Теория относительности. Учебное пособие. Розман Г.А. - 18 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

34
35
§ 5. Ïîñòóëàòû Ýéíøòåéíà, èõ êàæóùàÿñÿ ïðîòèâîðå÷èâîñòü.
Îòíîñèòåëüíîñòü îäíîâðåìåííîñòè, âðåìåíè è äëèíû
 èþíüñêîì íîìåðå æóðíàëà Zeitschrift fur Fusik çà 1905 ã.
áûëà îïóáëèêîâàíà ðàáîòà À. Ýéíøòåéíà. Ê ýëåêòðîäèíàìèêå
äâèæóùèõñÿ òåë, â êîòîðîé áûë èçëîæåí íîâûé ïîäõîä ê ïðîáëåìå
ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèÿ. Âïîñëåäñòâèè (ïî ïðåäëîæåíèþ
íåìåöêîãî ó÷åíîãî Ã. Ìèíêîâñêîãî) òåîðèÿ Ýéíøòåéíà ïîëó÷èëà
íàçâàíèå Ñïåöèàëüíàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè, ÷òî
ïîä÷åðêèâàëî, ÷òî îíà âåðíà ëèøü äëÿ ñïåöèàëüíûõ, èíåðöèàëüíûõ
ñèñòåì îòñ÷åòà. ( 1916 ã. À. Ýéíøòåéí ñîçäàë òàê íàçûâàåìóþ
Îáùóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè, â êîòîðîé ðàññìàòðèâàþòñÿ
íåèíåðöèàëüíûå ÑÎ è êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ñîâðåìåííîé òåîðèåé
òÿãîòåíèÿ.) Îäíàêî, âêëþ÷åíèå â íàçâàíèå òåîðèè ñëîâà îòíîñè-
òåëüíîñòü âûçâàëî áîëüøóþ ïîëåìèêó ïðè ôèëîñîôñêîì
îñìûñëåíèè åå ñîäåðæàíèÿ. Ñåé÷àñ îáùåïðèíÿòî ñ÷èòàòü ÑÒÎ
ìàòåðèàëèñòè÷åñêîé òåîðèåé, ñîâðåìåííûì ôèçè÷åñêèì ó÷åíèåì î
ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèÿ â ÈÑÎ.
Ñ ÷åãî æå íà÷àë Ýéíøòåéí àíàëèç êðèçèñíîé ñèòóàöèè,
âîçíèêøåé â ôèçèêå â ñâÿçè ñ ïðîáëåìîé ýôèðà? Îí íå ñòàë
ñïàñàòü ýôèð. Ïîñëå ìíîãîëåòíèõ ðàçäóìèé Ýéíøòåéí ïðèøåë
ê âûâîäó, ÷òî íèêàêèìè îïûòàìè (íå òîëüêî ìåõàíè÷åñêèìè, íî
è äðóãèìè, â òîì ÷èñëå è îïòè÷åñêèìè) íåëüçÿ îáíàðóæèòü
àáñîëþòíîå äâèæåíèå è ïîêîé, íå ñóùåñòâóåò îñîáîé,
ïðåèìóùåñòâåííîé ñèñòåìû îòñ÷åòà è ïîýòîìó íåò íèêàêîé
íàäîáíîñòè èñêàòü ãèïîòåòè÷åñêèé ýôèð. Íî îòâåðãàÿ
ñâåòîíîñíóþ ñðåäó  ýôèð, Ýéíøòåéí óòâåðæäàåò òåì ñàìûì
ìàòåðèàëüíîñòü ñàìîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äëÿ
ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí íå íóæíà íèêàêàÿ
ïðîìåæóòî÷íàÿ ñðåäà. Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ïîäîáíî âåùåñòâó
ðåàëüíî ñóùåñòâóåò â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè. Ñ 1905 ãîäà â íàóêå
ðàññìàòðèâàþòñÿ äâà âèäà ìàòåðèè: âåùåñòâî è ïîëå. Ïî÷òè ÷åðåç
30 ëåò (â 1932 ã.) áûëà îòêðûòà îáðàòèìàÿ ðåàêöèÿ
âçàèìîïðåâðàùåíèÿ ÷àñòèö âåùåñòâà (ýëåêòðîíà è ïîçèòðîíà) â
êâàíòû ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Òåì ñàìûì áûëî óñòàíîâëåíî
äèàëåêòè÷åñêîå åäèíñòâî ýòèõ äâóõ âèäîâ ìàòåðèè, âîçìîæíîñòü
èõ âçàèìîïðåâðàùåíèÿ.
