ÉTHER


ÉTHER
ÉTHER

La notion d’éther est aussi vieille que la physique, mais sa signification a considérablement varié, suivant en cela l’évolution des théories et les progrès de l’expérience. Oscillant entre l’idée de feu, de lumière et celle de représentation subtile de la matière, elle est rarement associée, dans l’Antiquité, à celle de support d’action cinématique et, par conséquent, à celle de milieu.

En effet, jusqu’au XVIe siècle, il est difficile de décider entre un éther, milieu subtil qui se propage et, au contraire, un éther, simple support immobile d’actions spécifiques qui lui restent largement étrangères. C’est à propos de la transmission de telles actions – actions lumineuses et, plus tard, gravitationnelles – que se posera à nouveau ce dilemme avec une acuité considérable. En tant que milieu indépendant de la propagation de vibrations longitudinales ou transversales, l’éther joue un rôle prépondérant dans les théories vibratoires du XVIIe et du XVIIIe siècle (Grimaldi, Pardies, Hooke, Huygens, Euler); cependant, il n’est pas totalement exclu des conceptions dites corpusculaires de la lumière (Newton). Il leur est éventuellement associé pour résoudre certaines difficultés soit conceptuelles, soit même pratiques (théorie des accès).

Au XIXe siècle, l’optique devient une théorie du «champ électromagnétique». L’éther se transforme en un milieu susceptible de constituer un réceptacle d’énergie et d’influer sur la propagation des phénomènes. Avec Faraday, l’éther se confond plus ou moins avec un champ actif. Néanmoins, les mécanismes d’éther proposés alors par Maxwell et par Thomson semblent présenter finalement des propriétés physiques contradictoires. On assiste ainsi, vers la fin du XIXe siècle, à un divorce entre la notion d’éther, support inerte des phénomènes, référentiel idéal en repos absolu, et celle de champ, ensemble d’actions énergétiques spécifiques susceptibles de se propager de proche en proche, régi par un système d’équations aux dérivées partielles. L’éther devient alors un simple cadre, le référentiel idéal d’une cinématique universelle. Il perd cet attribut au début du XXe siècle. Aucun système de référence ne semble pouvoir s’identifier physiquement à un repère absolument immobile; il ne peut donc bénéficier d’aucune des prérogatives attachées à l’espace absolu. La notion d’éther, liée finalement à des privilèges purement cinématiques, perd ainsi son unique raison d’être au profit de la notion de champ.

L’éther feu

Tout d’abord, l’idée d’éther ne semble pas inféodée à celle de milieu en tant que support passif d’actions ou d’interactions.

«Éther», la traduction du mot grec 見晴兀福 (de 見晴﨎晴益, brûler par le feu), laisse supposer que l’éther était considéré comme parent d’une substance unique, susceptible d’engendrer toutes les autres ou, tout au moins, qu’il s’agissait du plus subtil des quatre éléments.

Pythagore pensait que le monde était animé et intelligent, que l’âme de cette grosse machine était l’éther d’où sont tirées les âmes particulières. Toutefois, l’usage du mot «éther» dans l’œuvre de Platon laisse supposer que cette notion a déjà perdu quelques-uns de ses privilèges, conservant seulement du feu initial les caractères de finesse et de pureté. L’éther devient ainsi une sorte de matière subtile qui semble intermédiaire entre le feu, dont elle reste une dégénérescence, et la terre, dont elle constitue la partie la plus pure: «Ce qui vient hiérarchiquement après le feu, c’est l’éther. Il sert à l’âme pour façonner des vivants qui ont pour propriété de contenir en majeure partie la substance même de ce corps» (Platon, Epinomis ).

Pourtant, en dépit de ce rôle éminent, l’éther paraît lié aussi aux sédiments terrestres qui en constituent, à leur tour, une dégradation. Ainsi, l’éther constitue une matière subtile dont la nature s’apparente à celle du feu et à celle de la terre. Par exemple, l’optique d’Aristote rattache de façon assez indécise l’intervention de l’éther à la constitution même du «diaphane», c’est-à-dire des milieux transparents perméables à la lumière.

Définition et rôle d’un milieu

L’étude de la lumière, qui a toujours pour terrain d’élection une théorie des milieux, est aussi le départ de l’idée intuitive d’éther. En effet, l’optique faisait intervenir des conceptions très différentes de celles qui présidaient, par exemple, au mouvement des astres. En un temps où les théories de la lumière demeuraient presque toutes des théories de la vision, l’idée de milieu se trouvait suscitée par la question: Comment voyons-nous? Les réponses se devaient de justifier l’action réciproque de l’objet vu et de l’œil qui voit.

On put se rallier à des hypothèses fondées sur une émission ayant son origine dans l’œil, dans les objets ou même dans les deux à la fois. Toutefois, on put encore, bien que ce fût moins fréquent, imaginer l’existence d’un milieu qui baigne l’œil et l’objet lumineux, supportant ainsi des actions de proche en proche. Il s’agissait alors d’un milieu matériel dont la présence ne nous apparaît pas immédiatement, c’est-à-dire d’un milieu subtil.

Néanmoins, c’est seulement au début du XVIIe siècle que s’affirme, souvent maladroitement, l’autonomie de la notion d’éther.

En effet, si la lumière est considérée comme un corps qui se propage, l’éther subtil doit se confondre avec elle; l’introduction de cette notion ne peut mener qu’à une théorie de l’émission. Telles étaient les nombreuses conceptions qualifiées habituellement de «théories de l’éther». Qu’il s’agisse de «fluide universel», de «feu artiste», d’«élément subtil spécifique», le mouvement de l’éther luminifère s’identifie à la propagation même du mobile lumineux.

Si la lumière est, au contraire, une action spécifique, l’éther devient un support autorisant une propagation de proche en proche tout en restant, en général, immobile.

C’est ce rôle de l’éther et non sa nature qui justifie l’intervention de ce milieu subtil. Sa structure, continue ou corpusculaire, reste alors tout à fait accessoire. Ses propriétés doivent simplement permettre la propagation des phénomènes lumineux et expliquer leurs caractères.

Or, au début du XVIIe siècle, la multiplication des machines à faire le vide montre que la lumière se propage dans un milieu rebelle à tous les artifices qui pourraient l’éliminer. Ainsi, l’analogie entre la lumière et le son – analogie qu’avait soupçonnée Léonard de Vinci – se révèle limitée dans son principe même.

