Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
вещества. Вещество взаимодействует с эфиром только потому, что оно
является носителем электрических зарядов, движения которых порождают
электромагнитные процессы в эфире и влияют на них.
В том, что в теории Лоренца (теории неподвижного светового эфира)
содержится значительная доля истины, никто из физиков не сомневался. Но
одна сторона этой теории не могла не вызвать недоверия среди физиков.
Поясним это ниже.
Давний опыт, не имеющий пока исключений, показывает, что физические
явления зависят только от движений тел относительно друг друга, т. е. что
с физической точки зрения абсолютного движения не существует. Уточним это
высказывание о характере физического опыта. Там, где в физике играют роль
пространственные соотношения, они всегда означают указание положения
какого-нибудь предмета или признака по отношению к некоторому твердому
телу. Мы описываем положение предмета по отношению- к стеклянной трубке,
к деревянной подставке, к стенам комнаты, к поверхности Земли и т. д. В
теории место этого твердого тела занимает система координат. Она мыслится
как воображаемая жесткая система, которую надо заменять реальным твердым
телом во всех случаях, когда необходимо проверить правильность
теоретического результата, содержащего высказывания о пространстве. Таким
образом, система координат означает для физика некоторое реальное твердое
тело, к которому следует относить явления, подлежащие изучению .
, (Скорость света в пустоте)
1 пак известно, п - -тт, г1- .
' (Скорость света в среде)
412
33
Теория относительности
Возьмем теперь какой-нибудь простой закон природы, содержащий
высказывания о пространстве, например известный закон инерции Галилея:
материальная точка, на которую внешние силы не действуют, движется
равномерно и прямолинейно. Ясно, что этот закон не должен выполняться,
если рассматривать движение в произвольно движущейся (например во
вращающейся как угодно) системе координат. Поэтому основной закон Галилея
следует формулировать так: можно выбрать систему координат К, движущуюся
таким образом, что по отношению к ней всякая материальная точка, на
которую не действуют никакие силы, движется прямолинейно и равномерно.
Этот закон, конечно, выполняется и для всех других систем координат,
покоящихся относительно #.
Если бы фундаментальный закон Галилея не выполнялся ни для одной системы
координат, движущейся относительно #, то движение системы # оказалось бы
выделенным из всех других движений. Это движение мы могли бы тогда
считать абсолютным покоем. Однако простое рассуждение показывает, что
основной закон Галилея выполняется для каждой материальной точки, на
которую не действует сила не только в системе #, но и во всякой системе
координат#', движущейся равномерно и прямолинейно относительно #. Законы
механики выполняются относительно таких систем #' совершенно так же, как
и относительно системы#. Существует множество равномерно движущихся
относительно друг друга систем координат, строго равноправных с точки
зрения законов механики. Это равноправие равномерно движущихся
относительно друг друга систем координат К и #', однако, не
ограничивается механикой. Как показывает опыт, оно является всеобщим.
Постулат о равноправии всех таких систем#, #', в которых не существует
состояний дв ижения, предпочтительных по сравнению с другими, мы будем
называть "специальным принципом относительности".
Теория Лоренца вызывает недоверие именно потому, что она, по-видимому,
противоречит принципу относительности. Это показывает следующее
рассуждение. Согласно теории Лоренца, движение вещества не сопровождается
движением светового эфира. Напротив, все части эфира находятся в
относительном покое. Если мы выберем систему координат#, покоящуюся
относительно эфира, то эта система координат окажется выделенной из всех
других систем координат #', движущихся относительно #. Таким образом,
теория не удовлетворяет принципу относительности. Это рассмотрение можно
провести и не обращаясь к понятию светового эфира. По теории Лоренца
существует такая система координат #, относительно которой всякий луч
света распространяется в пустоте с определенной постоянной скоростью с.
Если мы будем относить этот световой луч к движущейся относительно # -
например, в направлении распро-
413
Теория относительности
1915 г.
странения света - системе координат К', то, очевидно, мы обязаны
предполагать, что рассматриваемый луч света относительно К'
распространяется с какой-то другой скоростью. Таким образом - в
противоречии с принципом относительности - пришлось бы заключить, что
система координат К является предпочтительной по сравнению со всеми
движущимися относительно нее системами координат К'.
Фундаментальное утверждение теории Лоренца о том, что всякий луч света в
пустоте (по крайней мере относительно одной определенной системы
координат К) всегда распространяется с определенной постоянной скоростью
с, мы будем называть принципом постоянства скорости света. Указанная выше
