Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
способом можно прийти к наиболее естественным, с моей точки зрения,
гипотезам, должны в первую очередь показать следующие соображения.
Когда мы говорим о массе тела, то связываем с ней два понятия, логически
совершенно независимых. Мы понимаем под массой, во-первых, некую
постоянную, измеряющую сопротивление тела ускорению ("инертная масса"), а
во-вторых,- другую постоянную, определяющую величину силы, испытываемой
телом в поле тяжести ("тяжелая масса"). Вовсе неочевидно заранее, что
инертная масса и тяжелая масса тела должны совпа-
388
30
К проблеме относительности
дать; мы лишь привыкли предполагать, что такое совпадение существует.
Убеждение в этом основано на опытных фактах, что ускорение различных тел
в поле тяжести не зависит от строения этих тел. Этвеш показал, что
инертная и тяжелая массы совпадают во всяком случае с очень большой
точностью; его опыты с крутильными весами1 показали, что относительное
отличие обеих масс не больше 1(П8.
При радиоактивных процессах освобождаются громадные количества энергии в
виде тепла, передаваемого окружающей среде. Следовательно, возникающие
при реакции продукты распада обладают, в соответствии с изложенным выше
результатом, меньшей инертной массой, чем вещество, существовавшее до
радиоактивного распада. Относительное изменение инертной массы в таких
реакциях с известным выделением тепла по порядку величины составляет 10-
4. Если бы вместе с инертной массой системы не происходило изменение
тяжелой массы, то инертная масса разных элементов отличалась бы от
тяжелой массы намного больше, чем допускается опытами Этвеша. На это
важное обстоятельство впервые обратил внимание Ланжевен.
Из сказанного с большой вероятностью следует, что инертная и тяжелая
массы замкнутых (покоящихся) систем совпадают; я полагаю, что при
современном состоянии эксперимента мы обязаны предполагать это
совпадение. Тем самым мы пришли к одному из важнейших физических
требований, которое, с моей точки зрения, следует предъявлять к теории
тяготения.
Это требование налагает на теории тяготения существенные ограничения, что
особенно проявляется при объединении его с принципом инерции энергии.
Всякой энергии соответствует инертная масса, а всякой инертной массе
соответствует тяжелая масса; поэтому тяжелая масса замкнутой системы
должна определяться энергией системы. В энергию замкнутой системы входит
также энергия ее гравитационного поля; следовательно, этот последний вид
энергии должен сам давать вклад не только в инертную, но и в тяжелую
массу системы.
Рассмотрим теории тяготения Абрагама и Ми. Теория Абрагама противоречит
принципу относительности; теория Ми не удовлетворяет требованию равенства
инертной и тяжелой массы замкнутой системы. Согласно теории Ми, при
нагревании тела возрастает, в соответствии с приростом
1 Идея опыта Этвеша состоит в следующем. На тело, находящееся на
поверхности
Земли, действуют как сила земного тяготения, так и центробежная сила.
Дей-
ствие первой силы определяется тяжелой, а действие второй - инертной
массой
тела. Если бы эти две массы не совпадали, то направление результирующей
двух сил (кажущейся тяжести) зависело бы от материала тела. Своими
опытами
с крутильными весами Этвеш доказал с большой точностью отсутствие такой
зависимости.
380
К проблеме относительности
1914 г.
энергии, инертная, а не тяжелая масса тела; последняя в случае газа с
повышающейся температурой может даже уменьшаться 2.
Напротив, недавно выдвинутая теория тяготения Нордстрема удовлетворяет
как принципу относительности, так и требованию инерции энергии замкнутой
системы с одним ограничением, которое будет указано далее.
Противоположное утверждение Абрагама в его статье, опубликованной в этом
журнале, неправильно. Вообще я считаю, что против теории Нордстрема
нельзя почерпнуть из опыта какое-нибудь основательное возражение.
Согласно теории Нордстрема, принцип инерции энергии покоящейся замкнутой
системы выполняется статистически. Тяжелая масса замкнутой (покоящейся
как целое) системы в общем случае является осциллирующей величиной,
среднее по времени значение которой определяется полной энергией.
Осцилляторный характер массы приводит к тому, что подобная система должна
излучать продольные гравитационные волны. Однако предсказываемое теорией
значение потерь энергии при этом столь мало, что они должны ускользать от
нашего наблюдения.
В результате самого тщательного изучения теории Нордстрема приходится
признать, что эта теория с точки зрения опыта обеспечивает безупречное
включение тяготения в схему теории относительности (в узком смысле). И
если я все-таки полагаю, что мы не можем удовлетвориться этим решением,
то это мнение основано на более общих теоретических соображениях, о
которых речь будет идти дальше.
II. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ В ШИРОКОМ СМЫСЛЕ
Классическая механика, как и только что кратко рассмотренная теория
относительности в узком смысле, страдает фундаментальным недостатком,