Éther et milieux subtils

La physique de Descartes suppose que l’Univers plein est constitué par des milieux plus ou moins grossiers. Pour ne laisser aucun vide, des mouvements tourbillonnaires prennent naissance. Quant à la lumière, c’est une pression, une «tendance au mouvement» que transmet le milieu le plus subtil. Celui-ci fait fonction d’un éther immobile et rigide, support d’actions lumineuses instantanées.

L’éther de Descartes est donc bien matériel et corpusculaire. Toutefois, la lumière reste une action, une pression qui se propage à une vitesse infinie par l’intermédiaire de ce milieu.

Ce rôle de milieu, susceptible de transmettre des actions sans prendre part au mouvement, va se préciser au cours du XVIIe siècle: Malebranche accentue le «caractère tremblant» de la pression cartésienne. Des compressions et des dilatations successives se propagent au sein d’un éther et la densité des vibrations éthérées, leur fréquence permettent d’expliciter la spécificité des couleurs.

Les théories vibratoires de la lumière développées par Francesco Maria Grimaldi, Robert Hooke, Ignace Gaston Pardies et Huygens font aussi jouer à l’éther un rôle essentiel. Ce milieu permet en effet la propagation de vibrations longitudinales (Malebranche) mais également de vibrations transversales (Hooke), perpendiculaires à la direction de propagation. Pour Huygens, chaque point d’une onde sphérique dans l’éther constitue une source secondaire capable de créer, à son tour, une ondelette. L’enveloppe de ces multiples ondelettes constitue une nouvelle surface d’onde: ainsi pourra s’expliquer le mode de propagation non rectiligne de la lumière, intervenant dès que les ondes sont «diffractées» par des fentes très fines et par le bord des écrans. Quant aux couleurs, elles sont dues, penset-on, à l’amplitude des vibrations éthérées.

Sans rejeter totalement l’intervention d’un éther, Newton accorde cependant une nette préférence à une structure corpusculaire de la lumière. Une telle structure lui semble expliquer plus naturellement la propagation rectiligne, la réflexion, la diffraction. Quant à celle-ci, elle caractériserait, selon Newton, l’influence de forces analogues aux forces attractives et serait produite par le bord des fentes et des écrans.

L’optique de Newton, comme sa mécanique, est cependant loin d’éliminer l’idée d’éther. Newton se demande même si l’éther qui baigne les corps célestes est identique à celui qui permet la propagation des phénomènes lumineux. Il imagine que des ondes, cheminant dans l’éther, peuvent se propager plus vite que les corpuscules lumineux et interagir avec eux: ainsi s’expliqueraient les «accès de facile réflexion» et les «accès de facile transmission», c’est-à-dire la présence d’un élément périodique associé au rayon lui-même.

Le newtonianisme qui se répand sur le continent au cours du XVIIIe siècle va marquer une sorte de régression de l’idée d’éther et de vibrations dans l’éther. On se ralliera à l’idée de points matériels centres de force (Rudjer Josip Boškovi が) et aussi à des hypothèses d’action à distance auxquelles Newton n’avait accordé aucun réel crédit. Seul Euler maintient, au cours du XVIIIe siècle, les analogies classiques entre lumière et son. Avec elles s’affirme la notion d’un éther, support d’une authentique propagation ondulatoire telle que l’entendaient Vinci et Huygens.

L’optique ondulatoire et l’éther au XIXe siècle

Une renaissance des théories de l’éther s’amorce au XIXe siècle avec les travaux d’Étienne Louis Malus, de Thomas Young et, surtout, d’Augustin Fresnel.

Il s’agit d’expliquer les phénomènes de polarisation de la lumière: en traversant certains cristaux (spath d’Islande, quartz), un rayon lumineux se dédouble en un rayon ordinaire qui suit les lois de Descartes et en un «rayon extraordinaire» qui contrevient à ces lois.

Il faut donc penser que le passage d’un rayon lumineux dans un cristal change la nature du phénomène et l’explication la plus simple consiste à assimiler la lumière à une suite de vibrations transversales (c’est-à-dire perpendiculaires au rayon) susceptibles, par conséquent, de plusieurs orientations dans un plan orthogonal à la direction de propagation.

Pour expliquer ce phénomène, Fresnel est amené à préciser les propriétés d’un éther dont la présence lui semble incontestable. Une expérience cruciale paraît d’ailleurs emporter la décision, c’est-à-dire départager les théories corpusculaires de la lumière des théories fondées sur les vibrations éthérées. Toute balistique corpusculaire entraîne, en effet, la conséquence suivante:

la vitesse de la lumière doit être plus grande dans l’eau que dans l’air. En revanche, toute théorie ondulatoire aboutit à la conclusion d’une vitesse plus grande dans l’air que dans l’eau:

Depuis Ole Römer (1676), on connaissait la valeur très approximative de la vitesse de la lumière dans l’air. En 1849, Hippolyte Fizeau mesure cette vitesse avec précision sur un parcours allant de Suresnes à Montmartre (dispositif de la roue dentée). D’autre part, la vitesse de la lumière dans l’eau est déterminée par Léon Foucault en 1853. Les résultats paraissent décisifs. Si n 礪 1 est l’indice de réfraction de l’eau, la vitesse de la lumière expérimentalement obtenue satisfait à:

On peut donc souscrire à l’hypothèse des ondulations de l’éther. «La conclusion de ce travail, écrit François Arago, consiste à déclarer le système de l’émission incompatible avec la réalité des faits.»

L’existence de ce «fluide universel» dont la lumière est l’«un des modes de vibration» repose alors sur des résultats si concluants qu’en 1852 Gabriel Lamé peut écrire: «L’existence du fluide éthéré est incontestablement démontrée par la propagation de la lumière dans les espaces planétaires et par l’explication si simple, si complète, des phénomènes, de diffraction dans la théorie des ondes.»

Ainsi triomphent les théories de l’éther. Cependant, pour expliquer les caractères des ondes transversales, il faut construire une théorie de l’éther, préciser sa structure et ses propriétés. Or ces dernières se révèlent bientôt paradoxales: l’éther doit en effet présenter une rigidité infinie pour permettre la propagation des ondes transversales et, en même temps, une résistance au mouvement à peu près nulle pour ne pas gêner le mouvement des corps célestes.

