Теория относительности - Эддингтон А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Мы занимались построением, мира — такого мира, который бы подчинялся тем же законам, как и действительный мир вокруг нас. Важнейшая часть проблемы распадается на два раздела: строительный материал и процесс построения.
Строительный материал. Работа с избранным материалов, уже имеющим все свойства, которыми должна обладать законченная постройка, доставила бы строителю мало удовлетворения. Наше желание, напротив, заключается в том, чтобы достигнуть цели, используя сырой материал. В игре в построение мира мы теряем очко каждый раз, когда нам приходится требовать необычного материала, специально приготовленного для носіа-вленной цели. Рассматривая наиболее общий вид структуры соотношений, который мы были в состоянии себе представить — конечно, в предположении, что речь идет именно о структуре, мы нашли, что в нашем распоряжении в качестве строительного материала всегда имеется ннтензор *<? , состоящий из симметричной и антисимметричной частей и F5 причем последняя представляет собой внхрь некоторого вектора (97. 98). Это все, что нам нужно для не исключенной выше области физики.
Процесс пост} о. пил. Здесь по самой природе вещей мы нснз-
103. Заключение
443
бежно выходим на момент за пределы физики. Мир, который нам нужно построить из сырого материала, есть мир восприятия, и поэтому процесс построения должен зависеть от природы воспринимающего. С помощью величин *G можно построить много различных вещей, но они появляются в воспринимаемом мире только в том случае, если воспринимающий ими интересуется. Мы не можем исключить из рассмотрения вопрос о том, какого типа вещи могут возбуждать интерес у воспринимающего их. Процесс построения математической теории должен итти в ногу с тем процессом, посредством которого дух познающего наполняет жизнью определенные избранные структурные свойства мира. Мы нашли основания для предположения, что эта творческая деятельность духа в основном протекает параллельно мате • матическому процессу гамильтонова дифференцирования некоторого инварианта (64).
В некотором смысле дедуктивная теория враждебно противостоит экспериментальной физике. Последняя стремится решающими опытами определить природу важнейших вещей; теория же, наоборот, стремится свести к минимуму достигнутые таким образом успехи, показывая, в каких широких пределах природа чегаей совместима со всеми экспериментальными результатами. Мы убедились в этом на примере попытки установить, каков должен быть тот инвариант, гамильтоново дифференцирование которого приводит к важнейшим величинам физики. Определение этого инварианта чрезвычайно важно, потому что от него зависит форма закона тяготения и выражения для массы, энергии, импульса и других основных величин. Решение этого вопроса невидимому невозможно без обращения к несколько сомнительному принципу простоты. С этим был связан явный пробел в наших рассуждениях, заключающийся в том, что мы оказались ие в состоянии исключить более определенным образом различные возможные альтернативы (62). Ho можно ли вообще надеяться на такой успех дедуктивной теории, когда все необходимые следствия вытекали бы непосредственно из нее, не требуя произвольного выбора определенного инварианта0
Мы показали, что физические величины, получающиеся при гамильтоновом дифференцировании, должны в силу математических тождеств обладать определенными свойствами. Если не принимать во внимание антисимметричную часть F1^ интензора,
Геометрия мира
то они обладают свойством сохранения иди постоянства; имелно таким образом и получаются масса, энергия и импульс (61). Если же принять во внимание также и F , то эти механические явления видоизменяются таким образом, что влияние F оказывается аналогичным действию электрической или магнитной силы, действующих, соответственно, на заряд или ток (100). Таким образом, мы установили роль, которую играет F^i в этих явлениях.
Все пространственио-временнйе соотношения заключены в ин-инварианте "Giii dxdxвыражающем абсолютное соотношение (интервал) между двумя точками с разностями координат dx (97). Для того чтобы понять, каким образом эта величина выражает пространственно-временные соотношения, мы должны были изучить принцииы измерения пространства и времени с помощью материальных и оптических приборов (95). Мы показали, что измерения основаны на соблюдении некоторых условий, вводящих в измеряемое пространство изотропию и однородность, который первоначально в изучаемой структуре соотношений ничего не соответствует. Эта изотропия и ©днородность находят себе точное выражение в законе тяготения Эйнштейна (66).
Переход от пространственно-временного соотношения интервала к пространству н времени в отдельности, как к сетке отсчетов локализации в мире, выполняется посредством выбора таких координат, чтобы квадратичная форма *G dx d$4 распалась на сумму четырех квадратов (4). То обстоятельство, что знак одного из этих квадратов противоположен знаку трех остальных, представляет собой особое свойство мира, которое мы должны были оставить без объяснения. Выделенная таким образом координата называется временем. Так как это распадение на четыре квадрата может быть произведено многими способами, то пространственно-временная система отсчета необходимо оказывается неопределенной, и мы сразу получаем преобразование Лоренца, связывающее отсчеты пространства и времени различных наблюдателей (5). Так возникает специальная теория относительности. 'Дальнейшее следствие заключается в том, что существует определенная абсолютная скорость (6) и что возмущения тензора Flv (электромагнитные волны) распространяются в пустоте с этой скоростью (74). Распадение на четыре квадрата, вообще говоря, возможно только в бесконечно малой области, так что дли всего мира не существует такой координатной системы, в котооой можио было бы
