Равномерное и прямолинейное движение не вызывает, таким образом, никаких
механических эффектов в этой системе, и поэтому эти эффекты не могут
служить средством обнаружения такого движения.
Подобного рода принцип относительности, как казалось физикам, не мог
быть справедлив в оптике и электродинамике. Ибо если первая система покоится
относительно эфира, то движущаяся система, напротив, не находится в
состоянии покоя, и отсюда следует, что движение этой второй системы
относительно эфира можно наблюдать благодаря эффектам того рода, которые
были исследованы Майкельсоном. Отрицательный результат опыта Морлея и
Миллера 1904 года позволял поэтому снова воскресить идею о том, что принцип
относительности такого рода все-таки, вероятно, мог быть также справедлив в
электродинамике, как и ранее в ньютоновской механике.
С другой стороны, имелся старый опыт Физо 1851 года, который, казалось,
непосредственно противоречил этому принципу относительности. Физо исследовал
скорость света в движущейся жидкости. Если бы принцип относительности был
справедлив, то суммарная скорость света в движущейся жидкости должна была бы
быть равной сумме скорости жидкости и скорости света в покоящейся жидкости.
Однако это было не так. Опыт Физо показал, что суммарная скорость была
несколько меньше, чем указанная сумма.
Несмотря на это, отрицательный результат всех новейших попыток
обнаружить движение относительно эфира побуждал физиков и математиков искать
такое математическое толкование этих опытов, которое могло бы согласовать
друг с другом волновое уравнение для распространения света и принцип
относительности. Поэтому Лоренц предложил в 1904 году математическое
преобразование, которое удовлетворяло этому требованию9. Он должен был для
этого ввести гипотезу, что движущиеся тела сокращаются в направлении своего
движения (причем коэффициент сокращения зависит от скорости тела), а также
что в различных системах отсчета измеряются различные кажущиеся промежутки
времени, которые во многих опытах играют ту же роль, какую до сих пор играли
реальные промежутки времени. На таком пути он смог прийти к результатам,
соответствующим принципу относительности; кажущаяся скорость света была
теперь в каждой системе отсчета одной и той же. Подобные идеи обсуждались
Пуанкаре, Фицджеральдом и другими физиками.
Решающий шаг был сделан в 1905 году Эйнштейном, истолковавшим кажущееся
время в преобразованиях Лоренца как время реальное и исключившим из
рассмотрения время, которое Лоренц называл "истинным". Это означало
изменение оснований физики -- совершенно неожиданное и радикальное
изменение, для которого именно и была необходима смелость молодого и
революционного гения. Чтобы сделать этот шаг в плане математического
описания природы, надо было лишь применить к опыту преобразование Лоренца
непротиворечивым образом. Однако благодаря новому истолкованию этого
преобразования изменялись представления физиков о структуре пространства и
времени, и многие проблемы физики предстали поэтому в новом свете Эфирная
субстанция,
например, оказывалась ненужной и могла быть просто вычеркнута из
учебников физики. Так как в таком случае все системы отсчета, находящиеся
относительно друг друга в состоянии равномерного и прямолинейного движения,
при описании природы эквивалентны друг другу, то более не имеет никакого
смысла высказывание о том, будто есть такая эфирная субстанция, которая в
одной определенной системе из этих систем отсчета находится якобы в
состоянии покоя. На самом деле принимать во внимание такую субстанцию больше
не имеет смысла и много проще говорить, что световые волны распространяются
в пустом пространстве и что электромагнитные поля обладают своей собственной
реальностью и могут существовать в пустом пространстве.
Решающее изменение, однако, затрагивает структуру пространства и
времени. Очень трудно описать это изменение словами обычного языка без
применения математики, так как обычные слова "пространство" и "время" уже
относятся к структуре пространства и времени, представляющей собой
идеализацию и упрощение действительной структуры. Несмотря на это,
необходимо попытаться описать новую структуру, и, пожалуй, это можно сделать
следующим образом. Когда мы употребляем слово "прошлое", то тем самым имеем
в виду все те события, о которых мы, по крайней мере в принципе, можем
что-то знать и получить какие-то сведения. Подобным же образом слово
"будущее" охватывает все те события, на которые мы, по крайней мере в
принципе, еще можем воздействовать, которые мы можем как-то пытаться
изменить или воспрепятствовать их свершению. Хотя сразу трудно утверждать,
почему эти определения слов "прошлое" и "будущее" следует считать особенно
целесообразными, но можно легко показать, что они в самом деле очень точно
соответствуют обычному употреблению этих выражений. Если их употребляют
подобным образом, то, как показывают результаты многих экспериментов,
область событий, относимых к будущему или прошлому, не зависит от состояния
движения или других свойств наблюдателя. На более строгом математическом
языке можно сказать, что введенное определение инвариантно относительно
перемещений наблюдателя. Оно справедливо как в ньютоновской механике, так и
в теории относительности Эйнштейна.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67