Ces propriétés surprenantes éveillent la méfiance des physiciens et Arago lui-même refuse de suivre Fresnel dans ses «acrobaties». Néanmoins, celui-ci réussit à interpréter au moyen des vibrations éthérées l’ensemble des phénomènes de polarisation, y compris la polarisation chromatique découverte en 1811 par Arago. Seules les propriétés de l’éther lui-même restaient à justifier.

L’éther, réceptacle d’énergie

La notion d’éther allait s’affirmer avec la découverte des actions électromagnétiques.

On peut dire que celles-ci sont révélées le 21 juillet 1820 par la publication des résultats de l’expérience de Christian Œrsted (effet Œrsted): un courant électrique peut exercer, à travers l’éther, une influence sur une aiguille aimantée. La réciproque de l’effet Œrsted, en admettant qu’elle existât, aurait consisté à créer un courant électrique à partir d’aimants. Bien au contraire, Faraday parvint à montrer, en 1851, qu’une action électrique était produite non par l’existence, mais par la variation d’une action magnétique. Il faut donc que cette «induction» soit emmagasinée par l’éther lui-même qui devient réceptacle de forces et d’énergie.

Ainsi, pour Faraday, l’éther, ayant ce pouvoir, va se comporter comme un ensemble effectif de lignes de force, de tubes de force engendrés par des charges. Ce milieu susceptible d’actions énergétiques, devient un diélectrique , notion qui décrit en somme un milieu matériel, non pas amorphe comme l’ancien éther, mais siège d’une distribution de forces. Dans cette conception, chacune des charges étend son influence à travers l’espace tout entier. Si l’on appelle champ l’action des charges libres et induction l’action des charges liées à la matière, l’éther, support indifférencié du champ et des inductions, semble tout d’abord perdre devant ces notions essentielles une large part de son individualité.

On peut toutefois imaginer que la structure de l’éther est responsable du comportement des tubes de forces. De même qu’une topologie donnée peut engendrer une hydrodynamique déterminée pour un fluide indifférencié, de même on peut supposer que les modèles d’éther expliquent le comportement des lignes de courant.

L’éther de Maxwell et la théorie électromagnétique

Le but de Maxwell est tout d’abord «d’expliquer et d’illustrer l’idée de ligne de force par des analogies hydrodynamiques». Il réintroduit donc l’idée de tourbillons et forge un modèle d’éther dont les propriétés mécaniques peuvent se traduire, mathématiquement, par les équations de sa théorie. L’énergie du champ sera analogue à l’énergie mécanique issue des propriétés de l’éther.

L’éther de Maxwell est décrit dans un mémoire, On Physical Lines of Force (1861-1862). Maxwell développe une théorie des tourbillons moléculaires de l’éther, ces tourbillons satisfaisant des relations identiques à celles qui traduisent les phénomènes découverts par Ampère et par Faraday.

Selon Maxwell, l’éther est formé par des cellules identiques, capables d’effectuer des rotations de même sens autour d’axes parallèles aux lignes de force. Ces cellules forment ainsi des tourbillons indépendants, mais dilatés dans un plan équatorial par la force centrifuge. Elles exercent alors, les unes sur les autres, des pressions et des tensions. D’autre part, la rotation se transmet d’une cellule à l’autre grâce à un système de roulement à billes. Celles-ci, beaucoup plus petites que les cellules elles-mêmes, constituent le fluide électrique proprement dit. Dans un conducteur, elles se meuvent sans frottement; dans un diélectrique, elles restent fixées aux cellules par des liaisons élastiques. On peut alors définir l’énergie magnétique comme l’énergie cinétique des tourbillons moléculaires; l’énergie électrique est, au contraire, l’énergie potentielle produite par les déformations élastiques.

On a pensé souvent que, la formulation mathématique donnée par Maxwell étant loin d’être parfaite, son éther avait constitué une sorte de handicap pour sa théorie. Cependant, le modèle des tourbillons a suggéré certains traits essentiels de la théorie de Maxwell, notamment l’existence de courants de déplacement. D’ailleurs, Maxwell se borne finalement à démontrer qu’une explication mécanique de l’électricité et du magnétisme fondée sur un modèle d’éther est toujours «possible» – il reconnaît donc l’utilité, mais aussi les limites de ce genre d’explication. Il n’est pas un «modéliste» irréductible: les propriétés mécaniques de l’éther s’estompent devant les relations qu’elles ont contribué à suggérer.

Au contraire, William Thomson (lord Kelvin) reste fidèle à une représentation mécanique des forces électriques et magnétiques. Après James MacCullagh, il a proposé, par exemple, un modèle «gyrostatique» d’éther: la réaction élastique de l’éther offre alors une résistance aux rotations locales. D’une manière un peu différente, Helmholtz assimile les attractions et les répulsions entre tourbillons éthérés aux interactions qui interviennent entre les «ronds de fumée». Carl Anton Bjerknes les compare aux actions qui pourraient s’instaurer entre les sphères pulsantes. La difficulté commune à tous ces modèles est que l’éther possède à la fois des caractères non seulement arbitraires, mais contradictoires. Il bénéficie, parfois simultanément, des propriétés qui définissent ce qu’on appelle un «fluide parfait» ou bien, au contraire, de celles qui caractérisent un solide rigide.

Ces paradoxes affectent encore les théories mécanistes de l’éther à la veille de la relativité restreinte. Un certain découragement apparaît: «Là où je sens mon échec, avoue lord Kelvin, c’est dans mes efforts persévérants de cinquante années pour comprendre quelque chose de plus à l’éther. Je n’en sais pas plus.» «L’éther, cet enfant de chagrin de la mécanique classique...» écrira Max Planck.

Un système de référence universel

Un milieu matériel de référence

En dépit de ses étranges propriétés, l’éther semblait conserver un rôle indispensable: support des ondes électromagnétiques, il constituait un milieu matériel de référence. Les expériences d’optique mettaient immédiatement à notre portée ce milieu absolument immobile.

En effet, l’éther baigne les corps opaques et pénètre les corps transparents dans lesquels se propage la lumière. Si les milieux réfringents sont en mouvement, il peut rester immobile à l’intérieur ou bien, au contraire, être totalement ou partiellement entraîné par leur mouvement. La mesure de la vitesse de la lumière dans les milieux réfringents, vitesse qui résulte de la composition de la vitesse de la lumière dans l’éther et de celle de l’éther éventuellement entraîné, peut renseigner sur ce déplacement local de l’éther par rapport à l’éther intersidéral absolument immobile.

