Эйнштейновская теория относительности - Борн М.
Скачать (прямая ссылка):
Это воззрение представляет собой шаг в направлении к более высокой абстракции, освобождающей нас от идей, которые ранее считались необходимыми составляющими нашего миро- § 15. Гипотеза сокращения
2J3
воззрения. В то же самое время этот шаг приближает нас к идеальному положению, когда лишь то, что непосредственно следует из опыта, признается как правомерное в качестве составляющего элемента физической картины мира, а все поверхностные картины и аналогии, вытекающие из более примитивных и несовершенных следствий опыта, исключаются из общей картины.
Начиная с этого момента и навсегда эфир как вещество исчезает из теории. На его место становится электромагнитное поле как математическая категория, позволяющая удобно описывать процессы, происходящие в веществе, и соотношения между их характеристиками1). Остается задача — построить описание физического мира заново на этой новой, более абстрактной, но эмпирически обоснованной базе. Как мы уже упоминали, Лоренц и Пуанкаре успешно осуществили это путем тщательного анализа свойств уравнений Максвелла. Разумеется, они располагали широкими средствами математической теории. Лоренц, однако, был настолько привержен к своему предположению об абсолютно покоящемся эфире, что не смог осознать физической значимости доказанного им самим принципа эквивалентности бесконечного множества систем отсчета. Он продолжал верить в то, что одна из них может быть связана с покоящимся эфиром. Пуанкаре сделал дальнейший шаг. Для него было ясно, что точка зрения Лоренца была недостаточно надежной и что математическая эквивалентность систем отсчета является отражением справедливости принципа относительности. Он имел также полную ясность относительно следствий этой теории. Упустил он лишь очень простой физический — или, вернее сказать, философский — момент, который позволяет освободить теорию относительности от следствий из уравнений Максвелла, хотя бы это потребовало очень утомительных вычислений.
Этот важный шаг был сделан Эйнштейном. Он заметил, что для преодоления трудностей, с которыми сталкиваются релятивистские рассуждения, необходимо вернуться к исходным понятиям пространства и времени. Эйнштейн обнаружил, что общепринятые понятия неявно базируются на предположениях, не основанных на фактах, и успешно перестроил теорию, исключив эти необоснованные понятия.
') В последние годы Эйнштейн предложил называть пустое пространство, заполненное гравитационным и электромагнитным полями, «эфиром»; в этом случае, однако, слово «эфир» отнюдь не обозначает вещество, имеющее традиционные свойства. Таким образом, в «эфире» не должно быть идентифицируемых точек и говорить о движении относительно «эфира» бессмысленно. Такое использование слова «эфир», конечно, допустимо и — коль скоро подобное значение его признано, — возможно, вполне удобно. ГЛАВА
VI
ЭЙНШТЕЙНОВСКИЙ СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
§ 1. ПОНЯТИЕ ОДНОВРЕМЕННОСТИ
Трудность, которую предстояло преодолеть путем применения принципа относительности к электродинамическим явлениям, заключалась в том, что необходимо было согласовать два следующих, по всей видимости противоречащих друг другу утверждения:
1) Согласно классической механике, скорость любого движения для двух движущихся друг относительно друга наблюдателей имеет различные значения.
2) Согласно опыту, скорость света не зависит от состояния движения наблюдателя и имеет всегда одно и то же значение с.
Прежняя теория эфира пыталась избежать противоречия между этими двумя законами, разделяя скорость света на две компоненты: а) скорость светоносного эфира и б) скорость света относительно эфира. Первую из этих двух компонент (а) можно приемлемым образом описать с помощью коэффициентов увлечения. Однако эта теория успешно преодолела противоречие только по отношению к величинам первого порядка. Для того чтобы не нарушить закон постоянства скорости света, теория Лоренца была вынуждена ввести для каждой движущейся системы отсчета свои специальные меры длины и времени. Совместность утверждений 1) и 2) при этом достигается как результат своеобразной «физической иллюзии».
В 1905 г. Эйнштейн установил, что лоренцово сокращение и его локальное время — не математический прием и физическая иллюзия, но явления, связанные с самими понятиями пространства и времени.
Первое из двух утверждений 1) и 2) носит чисто теоретический и концепционный характер, тогда как второе основано на факте.
Но поскольку второе из двух утверждений — постоянство скорости света — следует считать с достоверностью установленным экспериментально, нам не остается ничего, кроме как отказаться от первого из них и тем самым — от тех представлений о пространстве и времени, которые были ранее приняты. Итак, в этих представлениях должна быть ошибка или по крайней мере заблуждение, обусловленное тем, что требования логической со- § 1. Понятие одновременности
221
гласованности были перепутаны с привычками, выработавшимися у мышления, — тенденция, которую мы все признаем препятствием прогрессу.
