Na física, as teorias do éter propõem a existência de um meio, uma substância ou campo que preenche o espaço, considerado necessário como meio de transmissão para a propagação de forças eletromagnéticas ou gravitacionais. Desde o desenvolvimento da relatividade especial, as teorias que usam um éter substancial deixaram de ser utilizadas na física moderna e agora se juntam a modelos mais abstratos.
Esse éter moderno inicial tem pouco em comum com o éter dos elementos clássicos dos quais o nome foi emprestado. As diversas teorias incorporam as várias concepções deste meio e substância.
Ondas piloto Louis de Broglie declarou: "Qualquer partícula, sempre isolada, deve ser imaginada como um contínuo "contato energético" com um meio oculto".Annales de la Fondation Louis de Broglie, Volume 12, no.4, 1987
Conjeturas e propostas Teoria do éter é o nome geral dado a um conjunto de ideias produzidas principalmente na segunda metade do século XIX com o objetivo de dar um corpo coeso às teorias físicas existentes até então. Apesar de podermos encontrar traços fortes dessa teoria desde o pensamento de Isaac Newton (1642-1727), foram Hendrik Lorentz (1853-1928) e Henri Poincaré (1854-1912) os cientistas que ficaram conhecidos como autores dessa teoria mais moderna.
No final do século XIX tanto a mecânica de Newton como o eletromagnetismo de Maxwell estavam consolidados enquanto teorias físicas. Segundo a teoria eletromagnética, uma partícula carregada eletricamente que atravessa um campo magnético sofre a ação de uma força que depende: da carga da partícula, do campo magnético e da velocidade da partícula. Como a teoria eletromagnética não definia claramente a partir de qual observador essa velocidade deveria ser medida, popularizou-se a existência de um observador privilegiado onde são válidas as leis do eletromagnetismo. Tal observador foi chamado éter.
Para justificar o éter não ter sido descoberto anteriormente foi necessário atribuir a ele algumas propriedades 'mágicas', como, por exemplo, ter densidade nula e preencher todos os espaços vazios - mesmo os intergalácticos.
Em 1881 A. Michelson (1852-1931) encontrou uma forma de medir a velocidade do éter em relação à Terra (ver abaixo Experiência de Michelson-Morley). O experimento foi aprimorado e repetido em 1887 sem indicar resultados positivos em nenhum dos casos. Ao que tudo indicava, se o éter realmente existe, a natureza se comporta de forma a torná-lo imperceptível.
Como o éter não era detectado por nenhum dos experimentos realizados, a teoria do éter sofreu sucessivos acréscimos. Suas alterações mais significativas foram a hipótese do arrastamento do éter, a hipótese da contração de Lorentz e as transformações de Lorentz. Todas elas apontavam para uma questão simples: Se a natureza se comporta como se o éter não pudesse ser visto, então quais são nossas razões para acreditar na sua existência?
Nos primeiros anos do século XX a teoria do éter já se encontrava enfraquecida e tornou-se um paradigma desacreditado por seus próprios idealizadores. No entanto, sua proposta física continuou em aberto e diversas especulações sobre a possibilidade de um éter seguiram até a física atual.
De acordo com o ponto de vista filosófico de Einstein, Dirac, Bell, Polyakov, Hooft, Laughlin, de Broglie, Maxwell, Newton e outros teóricos, pode haver um meio com propriedades físicas preenchendo o espaço 'vazio', um éter, permitindo os processos físicos observados.
Albert Einstein em 1894 ou 1895 disse: "A velocidade de uma onda é proporcional à raiz quadrada das forças elásticas que causam [sua] propagação e inversamente proporcional à massa do éter movida por essas forças".Albert Einstein's 'First' Paper (1894 or 1895), http://www.straco.ch/papers/Einstein%20First%20Paper.pdf
Albert Einstein, em 1920: "Podemos dizer que, de acordo com a teoria geral da relatividade, o espaço é dotado de qualidades físicas; nesse sentido, portanto, existe um éter. De acordo com a teoria geral da relatividade, espaço sem éter é impensável; pois nesse espaço, não apenas não haveria propagação da luz, mas também não haveria possibilidade de existência de padrões de espaço e tempo (barras de medição e relógios), nem, portanto, intervalos de espaço-tempo no sentido físico. Mas este éter não pode ser pensado como dotado da característica qualitativa de meios ponderáveis, como consistindo de partes que podem ser rastreadas ao longo do tempo. A ideia de movimento pode não ser aplicada a ela".Einstein, Albert: "Ether and the Theory of Relativity" (1920), republished in Sidelights on Relativity (Methuen, London, 1922)
Paul Dirac escreveu em 1951:Dirac, Paul: "Is there an Aether?", Nature 168 (1951), p. 906. "O conhecimento físico avançou muito desde 1905, principalmente pela chegada da mecânica quântica, e a situação [sobre a plausibilidade científica do éter] mudou novamente. Se alguém examinar a questão à luz do conhecimento atual, descobrimos que o éter não é mais descartado pela relatividade, e agora podem ser apresentadas boas razões para postular um éter ... Temos agora a velocidade em todos os pontos do espaço-tempo, desempenhando um papel fundamental na eletrodinâmica. É natural considerá-la como a velocidade de alguma coisa física real. Assim, com a nova teoria da eletrodinâmica [vácuo cheio de partículas virtuais] somos bastante forçados a ter um éter".
