्धांत हमें ईथर से इनकार करने के लिए मजबूर नहीं करता है। हम ईथर के अस्तित्व को मान सकते हैं; केवल हमें इसे गति की एक निश्चित अवस्था का आरोप लगाना छोड़ देना चाहिए, यानी हमें अमूर्त रूप से इसमें से अंतिम यांत्रिक विशेषता लेनी चाहिए जो लोरेंत्ज़ ने अभी तक छोड़ी थी। हम बाद में देखेंगे कि यह दृष्टिकोण, जिसकी कल्पनीयता मैं एक बार कुछ रुकी हुई तुलना द्वारा अधिक समझदार बनाने का प्रयास करूंगा, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के परिणामों द्वारा न्यायोचित है। और उनके भाषण के समापन पर संक्षेपण कहते हैं, हम कह सकते हैं कि सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार अंतरिक्ष भौतिक गुणों से संपन्न है; इस अर्थ में, एक ईथर मौजूद है। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार ईथर के बिना अंतरिक्ष अकल्पनीय है;

अन्य मॉडल
बाद के वर्षों में कुछ ऐसे व्यक्ति हुए हैं जिन्होंने भौतिकी के लिए एक नव-लोरेंट्ज़ियन दृष्टिकोण की वकालत की है, जो लोरेन्ट्ज़ियन है, जो कि ज्ञानहीन है और जो सिद्धांत की भविष्यवाणियों में कोई भूमिका नहीं निभाता है। (ज़ोरदार प्रयासों के बावजूद लोरेंत्ज़ सहप्रसरण के किसी भी उल्लंघन का पता नहीं चला है।) इसलिए ये सिद्धांत केवल नाम के लिए 19वीं शताब्दी के ईथर सिद्धांतों से मिलते जुलते हैं। उदाहरण के लिए, क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के संस्थापक, पॉल डिराक ने 1951 में नेचर में एक लेख में कहा था, जिसका शीर्षक है क्या एथर है? कि हम बल्कि एक एथर रखने के लिए मजबूर हैं। यद्यपि, डिराक ने कभी भी एक पूर्ण सिद्धांत तैयार नहीं किया, और इसलिए उनकी अटकलों को वैज्ञानिक समुदाय द्वारा कोई स्वीकृति नहीं मिली। इसके विपरीत, 21वीं सदी की प्रारम्भ में, डॉ. चार्ल्स केनेथ थॉर्नहिल ने एक non-singular ethereal कॉस्मोलॉजी की रूपरेखा दी, जिसमें उन्होंने गहरे द्रव्य की पहचान ईथर के रूप में की - ब्रह्मांड में व्याप्त एक माध्यम, जिसके माध्यम से जिसमें सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगें और गुरुत्वाकर्षण बल संचरित होते हैं।

ईथर पर आइंस्टीन के विचार
जब आइंस्टीन 1900 में ज्यूरिख पॉलिटेक्निक में एक छात्र थे, तब उन्हें एथर के विचार में बहुत दिलचस्पी थी। शोध थीसिस का उनका प्रारंभिक प्रस्ताव यह मापने के लिए एक प्रयोग करना था कि पृथ्वी ईथर के माध्यम से कितनी तेजी से आगे बढ़ रही थी। एक लहर का वेग लोचदार बलों के वर्गमूल के समानुपाती होता है जो [इसके] प्रसार का कारण बनता है, और इन बलों द्वारा चलाए गए ईथर के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है। 1916 में, आइंस्टीन ने सामान्य सापेक्षता पर अपना मूलभूत कार्य पूरा करने के बाद, लोरेंत्ज़ ने उन्हें एक पत्र लिखा जिसमें उन्होंने अनुमान लगाया कि सामान्य सापेक्षता के भीतर ईथर को फिर से पेश किया गया था। अपनी प्रतिक्रिया में आइंस्टीन ने लिखा कि कोई वास्तव में एक नए ईथर के बारे में बात कर सकता है, लेकिन कोई उस ईथर के संबंध में गति की बात नहीं कर सकता है। आइंस्टीन द्वारा कुछ अर्ध-लोकप्रिय लेखों (1918, 1920, 1924, 1930) में इसे और विस्तार दिया गया था।