Déjà, l’étude des phénomènes d’aberration (l’image d’une étoile fixe décrit, au cours de l’année, une petite ellipse dans le plan focal d’une lunette) avait permis à Fresnel de prédire que l’éther, pénétrant un milieu réfringent mobile, devait être partiellement entraîné par ce mouvement. Si n est l’indice de réfraction du milieu réfringent, le coefficient d’entraînement possède, selon Fresnel, la valeur:

où 0 麗 麗 1, de sorte que la vitesse de l’éther partiellement entraîné par un milieu de vitesse v est v (où 0 麗 v 麗 v). En 1851, des mesures de la vitesse de la lumière dans un courant d’eau venaient confirmer la valeur de l’entraînement partiel de l’éther prévue par Fresnel.

Bien entendu, dans le vide qui avoisine les corps réfringents (n = 1), le coefficient est nul. C’est dire que l’éther n’est pas entraîné par le mouvement des corps qu’il baigne sans les pénétrer.

Cette propriété d’entraînement partiel (dans les milieux réfringents) et d’immobilité (à l’extérieur de ces milieux) comporte une importante conséquence: dans son mouvement annuel, la Terre se meut dans l’éther sans l’entraîner dans son mouvement. Des expériences d’optique devraient donc manifester le mouvement de la Terre par rapport à l’éther, c’est-à-dire détecter un «vent d’éther» soufflant dans le plan de l’écliptique. La vitesse de la Terre autour du Soleil (v = 30 km 練s-1) comparée à celle de la lumière s’exprime par le rapport:

Des termes, dits «du premier ordre en », doivent pouvoir être mis en évidence au moyen d’expériences portant sur la propagation de la lumière dans les milieux réfringents. Par exemple, dans l’expérience de Martinus Hoek (1868-1869), la source et le récepteur sont liés au mouvement de la Terre mais la propagation de la lumière dans l’éther partiellement entraîné par le mouvement du milieu réfringent permet, en principe, de montrer le déplacement de la Terre à travers l’éther intersidéral non entraîné. Un résultat positif de l’expérience est normalement prévisible; toutefois, puisqu’il s’agit du déplacement par rapport à un milieu universel immobile, on qualifie ce mouvement d’«absolu». Tout se passe comme si l’éther constituait un milieu absolument au repos mis à la portée de notre expérience.

L’expérimentation en échec

Malheureusement, les résultats des très nombreuses expériences similaires effectuées au cours du XIXe siècle furent tous négatifs. Autrement dit, les effets d’un vent d’éther ne se manifestaient par aucun effet du premier ordre. Bientôt, on devait montrer que l’expression de l’entraînement partiel de l’éther, prévue par Fresnel, constituait la condition nécessaire et suffisante pour expliquer la disparition, au premier ordre, de tout effet de vent d’éther.

Restent les effets d’ordre supérieur, beaucoup plus faibles et, par conséquent, beaucoup plus difficiles à mettre en évidence. Les termes du second ordre, c’est-à-dire en:

sont en effet très petits. Néanmoins, la célèbre expérience de Michelson et Morley en 1887 était suffisamment précise pour déceler de tels effets. Or les résultats de cette expérience et de toutes celles qui l’ont suivie demeurèrent négatifs: il semblait donc impossible de rendre manifeste, à quelque ordre que ce soit, le mouvement de la Terre à travers l’éther milieu universel.

L’entraînement partiel de Fresnel ne pouvait, pour les termes d’ordre supérieur à 1, être responsable de la non-intervention d’un vent d’éther. On devait donc penser à l’existence d’un autre effet parasite. George Francis FitzGerald et, indépendamment, Hendrik Antoon Lorentz postulèrent alors que tous les corps matériels subissent une contraction dans un mouvement par rapport à l’éther, dans le rapport 連1 漣 2.

S’il explique le résultat négatif de l’expérience de Michelson et Morley, cet effet de contraction constitue, à son tour, un authentique phénomène dont on peut détecter les incidences expérimentales (modifications de l’indice de réfraction, de la résistance électrique des corps mobiles par rapport à l’éther). De nouveau, on tente des expériences; de nouveau celles-ci demeurent négatives.

Pour les interpréter, on est amené à imaginer un nouveau phénomène parasite susceptible de dissimuler, à son tour, les conséquences du premier. Lorentz et Henri Poincaré postulent ainsi une augmentation de la masse avec la vitesse. Les modifications associées des longueurs et des masses:

interviennent très exactement pour compenser et pour expliquer les résultats négatifs de l’expérience.

Enfin, on devait montrer que, si l’on adjoignait à ces hypothèses celle d’un «temps local» fictif:

plus «dilaté» que le temps absolu t 0 de l’éther, on parvenait à éliminer totalement de la physique les effets d’un vent d’éther. Ce milieu immobile ne pouvait manifester sa présence par aucune expérience ni constituer un véritable système de référence, quelle que soit la précision des mesures.

À la veille de la relativité restreinte, on parvenait donc au résultat paradoxal suivant:

– D’une part, les progrès de la notion de champ électromagnétique permettent de définir une distribution énergétique continue. La notion même de masse semble être inféodée à la notion de champ, toute masse pouvant être entièrement d’origine électromagnétique d’après les conceptions de Lorentz. On peut donc penser que l’éther en reçoit une importance accrue, soit qu’il constitue le substrat matériel et nécessaire du champ, soit même que sa structure en explique les propriétés.

– D’autre part, les contradictions qui pèsent sur les propriétés de l’éther atteignent un caractère fondamental: tout milieu matériel immobile devrait se manifester en tant que système de référence, révélant un mouvement relatif par rapport à lui. Or une série d’effets parasites viennent très exactement s’interposer pour empêcher toute vérification expérimentale de l’existence de l’éther. Ce milieu est ainsi muré, non pas seulement en fait, mais en droit, c’est-à-dire d’après les lois de la physique elle-même, et devient inexistant. En même temps qu’une physique du champ acquiert la prépondérance, l’éther, substrat matériel de ce champ, est condammé à ne pouvoir se manifester par aucune expérience de physique ni de mécanique.

