Страница 49 из 51
Если требуется пояснение к первой из этих двух фраз, то достаточно сослаться на принцип относительности Галилея: невозможно отличить абсолютный покой от равномерного прямолинейного движения.
Гораздо глубже вторая фраза. В ней утверждается, что электрические и магнитные поля, а также электромагнитные волны выступают по отношению к эфиру как самостоятельные сущности. Лоренц порывает со взглядами Фарадея и Максвелла на эти поля и волны, как на натяжения эфира. Ведь не может быть натяжений в эфире, «одна часть которого не смещается относительно другой». Эфиру отводится лишь роль системы координат, ибо «все возможные движения весомых тел совершаются относительно эфира».
Уместно привести мнение Эйнштейна о теории Лоренца. В 1920 году в статье «Эфир и теория относительности» Эйнштейн писал: «Он (Лоренц) привел теорию в согласие с опытом, начав с удивительного упрощения основных положений. Он достиг этого важнейшего со времени Максвелла успеха тем, что лишил эфир его механических, а материю — ее электрических свойств. Как в пустоте, так и внутри материальных тел носителем электромагнитных полей является только эфир, но не материя, которую мы представляем раздробленной на атомы. По теории Лоренца, движутся одни только элементарные частицы материи; их электромагнитное действие обусловлено лишь тем, что они несут электрические заряды. Таким образом, Лоренцу удалось описать все электромагнитные явления на основе уравнений поля, установленных Максвеллом для пустоты.
Что касается механической природы Лоренцова эфира, то в шутку можно сказать, что Г. А. Лоренц оставил ему лишь одно механическое свойство — неподвижность».
В книге, упомянутой выше, Лоренц делает еще одни радикальный шаг. Ранее он полагал, что уравнения Максвелла применимы только к телам, неподвижным относительно эфира. Теперь предстоит изучить, что будет в случае движущихся тел.
Ответ ясен для всякого, уверенного в справедливости механики Ньютона: для перехода от неподвижного тела к подвижному, то есть для учета движения тел, нужно воспользоваться преобразованием Галилея.
Но этот классический путь приводит Лоренца к противоречию с опытом. Ведь при переходе от явлений, происходящих в теле, неподвижном относительно эфира, к телу, движущемуся относительно него, нужно применить преобразование Галилея. Но, в результате, получится, что скорость света, измеренная относительно тела, движущегося сквозь эфир, должна отличаться от скорости света, измеренной относительно неподвижного тела. Различие должно увеличиваться при возрастании скорости тела.
Опыты, имеющие целью измерения зависимости скорости света от скорости тел, проводились несколько раз. Во всех случаях зависимость скорости света от движения его источника или его приемника отсутствовала. Но Физо обнаружил изменение скорости света в текущей воде. Этот опыт привел Френеля к признанию частичного увлечения эфира, находящегося внутри движущихся прозрачных тел. Однако опыт не совместим с исходной идеей теории Лоренца, идеей о том, что эфир неподвижен, а движутся лишь заряды.
Даже один опыт может опровергнуть любую теорию, не способную его объяснить.
Лоренц с настойчивостью и остроумием принимает грозный вызов. Его усилия увенчались успехом. Ему удалось отстоять убеждение в том, что эфир неподвижен. Он смог доказать, что видимость частичного увлечения эфира движущейся водой исчезает, если принять во внимание заряды, перемещающиеся вместе с молекулами воды.
Но это решает проблему не полностью. Рассмотрим опыт Физо подробнее: вода течет, но источник и приемник света неподвижны. Лоренц и Френель рассматривали этот опыт именно в такой постановке. Оба, исходя из своего понимания природы света, объяснили его каждый по-своему. Лоренц опирался на электронную теорию, Френель — на представление об упругом эфире.
Однако имеются и другие опыты. Например, нужно понять, почему не проявляет себя совместное движение источника и приемника света, находящихся на движущейся Земле.
