Lịch Sử Thuyết Tương Đối Hẹp - VOER

Mô hình Ether và các phương trình Maxwell

Nhờ vào các đóng góp của Thomas Young (1804) và Augustin-Jean Fresnel (1816) mà người ta cho rằng ánh sáng là sóng ngang lan truyền trong một môi trường đàn hồi gọi là Ether. Tuy nhiên, do có sự khác nhau giữa các hiện tượng quang học và điện động lực học nên cần thiết có một mô hình Ether cho tất cả các hiện tượng. Mọi cố gắng để thống nhất các mô hình ether lại hoặc có một cách miêu tả cơ học chúng đều bị thất bại.Sau khi xem xét các công việc của nhiều nhà khoa học như Michael Faraday và Lord Kelvin, James Clerk Maxwell (1864) đã phát triển một lý thuyết chính xác về điện từ gồm những phương trình về điện, từ, cảm ứng - gọi là các phương trình Maxwell. Ông khám phá ra ánh sáng là một loại sóng ( phát xạ điện từ ) - trong cùng một môi trường ether - mà do các hiện tượng điện và từ tạo ra. Tuy nhiên, lý thuyết của Maxwell lại không đúng khi các nguồn sáng di chuyển, và cho dù là một mô hình toán học hoàn thiện, ông cũng không đưa ra một cách miêu tả cơ học đầy đủ cho Ether.

J. J. Thomson (1881) nhận ra trong quá trình phát triển lý thuyết Maxwell của ông rằng làm cho các hạt tích điện chuyển động khó hơn so với các hạt không tích điện. Ông cũng nhận xét thấy khối lượng của một vật tăng lên khi vật chuyển động với một lượng không đổi. Các trường tĩnh điện cư xử như thể chúng có thêm một 'khối lượng điện từ' bên cạnh khối lượng tự nhiên (cơ học) của các hạt. Ví dụ, theo Thomson, năng lượng điện từ tương ứng với một khối lượng xác định. Điều này được coi như là một dạng tự cảm của trường điện từ. Công việc của Thomson được tiếp tục và hoàn thiện bởi George FitzGerald, Oliver Heaviside (1888), and George Frederick Charles Searle (1896, 1897). Khối lượng điện từ được cho bởi - theo ký hiệu hiện đại - công thức m = (4/3)E/c2, với m là khối lượng điện từ và E là năng lượng điện từ. Heaviside và Searle cũng nhận ra rằng sự tăng khối lượng của vật không phải là hằng số và nó thay đổi theo vận tốc của vật. Sau đó, Searle cũng chú ý đến những vận tốc siêu ánh sáng là không thể có, do cần có một năng lượng vô hạn để làm cho vận tốc của vật lớn hơn vận tốc ánh sáng. Thêm vào đó Heaviside và Searle xác định được rằng trường tĩnh điện bị co lại theo hướng chuyển động (Heaviside Ellipsoid), dẫn đến những điều kiện vật lý không thể xác định được tại vận tốc ánh sáng.

Sau khi Heinrich Hertz cho thấy sự tồn tại của sóng điện từ vào năm 1887, lý thuyết của Maxwell đã được chấp nhận rộng rãi. Hơn nữa, Heaviside và Hertz đã phát triển lý thuyết và đưa ra dạng hiện đại của các phương trình Maxwell. Các phương trình "Maxwell-Hertz" hay "Heaviside-Hertz" sau đó là cơ sở quan trọng cho sự phát triển sau này của điện động lực học, và các ký hiệu của Heaviside vẫn còn được dùng cho tới ngày nay. Hertz là người cuối cùng theo quan điểm 'thế giới cơ học', theo đó tất cả các quá trình điện từ có thể thu về các tác động cơ học và các tác dụng qua lại giữa các vật. Hertz cũng giả sử, giống như George Gabriel Stokes, rằng Ether hoàn toàn bị mang theo bởi các vật thể. Tuy nhiên, vào đầu thế kỉ 20 lý thuyết của ông đã bị bác bỏ và thay thế bời lý thuyết của Hendrik Antoon Lorentz.