Transformation de la notion

La relativité restreinte

Avec Lorentz et Poincaré, l’éther avait perdu sa plus élémentaire et fondamentale propriété: celle de constituer un système de référence matériel. L’éther existait; mais des «effets ad hoc» (contraction des longueurs, dilatation des durées, variation des masses) intervenaient pour compenser toute manifestation.

En 1905, Einstein montre que la notion de simultanéité n’est pas intuitive comme on le pensait jusqu’alors, mais dépend du mouvement relatif de deux observateurs. Il en résulte que, dans chaque système de référence en mouvement rectiligne et uniforme (systèmes galiléens), les notions d’espace et de temps que fait intervenir toute observation doivent être modifiées.

Contraction des longueurs et dilatation des durées constituent alors des apparences réciproques dues au mouvement relatif. Toute observation portant d’un système sur l’autre entraîne ces conséquences en raison d’une définition différente de la simultanéité dans chaque système. Ces conclusions sont parfaitement réciproques et l’on ne peut affirmer qu’un des mouvements est «vrai», tandis que l’autre est «apparent».

Les résultats négatifs obtenus au cours du XIXe siècle s’expliquent donc immédiatement par une critique de l’observation et de la simultanéité. Ils impliquent que la définition d’un milieu matériel absolument immobile est expérimentalement sans objet.

D’autre part, les phénomènes d’entraînement partiel de l’éther par les milieux réfringents, l’aberration de la lumière sont des conséquences immédiates de la cinématique relativiste et en constituent une approximation. Ils représentent, au premier ordre, une retranscription, dans l’espace-temps classique comportant une simultanéité absolue, d’une loi relativiste de composition des vitesses. Aucun substrat éthéré n’a donc finalement à intervenir. Il s’agit simplement d’un processus opérationnel qui dissimule, dans un énoncé prérelativiste, les règles inhérentes à la cinématique d’Einstein. L’entraînement partiel de l’éther est ainsi l’apparence classique et approchée d’une cinématique relativiste et rigoureuse du vide.

Dès lors, aucun privilège particulier ne s’attache plus ni aux définitions ni aux observations réalisées à partir du système lié à l’éther. Ce milieu ne comporte aucune prérogative. Chaque observateur «galiléen» est donc également habilité à énoncer des lois physiques. Si la notion d’éther disparaît après l’édification de la relativité restreinte, ce n’est pas parce qu’elle est logiquement contradictoire mais parce qu’elle n’a plus aucun contenu. Si tous les systèmes d’inertie sont physiquement équivalents, on ne peut, raisonnablement, maintenir les attributs de l’un d’entre eux qui serait, par une définition toute gratuite, lié à l’éther.

Physique du champ

On a dit souvent que la disparition de l’éther n’était qu’apparente. Sous la forme de champs (champ de gravitation, champ électromagnétique, champ nucléaire et champ d’interactions faibles) l’éther aurait de multiples résurgences.

Il est certain que l’opposition trop systématique introduite autrefois entre matière et champ est devenue partiellement sans objet. L’équivalence masse-énergie, les phénomènes dits de «matérialisation» (transformation d’un rayonnement en une paire d’électrons) montrent qu’on ne saurait opposer, de façon trop naïve, une matière formée de particules à un champ immatériel. La matière peut présenter de multiples aspects et des élargissements insoupçonnés. Il s’agit néanmoins de descriptions qu’applique une physique nécessairement «matérialiste» dans son principe à des conditions assez différentes.

À cet égard, il est clair que le champ ne possède aucune des propriétés qui caractérisaient l’ancien éther: il ne constitue pas un susbtrat pourvu de propriétés mécaniques bien définies, il ne réussit même pas à jouer le rôle de système de référence, à définir un système privilégié absolument immobile. Les propriétés de continuité susceptibles d’assurer des actions de proche en proche deviennent plus subtiles dès qu’on leur associe une quantification du champ. Cette continuité n’a d’ailleurs jamais été l’apanage de l’éther caractérisé plutôt par sa «structure mécanique» et par ses propriétés cinématiques, données dont le champ semble singulièrement dépourvu.

Il paraît donc assez artificiel de considérer le champ comme une résurrection ou même comme un aménagement de l’ancien éther. Toute assimilation de langage risque d’introduire une confusion des idées. Est-ce à dire que l’ancien éther soit mort totalement? Il n’en est rien: à travers une histoire tourmentée, il semble avoir été le signe de contradiction qui a permis des réflexions fructueuses sur la nature et sur les propriétés de la lumière.

1. éther [ etɛr ] n. m.
ethere XIIe; lat. æther, gr. aithêr, de aithein « faire brûler »
1Chez les Anciens, Fluide très subtil que l'on supposait régner au-dessus de l'atmosphère. L'éther, élément du feu.
2Poét. L'air le plus pur, et par ext. Les espaces célestes. 1. air, ciel, 1. espace, infini. « L'harmonieux éther, dans ses vagues d'azur, Enveloppe les monts d'un fluide plus pur » (Lamartine).
3Hist. sc. Fluide hypothétique qui était censé remplir le vide et servir de support nécessaire à la propagation des ondes lumineuses. « l'éther, — si éther est un nom qui convienne encore à l'espace ondulatoire » (Valéry).
éther 2. éther [ etɛr ] n. m.
• 1734; mot all. (1730), du lat. æther; cf. 1. éther
1Anc. chim. Composé volatil résultant de la combinaison d'acides avec des alcools. Mod. Éthers-oxydes de formule R—O—R'. REM. On dit aujourd'hui simplement ÉTHER. Vx Éther-sel : ester.
2Cour. Éther ordinaire, appelé dans le commerce éther sulfurique, et absolt éther (C2H5)2O :oxyde d'éthyle, liquide incolore d'une odeur forte caractéristique, très volatil, inflammable, peu soluble dans l'eau mais soluble dans l'alcool. L'industrie utilise l'éther comme solvant. L'éther est employé en médecine comme antiseptique et autrefois comme anesthésique. Respirer de l'éther, s'intoxiquer à l'éther. éthérisme, éthéromanie.