Возникает дилемма. Можно отказаться от гипотезы неподвижного эфира и принять гипотезу Герца о том, что движущиеся тела увлекают за собой заключенный в них эфир. Но путь, избранный Герцем, ведет в тупик, к необходимости целого ряда дополнительных гипотез для объяснения расхождений теории с опытом.
Лоренц продолжает идти своим путем: эфир неподвижен. Нужно лишь объяснить, почему и как применение бесспорного, проверенного многими опытами преобразования Галилея не проводит к изменению скорости света при движении тел относительно неподвижного эфира.
Лоренц находит это объяснение. Нужна лишь одна дополнительная гипотеза. Она подсказана математикой. С точки зрения всех данных науки она несуразна, крамольна и недопустима.
Для того, чтобы одновременно сохранить в теории представление о неподвижном эфире и преобразование Галилея относительно абсолютного пространства Ньютоновой механики, необходимо пожертвовать Ньютоновым абсолютным временем.
Не остается ничего иного, как допустить, что время в движущихся телах течет иначе, чем в неподвижных. Слово «иначе» означает здесь: в зависимости от скорости движения.
Лоренц нашел формулу, позволяющую вычислить это «местное» или «локальное» время — так Лоренц окрестил порожденную им химеру.
Теперь мы должны возвратиться назад. В 1881 году Майкельсон выполнил опыт, задуманный Максвеллом и изложенный им в статье, вышедшей после его смерти.
В этой статье Максвелл указал, что движение Земли относительно эфира удастся обнаружить только, если экспериментальная установка будет очень чувствительна. Столь чувствительна, что сможет обнаружить не только величины, близкие к отношению скорости Земли к скорости света, но и величины порядка квадрата отношения скорости Земли к скорости света, величины в сто миллионов раз меньше. Максвелл наметил и путь к реализации такого опыта.
Майкельсон выполнил опыт, предложенный Максвеллом, придумав и создав сверхчувствительный для того времени оптический прибор, до сих пор носящий его имя — интерферометр Майкельсона. В нем взаимодействуют (интерферируют) между собой два луча света, пришедшие от общего источника к общему приемнику двумя различными путями.
Даже такой прибор не обнаружил влияния Земли на оптические явления.
В 1886 году Лоренц посвятил этому кругу вопросов специальную большую работу: «О влиянии движения Земли на оптические явления». В своей работе Лоренц использует первоначальную теорию Максвелла, не привлекая к анализу микроскопическую электронную теорию. Здесь он доказывает, что любая теория оптических явлений в движущихся телах может одновременно объяснить явление аберрации (то есть изменение видимого положения звезд из-за движения Земли) и отсутствие влияния движения Земли на другие оптические явления только в одном случае: если эта теорию приводит к френелевскому коэффициенту увлечения, то есть к частичному увлечению эфира движением тела.
Лоренц указывает, что признание частичного увлечения эфира движущимися телами противоречит его электронной теории, опирающейся на гипотезу неподвижного эфира. Теории, основанной на всех опытах, указывающих на отсутствие зависимости результатов наблюдения от движения приборов относительно эфира.
В конце работы Лоренц делает оценку результата опыта Майкельсона. Он обнаружил, что Майкельсон допустил ошибку в расчетах, уменьшающую ожидаемый эффект вдвое. А это привело к тому, что оценка Майкельсона попадала в пределы погрешности измерений. Поэтому Лоренц не счел опыт Майкельсона достоверным. Он указал на возможность того, что столь малое увлечение эфира Землей может существовать и потребовать усовершенствования электронной теории.
Майкельсон вместе с Морли в 1887 году повторил свой опыт, повысив его точность. Теперь движение Земли относительно эфира было бы обязательно обнаружено, если бы эфир у поверхности Земли оставался неподвижным.
Но этого не случилось. Опыт не зафиксировал неподвижного эфира.
Эксперимент надежно показал, что вся электронная теория Лоренца покоится на ошибочном предположении о том, что эфир неподвижен, а все тела движутся относительно него.