Страница 25 из 25
Специальная (частная) теория относительности рождалась из преодоления этого теоретического противоречия. Решение, предложенное А. Эйнштейном, было дано в его статье «К электродинамике движущихся сред» (1905), где специальная теория относительности сформулирована почти в полном виде.
Теория относительности (ТО) игнорировала гравитацию – не было и речи об уравнениях гравитационного поля. Они впервые появились в 1915 г. в работе Эйнштейна и с тех пор стали называться «уравнения Эйнштейна». Теория, изучающая эти уравнения (которые были дополнены в 1922 г. А. Фридманом) и наблюдаемые следствия их решений, получили название общей теории относительности (ОТО).
Со времен Ньютона существовал принцип эквивалентности механических явлений во всех инерциальных (т. е. движущихся прямолинейно и равномерно) системах отсчета. Его математическим выражением была инвариантность уравнений движения Ньютона по отношению к преобразованиям Галилея. В результате механические явления позволяют определять абсолютное движение, т. е. какая из двух систем отсчета движется «на самом деле».
Электромагнитная теория Максвелла нарушала эту идиллию – изменялась симметрия между движением проводника относительно магнитного поля или, наоборот, магнитного поля относительно проводника. Связано это было с тем, что уравнения Максвелла оказываются инвариантными не относительно преобразований Галилея, а относительно преобразований Лоренца. Но острее всего проблема сконцентрировалась вокруг вопроса о характере распространения света. Если предположить, что скорость света одинакова во всех инерциальных системах отсчета (к чему пришел Эйнштейн), то нарушаются преобразования Галилея, а если нет, то по отношению к распространению света инерциальные системы отсчета перестают быть равноправными. В 1892 г. была введена гипотеза Фицджеральда– Лоренца о сокращении длины вдоль направления движения. Отметим, что эта гипотеза была выдвинута в рамках характерной для XIX в. эфирной формулировки проблемы и связанных с ней опытов Майкельсона – Морли. Опыты в дальнейшем в учебниках были объявлены «решающими экспериментами», но непосредственного влияния на Эйнштейна они не оказали.
Эйнштейн, в отличие от Лоренца, пошел по пути кинематики, а не динамики, и обратился к анализу процедур измерения расстояний, отрезков времени, одновременности и синхронизации часов.
Невозможность показать опытным путем абсолютное движение Земли представляет собой, по-видимому, общий закон природы, как считал Пуанкаре. Затем, ссылаясь на Лоренца, он говорил о полной невозможности обнаружить абсолютное движение. В 1904 г. Пуанкаре рассматривал ситуацию с двумя наблюдателями, равномерно движущимися друг относительно друга и пытающимися синхронизировать свои часы с помощью световых сигналов. Выверенные таким способом часы будут показывать не истинное время, а так называемое местное. Каждому наблюдателю кажется, что у другого все явления протекают медленнее, причем такое замедление одинаково для всех явлений, указывает Пуанкаре, и, как следует из принципа относительности, у наблюдателя не будет средства узнать, находится ли он в покое или в абсолютном движении. Из этой же позиции исходил и Эйнштейн в знаменитой статье 1905 г. «К электродинамике движущихся тел».
Комментируя якобы вытекающий из ТО Эйнштейна тезис о слиянии пространства и времени – «неверное толкование» ТО, Г. Рейхенбах указывал, что это толкование основано на замечании Минковского: пространство само по себе и время само по себе должны «обратиться в фикции», и лишь некоторый вид соединения обоих должен еще сохранять самостоятельность. Первая часть замечания Минковского оказалась причиной ошибочного впечатления, что все наглядные представления о времени как времени и о пространстве как пространстве должны «обратиться в фикции».
На самом деле относительность одновременности приводит к сопряжению пространственных и временных изменений, изменение длины движущихся стержней наглядно представить невозможно. На уровне моделей слияние (если под ним не понимать относительность одновременности) не происходит, мы по-прежнему имеем дело с трехмерным (но не евклидовым на больших расстояниях) пространством и одномерным временем, измеряемыми часами и линейками (правда, световыми).
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.