éther nom masculin (latin aether, du grec aithêr, air pur) Selon les Anciens, fluide subtil, impondérable, remplissant les espaces situés au-delà de l'atmosphère terrestre. Air, atmosphère, ciel pur ; espaces célestes ; infini. Dans l'occultisme, substance primordiale et universelle, agent fluidique général capable de se particulariser. Milieu matériel hypothétique, remplissant tout l'espace mais impalpable, dans lequel les ondes lumineuses étaient censées se propager. (La notion d'éther a joué un rôle important dans l'élaboration de la théorie des phénomènes électromagnétiques. La théorie de la relativité restreinte a rendu inutile cette hypothèse ad hoc.) ● éther nom masculin (de éther) Nom générique des oxydes d'alkyle ou d'aryle, de formule générale R―O―R′. Oxyde d'éthyle, liquide incolore, volatil, hypnotique et anesthésique. ● éther (expressions) nom masculin (de éther) Éther de pétrole, mélange d'hydrocarbures utilisé comme solvant. Éther cellulosique, dérivé de la cellulose obtenu par remplacement partiel ou total des fonctions alcool par des fonctions éther.

éther
n. m.
d1./d PHYS Fluide hypothétique grâce auquel on expliquait, aux XVIIIe et XIXe s., la propagation de la lumière.
d2./d Poét. Air le plus pur.
Par ext. Ciel, espaces célestes.
d3./d CHIM Composé, de formule R-O-R', résultant de la déshydratation de deux molécules d'alcool ou de phénol.
|| Spécial. éther ordinaire: éther sulfurique, de formule (C 2 H 5) 2 O, liquide très volatil utilisé comme solvant et, naguère, comme anesthésique.

