Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
JT'
и при стремлении радиуса а к нулю она становится бесконечно большой. Но отдельные части электрона должны стремиться отделиться друг от друга, поскольку одинаковые заряды отталкиваются. Следовательно, должна существовать какая-то другая сила, удерживающая их вместе. В теории электрона, предложенной Абрагамом, предполагается, что электрон представляет собой жесткий шар, т. е. что неэлектрические силы настолько велики, что не допускают никакой деформации. Но возможны, разумеется, и другие предположения.
У Лоренца, естественно, возникла мысль, что электрон также испытывает сокращение Vi— ?2. Мы уже указывали (стр. 206), что для массы электрона в этом случае получается более простая формула, чем вытекающая из теории Абрагама. Но в добавление к электромагнитной энергии электроны Лоренца обладают также энергией деформации, имеющей иное происхождение, чего не было в жестком электроне Абрагама.
Следующим Лоренц рассмотрел вопрос о том, достаточно ли принять гипотезу сокращения для того, чтобы вывести принцип относительности. После трудоемких вычислений он установил, что это не так; но он в то'же время выяснил (1899 г.), какое предположение необходимо добавить к этой гипотезе, чтобы § 15. Гипотеза сокращения
2J3
все электромагнитные явления в движущихся системах происходили так же, как в покоящемся эфире. Его результат столь же удивителен, как сама гипотеза сокращения. Он состоит в следующем:
в системе, движущейся равномерно, необходима новая мера времени.
Он назвал это время, изменяющееся при переходе от системы к системе, «локальным временем». Гипотезу сокращения можно четко сформулировать в следующих словах: мера длины в движущихся системах отличается от меры длины в эфире.
Обе гипотезы совместно утверждают, что пространство и время следует измерять различным образом в движущихся системах и в покоящемся эфире. Лоренц открыл законы, согласно которым измеряемые величины в различных системах преобразуются друг в друга при переходе от системы к системе, и доказал, что эти преобразования оставляют уравнения поля в электронной теории неизменными. В этом состоит математическое содержание его открытия. Лармор (1900 г.) и Пуанкаре (1905 г.) пришли к аналогичным результатам примерно в то же самое время1). Эти формулы преобразования мы рассмотрим с той позиции, с какой их представлял Эйнштейн, поэтому сейчас мы не будем заниматься этим вопросом. Но мы рассмотрим, к каким последствиям привел новый поворот теории Лоренца в вопросе об эфире.
В новой теории Лоренца принцип относительности в согласии с результатами эксперимента справедлив для всех электро-магнитных явлений. Таким образом, наблюдатель обнаруживает одни и те же явления в своей системе отсчета независимо от того, покоится ли она в эфире или движется в нем равномерно и прямолинейно. Он не располагает никакими средствами различения одной системы от другой, ибо даже движение всех остальных тел во Вселенной, перемещающихся независимо от нашего наблюдателя, всегда дает ему лишь информацию о его движении относительно этих тел, но не об абсолютном движении его относительно эфира. Таким образом, наблюдатель всегда может утверждать, что именно он покоится в эфире, и никто не может ничего ему возразить. Верно, что второй наблюдатель на другом теле, движущемся относительно первого, может утверждать то же самое с равным правом. Не существует ни эмпирических, ни теоретических средств, позволяющих решить, прав ли первый из них или второй.
') Весьма интересно, что исторически формулы преобразования к движущейся системе, которые мы теперь называем формулами Лоренца [см. гл. VI, § 2, формулы (70)], были установлены Фохтом еще в 1877 г., причем Фохт в своем исследовании исходил из упругой теории света. 218 Гл. V. Фундаментальные законы электродинамика.
Следовательно, мы становимся в ту же позицию по отношению к эфиру, в какую нас ставил принцип относительности в классической механике по отношению к абсолютному пространству Ньютона (гл. III, § 6, стр. 74). В случае ньютоновского принципа мы должны были признать, что бессмысленно рассматривать какое-либо конкретное место в абсолютном пространстве как нечто действительное в смысле физики, ибо не существовало физических средств конкретизировать положение в абсолютном пространстве или пытаться воспроизвести это положение повторно. В точности таким же образом мы должны теперь признать, что конкретное положение в эфире не представляет ничего действительного в физическом смысле; ввид> этого эфир сам по себе полностью теряет свойства реального вещества. В самом деле, мы можем сказать: если каждый из двух наблюдателей, движущихся относительно друг друга, может с равным правом утверждать, что именно он покоится в эфире, то эфира не должно существовать.
Итак, завершающий этап развития теории эфира привел к развенчанию роли эфира как фундаментального понятия. Однако потребовались большие усилия, чтобы признать провал идеи эфира. Даже Лоренц, гениальные предположения и напряженные усилия которого сыграли столь большую роль в приближении этого кризиса теории эфира, долгое время колебался, прежде чем сделать этот шаг. Эфир был порожден для того, чтобы служить переносчиком световых колебаний или, с более общей точки зрения, переносчиком электромагнитных сил в пустом пространстве. Колебания без какого-то «нечто», которое колеблется, кажутся немыслимыми. С другой стороны, утверждение о том, что в пустом пространстве существуют наблюдаемые колебания, выходит за рамки всякого возможного опыта. Свет или электромагнитные силы не могут быть наблюдаемыми никогда иначе, как в связи с другими телами. Пустое пространство, свободное от всякой материи, не представляет собой объекта наблюдения вообще. Все, что можно утверждать, это то, что действие вызывается одним материальным телом и достигает другого материального тела по прошествии некоторого периода времени. Все, что происходит в промежутке между этими двумя событиями, является чисто гипотетическим, или, более точно, вопросом подходящих предположений. Теоретики могут пользоваться своими суждениями, приписывая определенные свойства вакууму, но лишь при одном ограничении: эти свойства должны согласоваться с действительными изменениями материальных объектов.