çàòìåíèÿ (îïûòû ñîâåòñêîãî ó÷åíîãî Áîí÷-Áðóåâè÷à, 1956 ã.),
ïîêàçàëè, ÷òî ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà íå çàâèñèò îò
ñêîðîñòè èñòî÷íèêà ñâåòà è íàáëþäàòåëÿ. Âûäâèãàëèñü è äðóãèå
ãèïîòåçû ïî îáúÿñíåíèþ îòðèöàòåëüíîãî ðåçóëüòàòà â îïûòå
Ìàéêåëüñîíà, íî âñå îíè áûëè âíóòðåííå ïðîòèâîðå÷èâû.
 ôèçèêå ýôèðà ñëîæèëàñü äðàìàòè÷åñêàÿ ñèòóàöèÿ: ìàëî
òîãî, ÷òî ýôèð îáëàäàë íåñîâìåñòèìûìè ñîáñòâåííûìè
ñâîéñòâàìè (äîëæåí áûë èìåòü ÷ðåçâû÷àéíî ìàëóþ ïëîòíîñòü,
÷òîáû íå òîðìîçèòü äâèæåíèå íåáåñíûõ òåë, îáëàäàòü ãèãàíòñêîé
óïðóãîñòüþ ïîäîáíî ñâåðõòâåðäûì òåëàì, ÷òîáû ìîæíî áûëî
îáúÿñíèòü îãðîìíóþ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ
ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí â âàêóóìå), â òðåõ ðàññìîòðåííûõ âûøå
îïûòàõ (à âîîáùå ãîâîðÿ, èõ áûëî çíà÷èòåëüíî áîëüøå) îí âåë
ñåáÿ ïðîòèâîðå÷èâî. Èëè îí äîëæåí áûë áûòü àáñîëþòíî
íåïîäâèæíûì â ìèðîâîì ïðîñòðàíñòâå (òîëüêî òàêàÿ ìîäåëü
îáúÿñíÿëà ÿâëåíèå àáåððàöèè), èëè äîëæåí áûë ÷àñòè÷íî
óâëåêàòüñÿ äâèæóùåéñÿ ñðåäîé (êàê â îïûòå Ôèçî), èëè ïîëíîñòüþ
óâëåêàòüñÿ äâèæóùèìñÿ òåëîì (÷òîáû ñîãëàñîâàòüñÿ ñ îïûòîì
Ìàéêåëüñîíà).
Âûõîä èç ýòîé äðàìàòè÷åñêîé äëÿ êëàññè÷åñêîé ôèçèêè
ñèòóàöèè áûë íàéäåí ìîëîäûì íåìåöêèì ó÷åíûì À. Ýéíøòåéíîì
â 1905 ãîäó. Îí ïîíÿë, ÷òî âñå ïðîòèâîðå÷èÿ, ñâÿçàííûå ñ ýôèðîì,
íå ñëó÷àéíû, à ñâÿçàíû ñ íåâîçìîæíîñòüþ îáíàðóæèòü
àáñîëþòíûé ïîêîé è äâèæåíèå íå òîëüêî íàáëþäàÿ ìåõàíè÷åñêèå,
íî è îïòè÷åñêèå, ò.å. ýëåêòðîìàãíèòíûå ÿâëåíèÿ. Íî ïðè ýòîì
Ýéíøòåéíó ïðèøëîñü âûñêàçàòü ðÿä ðåâîëþöèîííûõ ïîëîæåíèé
è îòêàçàòüñÿ îò ìíîãèõ îáùåïðèíÿòûõ èñòèí êëàññè÷åñêîé
ôèçèêè.