⇒ÉTHER, subst. masc.
I.— [En parlant d'un fluide hypothétique ou, p. réf. à celui-ci]
A.1.— [Dans le domaine de l'astron. anc. ou p. réf. à celle-ci et p. oppos. à l'air (cf. air1 I A)] Fluide subtil supposé remplir l'espace au delà de l'atmosphère terrestre. Éther impalpable, insaisissable. Le globe du soleil, nageant dans l'éther au milieu de la voûte des cieux (VOLNEY, Ruines, 1791, p. 274) :
1. CYRANO, rayonnant.
C'est à Paris que je retombe!
(...)
J'arrive — excusez-moi! — par la dernière trombe.
Je suis un peu couvert d'éther. J'ai voyagé!
J'ai les yeux tout remplis de poudre d'astres. J'ai
Aux éperons, encor, quelques poils de planète!
(...)
Tenez, sur mon pourpoint, un cheveu de comète!
ROSTAND, Cyrano, 1898, III, 2, p. 143.
2. P. ext., littér. ou poét.
a) L'air, en partic. l'air pur. Éther limpide, pur, transparent. Aussi naturellement que les autres hommes se meuvent dans le monde de la matière, celui-là [Sir Richard Wadham] semblait aller et venir, respirer et agir, dans une sorte d'éther raréfié (BOURGET, Irrépar., 1884, p. 96). Certes, l'éther des Andes n'est pas la brume gluante et épaisse de la côte Atlantique (MORAND, Air indien, 1932, p. 7).
b) Les espaces célestes (air1 I B, synon. ciel I A I et B, espace C 2). Fuyez, mes doux oiseaux! Évadez-vous tous deux loin de notre nuit froide et loin du mal hideux! Franchissez l'éther d'un coup d'aile! (HUGO, Contempl., t. 2, 1856, p. 424) :
2. ... aucun nuage n'altérait le bleu de l'éther dont la pureté partout vive, et même à l'horizon, indiquait l'excessive raréfaction de l'air.
BALZAC, Mirouet, 1841, p. 4.
SYNT. Éther illimité, immense, infini, vaste; éther bleu, étoilé, radieux, serein; éther nébuleux, sombre, ténébreux; les plaines de l'éther; la profondeur, la sérénité de l'éther; au plus haut de l'éther.
En partic. L'espace en tant que milieu dans lequel se transmettent les ondes radiophoniques. Les premières émissions de radio-diffusion dans le monde datent de la fin de la première guerre mondiale. Beaucoup d'ondes ont depuis lors sillonné l'éther (MATRAS, Radiodiff. et télév., 1958, p. 10).
c) P. métaph. ou au fig. Éther religieux, spirituel. La naïveté du génie qui ne sait respirer que dans un éther où les billets à ordre sont inconnus (MORAND, Eau sous ponts, 1954, p. 56) :
3. ... des enthousiasmes qui l'emportaient si haut dans l'éther de la rêverie, qu'il perdait de vue les choses de la terre?
MURGER, Scènes vie boh., 1851, p. 275.
B.— [Dans le domaine de la cosmogonie anc. ou p. réf. à celle-ci] Le fluide subtil (cf. supra A 1) considéré comme :
1. L'un des éléments fondamentaux ou la substance fondamentale d'où procède toute la création. Ô bleu regard dont l'azur est si pâle qu'il semble encore tenir de l'éther primitif (VILLIERS DE L'I.-A., Contes cruels, 1883, p. 115) :
4. ... ensuite venaient douze dieux célestes, six dieux mâles (...) et six dieux femelles : la lune, l'éther, le feu, l'air, l'eau, la terre.
GAUTIER, Roman momie, 1858, p. 303.
2. [P. oppos. à la matière inerte] La substance ou la manifestation matérielle du principe qui l'anime et, p. ext., le principe lui-même (cf. astral ex. 5). L'on ne sait guère comment l'âme se distingue du corps dans cette fusion d'argile et d'éther qui est l'homme! (BARB. D'AUREV., Memor. 2, 1839, p. 276) :
5. ... tous les monuments des antiques religions nous montrent le Dieu métaphysique, le Dieu être, conçu comme caché derrière la lumière ou l'éther qui le manifeste.
P. LEROUX, Humanité, t. 2, 1840, p. 847.
Spéc. Le feu éther (cf. âme ex. 60, astre ex. 8). Les ames, en sortant du corps, étaient rarement assez purifiées pour se réunir au feu éther dont elles étaient émanées (DUPUIS, Orig. cultes, 1796, p. 523).
C.— PHYS. MOD. Milieu hypothétique (et dont l'existence est actuellement infirmée) extrêmement ténu, élastique, universellement répandu dans le vide comme dans la matière et que l'on croyait lié à l'apparition ou à la transmission des phénomènes lumineux, électriques, calorifiques, magnétiques. Hypothèse, théorie de l'éther :
6. Les électrons agissent (...) les uns sur les autres, mais cette action n'est pas directe, elle se fait par l'intermédiaire de l'éther.
POINCARÉ, Valeur sc., 1905, p. 190.
SYNT. Éther luminifère; atome, molécule, particule d'éther; tourbillon, vent d'éther; densité, élasticité, inertie, mouvement, vibration de l'éther; se propager dans l'éther.
II.— [En parlant d'un corps chimiquement défini]
A.— Éther sulfurique et, absol., éther. Liquide incolore, mobile, d'odeur caractéristique, très volatil et inflammable, de formule C2H5 — O — C2H5 ou (C2H5)2O, utilisé dans l'industrie comme solvant et, en médecine, comme antispasmodique, antiseptique et anesthésique. Synon. éther ordinaire, éther éthylique, oxyde d'éthyle, éthane-oxyéthane (cf. éthane rem. 1). 13 novembre. Opéré le 2. Anéantissement de l'être sous l'action de l'éther (GREEN, Journal, 1929, p. 21). Avec un tampon imbibé d'éther, il nettoya la place de la piqûre (MARTIN DU G., Thib., Été 14, 1936, p. 355) :
7. L'infirmier vient de pousser sans bruit la porte. Garine se retourne encore; l'odeur humaine de la maladie domine de nouveau celle de l'éther.
MALRAUX, Conquér., 1928, p. 114.
En partic. (l'éther utilisé comme stupéfiant) Il vous faudra une certaine préparation, c'est-à-dire une certaine habitude, pour ressentir dans toute leur plénitude les singuliers effets de l'éther (...) différents des effets du haschich, des effets de l'opium et de la morphine (MAUPASS., Contes et nouv., t. 2, Rêves, 1882, p. 783).
SYNT. Volatilisation de l'éther; vapeurs, effluves d'éther; inhalation d'éther; sirop d'éther; bouteille, fiole d'éther; être endormi à l'éther; boire, prendre de l'éther; (mouchoir) imprégné d'éther; (substance) soluble dans l'éther.
Rem. Sous la forme éthéro-, éther entre comme 1er élément de composition dans la formation de quelques mots savants. Une injection d'huile éthérocamphrée (MARTIN DU G., Thib., Épil., 1940, p. 1006). Cf. aussi COMP. infra.
B.— CHIMIE
1. Vieilli. Éther ou éther(-)sel. Composé organique naturel ou synthétique, souvent volatil et odorant, résultant de la condensation d'une molécule d'alcool et d'une molécule d'acide avec élimination d'eau. Synon. de ester. Éther acétique (synon. acétate d'éthyle) éther chlorhydrique (synon. chlorure d'éthyle); éther à hydracide, à oxacide. Chaque Ether porte le nom de l'Acide qui a servi à le préparer (Code pharm., 1821, p. 435). Un éther-sel, facile à saponifier, avec production d'alcool éthylique et régénération de l'acide (E. SCHNEIDER, Charbon, 1945, p. 327).
P. méton. L'odeur, l'arôme d'un éther. La fumée des cigares, les éthers des alcools l'indisposaient malgré les portes ouvertes (PEYRÉ, Matterhorn, 1939, p. 102) :
8. ... pareil à la Sulamite qui demandait qu'on la soutînt avec des pommes, c'est l'éther exquis de celles-ci que je respire, de préférence à la douceur obtuse du moût.
GIDE, Si le grain, 1924, p. 467.
Rem. Éther est parfois encore usité à la place d'ester dans les syntagmes éthers halohydriques, éthers d'oxacides minéraux (cf. Lar. encyclop., Encyclop. univ., s.v. ester) pour désigner les esters d'acides minéraux p. oppos. aux esters d'acides carboxyliques (cf. carbo-).
2. Usuel. Éther ou Éther(-)oxyde. Composé organique résultant de la condensation de deux molécules d'alcool identiques ou différentes avec élimination d'eau (notamment en présence d'acide sulfurique). L'éther sulfurique est un éther oxyde (Ac. 1932).
3. Éther de pétrole. Liquide incolore, inflammable, volatil, utilisé comme solvant (cf. CHARTROU, Pétroles natur. et artif., 1931, p. 10).
Rem. 1. On rencontre ds la docum. l'adj. éthérique. Qui concerne l'éther (cf. supra 1). Elles [les abeilles qui partent butiner au loin] baignent à la façon des cellules de notre être, dans le même fluide vital qui est pour elles beaucoup plus étendu, plus élastique, plus subtil, plus psychique, ou plus éthérique que celui de notre corps (MAETERLINCK, Vie termites, 1926, p. 206). 2. Éther entre comme dernier élément de composition dans la formation de quelques termes savants. Après dessiccation, fixer par l'alcool-éther et colorer par la thionine phéniquée (Dopter ds Nouv. Traité Méd., fasc. 1, 1926, p. 400). Oxyde d'éthyle ou éther ordinaire Synonymes : (...) Ethyléther (LEBEAU, COURTOIS, Pharm. chim., t. 1, 1929, p. 516).
Prononc. et Orth. :[]. Enq. : //. Ds Ac. dep. 1718. Étymol. et Hist. 1. 1re moitié XIIe s. ethere « partie la plus subtile et la plus élevée de l'atmosphère » (Psautier de Cambridge, XVII, 12 ds GDF. Compl.); 2. 1668 phys. (SOREL, Science Universelle ds Fr. mod. t. 14, p. 281); 1753 (BEAUSOBRE, Dissert. philos., p. 3 ds LITTRÉ); 3. 1742 chim. v. éthéré. Empr. au lat. class. aether « éther, air subtil des régions supérieures, qui enveloppe l'atmosphère; ciel; air » (du gr. de même sens); appliqué au domaine de la chim. par le chimiste all. G. Frobenius qui en 1730 appela ce composé spiritus aethereus (Encyclop. et Encyclop. brit., s.v. ether). Fréq. abs. littér. :552. Fréq. rel. littér. :XIXe s. : a) 652, b) 1 397; XXe s. : a) 742, b) 595.
DÉR. Éthéréen, enne, adj. [Correspond à éther I]. a) Synon. de éthéré A 2 a. Si lyrique que soit le poëte, peut-il donc ne jamais descendre des régions éthéréennes, ne jamais sentir le courant de la vie ambiante (BAUDEL., Art romant., 1867, p. 459). b) Synon. de éthéré A 3 a. Son corps éthéréen [de la naïade] se déroule avec grâce Courbé sur une hanche, et brille dans l'espace, Léger comme un oiseau qui va prendre son vol (BANVILLE, Exilés, 1874, p. 78). [], fém. [-]. 1res attest. a) 1506 subst. « habitant de l'éther » (G. MICHEL, trad. des Georgiques, 58a ds HUG.), b) 1583 plaine éthéréenne (trad. de Virgile, 163b, ibid.); de éther, suff. -éen; cf. l'a. fr. etherien 1310 (G. DU BOS, Fauvel, éd. A. Långfors, I, 213). Fréq. abs. littér. :4.
COMP. Éthéromane, subst. masc. [Correspond à éther II A]. Celui qui fait usage de l'éther comme stupéfiant. Un véritable sérail d'hystéro-épileptiques et d'éthéromanes (HUYSMANS, Là-bas, t. 2, 1891, p. 173). Rem. On rencontre ds la docum. éthéromanie, subst. fém. ,,Maladie des éthéromanes`` (Ac. 1932). []. Ds Ac. 1932. 1re attest. 1890 (Lar. 19e Suppl.); composé du subst. éther et de l'élément suff. -mane. Fréq. abs. littér. : 2.
BBG. — GOHIN 1903, p. 362. — HIAN (L.). Adoptions et coïncidences. Vie Lang. 1973, p. 290. — QUEM. DDL t. 3 (s.v. éthérique).