John Bell, em 1986, entrevistado por Paul Davies em "O Fantasma no Átomo", sugeriu que uma teoria do éter poderia ajudar a resolver o paradoxo EPR ao permitir um quadro referencial no qual os sinais fossem mais rápidos que a luz. Ele sugere que a contração de Lorentz é perfeitamente coerente, não é inconsistente com a relatividade e pode produzir uma teoria do éter perfeitamente consistente com o experimento de Michelson-Morley. Bell sugere que o éter foi erroneamente rejeitado por motivos puramente filosóficos: "o que é inobservável não existe" [p. 49] Einstein achou a teoria do "não éter" mais simples e elegante, mas Bell sugere que isso não o descarta. Além dos argumentos baseados em sua interpretação da mecânica quântica, Bell também sugere ressuscitar o éter porque é um dispositivo pedagógico útil. Ou seja, muitos problemas são resolvidos mais facilmente imaginando a existência de um éter.
Einstein observou: "Deus não joga dados com o Universo". E aqueles que concordam com ele estão procurando uma teoria clássica do éter determinista que implicaria previsões da mecânica quântica como uma aproximação estatística, uma teoria de variáveis ocultas. Em particular, Gerard 'HooftR. Brunetti and A. Zeilinger (Eds.), Quantum (Un)speakables, Springer, Berlin (2002), Ch. 22 conjeturou que: "Não devemos esquecer que a mecânica quântica não descreve realmente que tipo de fenômeno dinâmico está realmente acontecendo, mas nos dá resultados probabilísticos. Para mim, parece extremamente plausível que qualquer teoria razoável para a dinâmica na escala de Planck levaria a processos que são tão complicados de descrever que se esperaria flutuações aparentemente estocásticas em qualquer teoria de aproximação que descreva os efeitos de tudo isso em escalas muito maiores. Parece bem razoável primeiro tentar uma teoria determinística clássica para o domínio de Planck. Pode-se especular então que o que hoje chamamos de mecânica quântica pode não ser outra coisa senão uma técnica engenhosa para lidar estatisticamente com essa dinâmica". Em seu artigo, Blasone, Jizba e Kleinert "tentaram substanciar a recente proposta de G. 'Hooft, na qual a teoria quântica é vista como não uma teoria de campo completa, mas que na verdade é um fenômeno emergente que surge de um nível mais profundo de dinâmica. A dinâmica subjacente é considerada como sendo mecânica clássica, com Lagrangianos singulares fornecidos com uma condição de perda de informações apropriada. Com suposições plausíveis sobre a natureza real da dinâmica restrita, a teoria quântica aparece quando o algoritmo clássico de Dirac-Bergmann para dinâmica restrita é aplicado para o caminho clássico integral [...]."
Louis de Broglie, "Se for assumido um meio sub-quântico oculto, o conhecimento de sua natureza pareceria desejável. Certamente é de caráter bastante complexo. Não poderia servir como meio de referência universal, pois isso seria contrário à teoria da relatividade."
Em 1982, Ioan-Iovitz Popescu, físico romeno, escreveu que o éter é "uma forma de existência da matéria, mas difere qualitativamente da substância (atômica e molecular) comum ou radiação (fótons)". O éter fluido é "governado pelo princípio da inércia e sua presença produz uma modificação da geometria espaço-tempo". Construída sobre os corpúsculos ultra mundanos de Le Sage, a teoria de Popescu postula um universo finito "preenchido com algumas partículas de massa extremamente pequena, viajando caoticamente à velocidade da luz" e corpos materiais "constituídos por essas partículas chamadas etérons".
Sid Deutsch, professor de engenharia elétrica e bioengenharia, conjetura que uma partícula éter "esférica e giratória" deve existir para "transportar ondas eletromagnéticas" e deriva seu diâmetro e massa usando a densidade da matéria escura.
Um modelo degenerado do fluido de Fermi, "composto principalmente de elétrons e pósitrons" que tem a consequência de uma velocidade de luz decrescente "com o tempo na escala da idade do universo" foi proposto por Allen Rothwarf.Rothwarf, A., “An Aether Model of the Universe”, Physics Essays, vol. 11, issue 3, p. 444 (1998), Semantic Scholar. Em uma extensão cosmológica, o modelo foi "estendido para prever uma desaceleração do universo".https://www.arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0703/0703280.pdf
Interpretações não padrão na física moderna
Relatividade geral Einstein às vezes usava a palavra éter para o campo gravitacional dentro da relatividade geral, mas essa terminologia nunca ganhou amplo apoio. Podemos dizer que, de acordo com a teoria geral da relatividade, o espaço é dotado de qualidades físicas; nesse sentido, portanto, existe um éter. De acordo com a teoria geral da relatividade, espaço sem éter é impensável; pois nesse espaço, não apenas não haveria propagação da luz, mas também não haveria possibilidade de existência de padrões de espaço e tempo (barras de medição e relógios), nem, portanto, intervalos de espaço-tempo no sentido físico. Mas este éter não pode ser pensado como dotado da característica qualitativa de meios ponderáveis, como consistindo de partes que podem ser rastreadas ao longo do tempo. A ideia de movimento pode não ser aplicada a ela.
Vácuo quântico
A mecânica quântica pode ser usada para descrever o espaço-tempo como não vazio em escalas extremamente pequenas, flutuando e gerando pares de partículas que aparecem e desaparecem incrivelmente rapidamente. Foi sugerido por alguns como Paul DiracDirac, Paul: "Is there an Aether?", Nature 168 (1951), p. 906. que esse vácuo quântico pode ser equivalente na física moderna de um éter particulado. No entanto, a hipótese do éter de Dirac foi motivada por sua insatisfação com a eletrodinâmica quântica e nunca ganhou apoio da comunidade científica convencional.