çàòìåíèÿ (îïûòû ñîâåòñêîãî ó÷åíîãî Áîí÷-Áðóåâè÷à, 1956 ã.),         § 5. Ïîñòóëàòû Ýéíøòåéíà, èõ êàæóùàÿñÿ ïðîòèâîðå÷èâîñòü.
ïîêàçàëè, ÷òî ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà íå çàâèñèò îò            Îòíîñèòåëüíîñòü îäíîâðåìåííîñòè, âðåìåíè è äëèíû
ñêîðîñòè èñòî÷íèêà ñâåòà è íàáëþäàòåëÿ. Âûäâèãàëèñü è äðóãèå
ãèïîòåçû ïî îáúÿñíåíèþ îòðèöàòåëüíîãî ðåçóëüòàòà â îïûòå                 èþíüñêîì íîìåðå æóðíàëà “Zeitschrift fur Fusik” çà 1905 ã.
Ìàéêåëüñîíà, íî âñå îíè áûëè âíóòðåííå ïðîòèâîðå÷èâû.              áûëà îïóáëèêîâàíà ðàáîòà À. Ýéíøòåéíà. “Ê ýëåêòðîäèíàìèêå
      ôèçèêå ýôèðà ñëîæèëàñü äðàìàòè÷åñêàÿ ñèòóàöèÿ: ìàëî         äâèæóùèõñÿ òåë”, â êîòîðîé áûë èçëîæåí íîâûé ïîäõîä ê ïðîáëåìå
òîãî, ÷òî ýôèð îáëàäàë íåñîâìåñòèìûìè ñîáñòâåííûìè                 ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèÿ. Âïîñëåäñòâèè (ïî ïðåäëîæåíèþ
ñâîéñòâàìè (äîëæåí áûë èìåòü ÷ðåçâû÷àéíî ìàëóþ ïëîòíîñòü,          íåìåöêîãî ó÷åíîãî Ã. Ìèíêîâñêîãî) òåîðèÿ Ýéíøòåéíà ïîëó÷èëà
÷òîáû íå òîðìîçèòü äâèæåíèå íåáåñíûõ òåë, îáëàäàòü ãèãàíòñêîé      íàçâàíèå “Ñïåöèàëüíàÿ òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè”, ÷òî
óïðóãîñòüþ ïîäîáíî ñâåðõòâåðäûì òåëàì, ÷òîáû ìîæíî áûëî            ïîä÷åðêèâàëî, ÷òî îíà âåðíà ëèøü äëÿ ñïåöèàëüíûõ, èíåðöèàëüíûõ
îáúÿñíèòü        îãðîìíóþ        ñêîðîñòü     ðàñïðîñòðàíåíèÿ      ñèñòåì îòñ÷åòà. ( 1916 ã. À. Ýéíøòåéí ñîçäàë òàê íàçûâàåìóþ
ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí â âàêóóìå), â òðåõ ðàññìîòðåííûõ âûøå        “Îáùóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè”, â êîòîðîé ðàññìàòðèâàþòñÿ
îïûòàõ (à âîîáùå ãîâîðÿ, èõ áûëî çíà÷èòåëüíî áîëüøå) îí âåë        íåèíåðöèàëüíûå ÑÎ è êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ñîâðåìåííîé òåîðèåé
ñåáÿ ïðîòèâîðå÷èâî. Èëè îí äîëæåí áûë áûòü àáñîëþòíî               òÿãîòåíèÿ.) Îäíàêî, âêëþ÷åíèå â íàçâàíèå òåîðèè ñëîâà “îòíîñè-
íåïîäâèæíûì â ìèðîâîì ïðîñòðàíñòâå (òîëüêî òàêàÿ ìîäåëü            òåëüíîñòü” âûçâàëî áîëüøóþ ïîëåìèêó ïðè ôèëîñîôñêîì
îáúÿñíÿëà ÿâëåíèå àáåððàöèè), èëè äîëæåí áûë ÷àñòè÷íî              îñìûñëåíèè åå ñîäåðæàíèÿ. Ñåé÷àñ îáùåïðèíÿòî ñ÷èòàòü ÑÒÎ
óâëåêàòüñÿ äâèæóùåéñÿ ñðåäîé (êàê â îïûòå Ôèçî), èëè ïîëíîñòüþ     ìàòåðèàëèñòè÷åñêîé òåîðèåé, ñîâðåìåííûì ôèçè÷åñêèì ó÷åíèåì î
óâëåêàòüñÿ äâèæóùèìñÿ òåëîì (÷òîáû ñîãëàñîâàòüñÿ ñ îïûòîì          ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèÿ â ÈÑÎ.