1. éther [etɛʀ] n. m.
ÉTYM. V. 1120, ethere; lat. aether, grec aithêr, de aithein « faire brûler, être en feu ».
1 Didact. Fluide très subtil que l'on supposait régner au-dessus de l'atmosphère. || L'éther, élément du feu. || Les corps célestes, pour les Anciens, baignent dans l'éther.
0.1 On voit donc comment ces techniques symboliques de purification par le glaive, le feu, l'eau ou l'air subsument obligatoirement une métaphysique du pur. Une spiritualisation vient doubler les procédés purificateurs comme les schèmes ascensionnels. L'essence de la purification comme de l'ascension est finalement l'âkâsha, l'éther substrat symbolique de toutes les essences, çûnya des Védas et du tantrisme, bü-kung du taoïsme.
Gilbert Durand, les Structures anthropologiques de l'imaginaire, p. 201.
Esprit hypothétique animant le monde entier. Âme.
1 Pythagore tenait que le monde était animé et intelligent, que l'âme de cette grosse machine était l'éther, d'où sont tirées toutes les âmes particulières.
Fénelon, Philos., Pythagore, in Littré.
2 Poét. L'air le plus pur, et, par ext., les espaces célestes. Air, ciel, espace, infini.
2 D'un feu religieux le saint poète épris
Cherche leur pur éther (des montagnes) et plane sur leur cime.
André Chénier, 225, in Littré.
3 L'harmonieux éther, dans ses vagues d'azur,
Enveloppe les monts d'un fluide plus pur (…)
Lamartine, Harmonies…, L'infini dans les cieux.
4 Dans les champs de l'éther à ma splendeur soumis,
Ma roue écraserait tous ces soleils fourmis !
Hugo, la Légende des siècles, LXI.
5 Il me semble que je m'éveille d'un songe chaste et pâle, rêvé en des éthers couleur de diamant.
Villiers de l'Isle-Adam, Axel, III, 1.
Par métaphore :
5.1 (…) il y avait plusieurs duchesses de Guermantes, comme il y avait eu, depuis la dame en rose, plusieurs madame Swann, séparées par l'éther incolore des années, et de l'une à l'autre desquelles je ne pouvais pas plus sauter que si j'avais eu à quitter une planète pour aller dans une autre planète que l'éther en sépare.
Proust, le Temps retrouvé, Pl., t. III, p. 990.
3 Phys. Dans la théorie ondulatoire de la lumière, Milieu subtil qui imprègne tous les corps et vibre sous l'action d'une source lumineuse.
6 L'homme a conquis toute l'étendue habitable : la terre, la mer, l'air et la nuit lui appartiennent, et jusqu'à l'éther, — si éther est un nom qui convienne encore à l'espace ondulatoire.
Valéry, Regards sur le monde actuel, p. 262.
7 On sait d'où nous vient la croyance à l'éther. Si la lumière nous arrive d'une étoile éloignée, pendant plusieurs années, elle n'est plus sur l'étoile et elle n'est pas encore sur la terre, il faut bien qu'alors elle soit quelque part et soutenue, pour ainsi dire, par quelque support matériel.
Henri Poincaré, la Science et l'Hypothèse, p. 199.
DÉR. V. Éthéréen.
————————
2. éther [etɛʀ] n. m.
ÉTYM. 1834; all. Ether (1830), du lat. aether. → 1. Éther.
1 Chim. anc. Tout composé volatil résultant de la combinaison d'acides avec des alcools.
Mod. || Éthers-oxydes, de formule R–O–R′ (R et R′ étant des radicaux hydrocarburés).REM. On dit aujourd'hui simplement éther.
Éther-sel : ancien nom des esters. 2. Ester. || Éther acétique. || Éther ænanthique qui donne aux vins leur bouquet. || Éther de la glycérine. Glycéride. || Transformer un alcool en éther. Éthérifier. || Combiner avec un éther. Éthériser.
2 Cour. || Éther ordinaire, appelé dans le commerce éther sulfurique, et, absolt, éther (C2H5)2O : liquide incolore d'une odeur forte caractéristique, très volatil, peu soluble dans l'eau mais soluble dans l'alcool, de densité 0,736. || L'éther est inflammable. || L'industrie utilise l'éther comme solvant. || Dissolution de coton poudre dans de l'éther. Collodion. || L'éther est très employé en médecine et en chirurgie comme antiseptique, antispasmodique, contrepoison et surtout comme anesthésique. || Sirop d'éther. || Éther mélangé à du chlorure d'éthyle, du chloroforme. || Éther chloré. || Respirer de l'éther, s'intoxiquer à l'éther. Éthérisme, éthéromanie; → Capiteux, cit. 2.
tableau Noms de remèdes.
Éther de pétrole : la partie la plus volatile des essences de pétrole. Ligroïne.
DÉR. Éthérifier, éthérique, éthériser, éthérisme, éthérolat, éthérolé.
COMP. Éthéromane, éthéromanie. Polyéther. — V. les comp. sav. avec les préf. Éth- et éthyle.

Encyclopédie Universelle. 2012.

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