Все рассмотренные нами оптические явления говорят в пользу волновой теории. Изгибание света вокруг малых отверстий и препятствий и объяснение преломления — это самые сильные аргументы в ее пользу. Руководимые механистической точкой зрения, мы признаем, что остается еще один вопрос, на который следует ответить: определение механических свойств эфира. Для решения этой проблемы существенно знать, продольны или поперечны световые волны в эфире. Другими словами: распространяется ли свет подобно звуку? Вызвана ли волна изменением плотности среды, то есть совершаются ли колебания частиц в направлении распространения? Или эфир похож на упругий студень — на среду, в которой могут осуществляться лишь поперечные волны и в которой частицы движутся в направлении, перпендикулярном к направлению распространения самих волн?
Прежде чем решить эту проблему, попробуем определить, какой ответ должен быть предпочтен. Очевидно, мы должны были бы радоваться, если бы световые волны оказались продольными. В этом случае трудности в описании механического эфира были бы не так велики. Картина строения эфира могла бы, вероятно, быть чем-то вроде механической картины строения газа, которая объясняет распространение звуковых волн. Было бы гораздо труднее создать картину строения эфира, передающего поперечные волны. Представить себе среду в виде студня или желе, построенную из частиц таким образом, что через нее распространяются поперечные волны,— это не легкая задача. Гюйгенс был убежден, что эфир скорее окажется «воздухообразным», чем «желеобразным». Но природа очень мало внимания обращает на наши трудности. Была ли природа в этом случае милосердна к попыткам физиков понять все явления с механистической точки зрения? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обсудить некоторые новые эксперименты.
Мы рассмотрим подробно лишь один из многих экспериментов, который в состоянии дать нам ответ. Предположим, что мы имеем очень тонкую пластинку из турмалинового кристалла, вырезанную особым образом, в описании которого здесь нет необходимости. Пластинка кристалла должна быть настолько тонка, чтобы можно было видеть сквозь нее источник света. Возьмем теперь две такие пластинки и поместим их между глазами и светом (рис. 48). Что мы увидим? Опять световую точку, если пластинки достаточно тонки. Очень велики шансы того, что эксперимент подтвердит наше ожидание. Не ставя себе целью установить, каковы эти шансы, допустим, что мы уже видим световую точку через оба кристалла. Будем теперь постепенно изменять положение одного кристалла, поворачивая его. Это предложение будет иметь смысл лишь в том случае, если положение оси, вокруг которой происходит вращение, фиксировано. Мы возьмем в качестве оси линию, определяемую проходящим лучом. Это означает, что мы перемещаем все точки одного кристалла, кроме тех, которые лежат на оси. Но что за странная вещь! Свет делается все слабее и слабее, пока не исчезает совершенно. Затем он вновь появляется, по мере того, как продолжается вращение, и вновь приобретает первоначальный вид, когда достигается первоначальное положение.
Не входя в детали подобных экспериментов, мы можем задать следующий вопрос: можно ли объяснить эти явления, если световые волны продольны? Если бы волны были продольны, частицы эфира должны были бы двигаться вдоль оси, т. е. в том же направлении, в каком идет луч. Если кристалл вращается, ничего вдоль оси не изменяется. Точки на оси не передвигаются, и лишь очень небольшое смещение имеет место вблизи оси. Такого ясно различимого изменения, как уничтожение и появление вновь световой картины, не могло бы возникнуть для продольной волны. Это, а также и многие другие подобные явления, могут быть объяснены лишь в том случае, если предположить, что световые волны не продольны, а поперечны! Или, другими словами, нужно предположить «желеобразный» характер эфира.
Это очень печально! Мы должны подготовиться к встрече непреодолимых трудностей в попытке механического описания эфира.