Ìàéêåëüñîíà).                                                           Ñ ÷åãî æå íà÷àë Ýéíøòåéí àíàëèç êðèçèñíîé ñèòóàöèè,
     Âûõîä èç ýòîé äðàìàòè÷åñêîé äëÿ êëàññè÷åñêîé ôèçèêè           âîçíèêøåé â ôèçèêå â ñâÿçè ñ ïðîáëåìîé ýôèðà? Îí íå ñòàë
ñèòóàöèè áûë íàéäåí ìîëîäûì íåìåöêèì ó÷åíûì À. Ýéíøòåéíîì          “ñïàñàòü” ýôèð. Ïîñëå ìíîãîëåòíèõ ðàçäóìèé Ýéíøòåéí ïðèøåë
â 1905 ãîäó. Îí ïîíÿë, ÷òî âñå ïðîòèâîðå÷èÿ, ñâÿçàííûå ñ ýôèðîì,   ê âûâîäó, ÷òî íèêàêèìè îïûòàìè (íå òîëüêî ìåõàíè÷åñêèìè, íî
íå ñëó÷àéíû, à ñâÿçàíû ñ íåâîçìîæíîñòüþ îáíàðóæèòü                 è äðóãèìè, â òîì ÷èñëå è îïòè÷åñêèìè) íåëüçÿ îáíàðóæèòü
àáñîëþòíûé ïîêîé è äâèæåíèå íå òîëüêî íàáëþäàÿ ìåõàíè÷åñêèå,       àáñîëþòíîå äâèæåíèå è ïîêîé, íå ñóùåñòâóåò îñîáîé,
                                                                   ïðåèìóùåñòâåííîé ñèñòåìû îòñ÷åòà è ïîýòîìó íåò íèêàêîé
íî è îïòè÷åñêèå, ò.å. ýëåêòðîìàãíèòíûå ÿâëåíèÿ. Íî ïðè ýòîì
                                                                   íàäîáíîñòè èñêàòü ãèïîòåòè÷åñêèé ýôèð. Íî îòâåðãàÿ
Ýéíøòåéíó ïðèøëîñü âûñêàçàòü ðÿä ðåâîëþöèîííûõ ïîëîæåíèé
                                                                   ñâåòîíîñíóþ ñðåäó — ýôèð, Ýéíøòåéí óòâåðæäàåò òåì ñàìûì
è îòêàçàòüñÿ îò ìíîãèõ îáùåïðèíÿòûõ èñòèí êëàññè÷åñêîé
                                                                   ìàòåðèàëüíîñòü ñàìîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Äëÿ
ôèçèêè.
                                                                   ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí íå íóæíà íèêàêàÿ
                                                                   ïðîìåæóòî÷íàÿ ñðåäà. Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ïîäîáíî âåùåñòâó
                                                                   ðåàëüíî ñóùåñòâóåò â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè. Ñ 1905 ãîäà â íàóêå
                                                                   ðàññìàòðèâàþòñÿ äâà âèäà ìàòåðèè: âåùåñòâî è ïîëå. Ïî÷òè ÷åðåç
                                                                   30 ëåò (â 1932 ã.) áûëà îòêðûòà îáðàòèìàÿ ðåàêöèÿ
                                                                   âçàèìîïðåâðàùåíèÿ ÷àñòèö âåùåñòâà (ýëåêòðîíà è ïîçèòðîíà) â
                                                                   êâàíòû ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ. Òåì ñàìûì áûëî óñòàíîâëåíî
                                                                   äèàëåêòè÷åñêîå åäèíñòâî ýòèõ äâóõ âèäîâ ìàòåðèè, âîçìîæíîñòü
                                                                   èõ âçàèìîïðåâðàùåíèÿ.
34                                                                                                                               35