Согласно философской концепции великого древнегреческого философа Демокрита, все вещества состоят из частиц, между которыми находится пустота. Известно, что расстояние между молекулами воды примерно в десять тысяч раз (а между молекулами газа – примерно в сто тысяч раз) больше, чем размеры самих молекул; значит, по Демокриту, основная по объему часть вещества представляет пустоту.

Но, согласно философской концепции другого, не менее знаменитого древнегреческого философа Аристотеля, в мире нет ни малейшего места, где бы не было «ничего»; значит, по Аристотелю, между молекулами вещества должна быть какая-то среда. Эта концепция использовалась учеными для объяснения различных явлений, а среда, находящаяся между частицами тел, а также пронизывающая безграничное пространство Вселенной, называлась эфиром.

Античность завещала свой эфир средним векам, и в европейской науке этого времени эфир рассматривался как пятая стихия: земля, вода, воздух, огонь и эфир. Ученые XVIII–XIX веков, принявшие учение об эфире как мировой среде, с самого начала оказались в очень затруднительном положении. В отличие от античных философов и средневековых схоластов, они были представителями новой науки, опирающейся на громогласно провозглашенный Френсисом Бэконом принцип экспериментальной проверки теоретических положений.

При рассмотрении различных явлений ученые приписывали эфиру разные свойства, но оставалось неясным, что же из себя представляет эфир.

У великого физика Ньютона отношения с эфиром были сложные, трудные, даже трагические. Ньютон в течение всей своей жизни то утверждал, то отрицал существование эфира как мировой среды. Анализируя многочисленные данные наблюдений движения планет, Ньютон открыл закон всемирного тяготения, согласно которому определяется сила взаимодействия небесных тел. В дальнейшем в соответствии с этим законом было экспериментально подтверждено взаимодействие тел на Земле. Закон всемирного тяготения – одна из вершин классической физики. Он – типичный классический закон дальнодействия. Но не все в этом законе удовлетворяло Ньютона. Что «не все»? Неизбежное в теории дальнодействия – мгновенное действие сил тяготения через большие расстояния. Ньютон понимал, что его законы могут иметь смысл, только если пространство обладает физической реальностью. В письме одному из своих друзей Ньютон писал: «Мысль о том, …чтобы одно тело могло воздействовать на другое через пустоту на расстоянии, без участия чего-то такого, что переносило бы действие и силу от одного тела к другому, – представляется мне столь нелепой, что нет, как я полагаю, человека, способного мыслить философски, кому она пришла бы в голову» [105, с. 182].

В своем творчестве Ньютон систематически возвращался к этому вопросу, стремясь дать теоретическое обоснование гравитации; при этом он возлагал большие надежды на эфир и считал, что раскрытие сущности эфира позволило бы получить решение и этого важнейшего вопроса. Эфир был нужен и полезен теории Ньютона. Но, придерживаясь принципа точных наблюдений и строгих экспериментов и не имея возможности доказать существование эфира, Ньютон предупреждает, что при изложении гипотезы эфира будет «иногда говорить о ней так, как будто бы я ее принял и верю в нее», однако всего лишь «во избежание многословия и для более ясного представления» [69, с. 31].

В 1679 году Ньютон в письме великому физику Роберту Бойлю излагает свое предположение о некоем вездесущем тонком веществе по имени «эфир». Оно имеет разную плотность, состоит из частиц «тонких», причем тонких в разной степени. Чем ближе тело (любое) к центру тяготения, тем все более тонкие частицы эфира заполняют поры этого тела, вытесняя из них эфирные частицы более крупные, более грубые. Такое движение эфира и заставляет тело стремиться к центру тяготения, вызывая падение тела на Землю.