1918 में आइंस्टीन ने सार्वजनिक रूप से पहली बार उस नई परिभाषा का उल्लेख किया। फिर, 1920 के दशक की प्रारम्भ में, एक व्याख्यान में, जिसे उन्हें लीडेन में लोरेंत्ज़ विश्वविद्यालय में देने के लिए आमंत्रित किया गया था, आइंस्टीन ने लोरेंत्ज़ ईथर सिद्धांत के साथ सापेक्षता के सिद्धांत को समेटने की कोशिश की। इस व्याख्यान में आइंस्टीन ने जोर देकर कहा कि विशेष सापेक्षता ने ईथर की अंतिम यांत्रिक संपत्ति: गतिहीनता को छीन लिया। यद्यपि, उन्होंने जारी रखा कि विशेष सापेक्षता आवश्यक रूप से ईथर को बाहर नहीं करती है, क्योंकि ईथर का उपयोग त्वरण और घूर्णन को भौतिक वास्तविकता देने के लिए किया जा सकता है। इस अवधारणा को सामान्य सापेक्षता के भीतर पूरी तरह से विस्तृत किया गया था, जिसमें भौतिक गुण (जो आंशिक रूप से पदार्थ द्वारा निर्धारित होते हैं) को स्थान के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, लेकिन किसी भी पदार्थ या गति की स्थिति को उस ईथर (जिससे उनका मतलब घुमावदार स्थान-समय से है) के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है। 1924 के एक अन्य पेपर में, कन्सर्निंग द एथर नाम से, आइंस्टीन ने तर्क दिया कि न्यूटन का निरपेक्ष स्थान, जिसमें त्वरण निरपेक्ष है, यांत्रिकी का एथर है। और मैक्सवेल और लोरेंत्ज़ के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के भीतर कोई इलेक्ट्रोडायनामिक्स के एथर के बारे में बात कर सकता है, जिसमें एथर गति की एक पूर्ण स्थिति रखता है। विशेष सापेक्षता के संबंध में, न्यूटन के यांत्रिकी की तरह इस सिद्धांत में भी त्वरण निरपेक्ष है। हालाँकि, मैक्सवेल और लोरेंत्ज़ के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ईथर से अंतर इस तथ्य में निहित है कि क्योंकि एथर में अलग-अलग स्थानों पर एक साथ राज्यों के किसी भी पूर्ण अर्थ में बोलना संभव नहीं था, एथर बन गया, जैसा कि यह था, चार आयामी क्योंकि अकेले समय के अनुसार अपने राज्यों को व्यवस्थित करने का कोई वस्तुनिष्ठ तरीका नहीं था। अब विशेष सापेक्षता का ईथर अभी भी निरपेक्ष है, क्योंकि ईथर के गुणों से पदार्थ प्रभावित होता है, लेकिन ईथर पदार्थ की उपस्थिति से प्रभावित नहीं होता है। इस विषमता को सामान्य सापेक्षता के भीतर हल किया गया था। आइंस्टीन ने समझाया कि सामान्य सापेक्षता का ईथर निरपेक्ष नहीं है, क्योंकि पदार्थ ईथर से प्रभावित होता है, ठीक वैसे ही जैसे पदार्थ ईथर की संरचना को प्रभावित करता है।

एथर (शास्त्रीय तत्व) मॉडल के साथ इस सापेक्षतावादी ईथर अवधारणा की एकमात्र समानता अंतरिक्ष में भौतिक गुणों की उपस्थिति में निहित है, जिसे सामान्य सापेक्षता में जियोडेसिक्स के माध्यम से पहचाना जा सकता है। जैसा कि जॉन स्टिंग जैसे इतिहासकारों का तर्क है, नए एथर पर आइंस्टीन के विचार 1905 में उनके द्वारा एथर के परित्याग के विरोध में नहीं हैं। जैसा कि आइंस्टीन ने स्वयं बताया था, उस नए ईथर के लिए कोई पदार्थ और गति की कोई स्थिति जिम्मेदार नहीं हो सकती है। आइंस्टीन द्वारा एथर शब्द के प्रयोग को वैज्ञानिक समुदाय में बहुत कम समर्थन मिला, और आधुनिक भौतिकी के निरंतर विकास में कोई भूमिका नहीं निभाई।

एथर अवधारणाएं

 * एथर सिद्धांत
 * एथर (शास्त्रीय तत्व)
 * एथर ड्रैग परिकल्पना

यह भी देखें

 * डिराक समुद्र
 * गांगेय वर्ष
 * विशेष सापेक्षता का इतिहास
 * ले सेज का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत
 * प्रकाश की एकतरफा गति
 * पसंदीदा फ्रेम
 * वैज्ञानिक सिद्धांतों का स्थान लिया
 * आभासी कण
 * ठीक है

संदर्भ
Footnotes

Citations

बाहरी संबंध

 * Harry Bateman (1915) The Structure of the Aether, Bulletin of the American Mathematical Society 21(6):299–309.
 * The Aether of Space - Lord Rayleigh's address
 * ScienceWeek THEORETICAL PHYSICS: ON THE AETHER AND BROKEN SYMMETRY
 * The New Student's Reference Work/Ether
 * The New Student's Reference Work/Ether

 