Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
сравнить с опытом. Для планеты Юпитер ожидаемое смещение достигает
примерно 1/100, указанного значения. Было бы крайне желательным, чтобы
астрономы заинтересовались поставленным здесь вопросом даже и в том
случае, если бы предыдущие рассуждения казались недостаточно
обоснованными или фантастическими. В самом деле, независимо от всякой
теории, возникает вопрос: можно ли вообще современными средствами
установить влияние гравитационных полей на распространение света.
Поступила 21 июня 1911 г.
В статьях 8, 14, 17- 19 Эйнштейн анализирует возможность включения
гравитационного поля в специальную энергию относительности.
В статье 8 выясняется влияние гравитационного поля на ход часов. В статье
14 впервые формулируется принцип эквивалентности для постоянного
однородного гравитационного поля и равномерно ускоренной системы
координат. Новым в этих рабо" тах явился отказ от постоянства скорости
света в присутствии гравитационного поля. Скорость света с принимается в
качестве функции, характеризующей гравитационное поле; это приводит к
выводу первой (неверной) формулы для отклонения луча света в поле Солнца.
Однако такой подход наталкивается на большие трудности (см. статью 18).
Возникает противоречие с принципом эквивалентности и с соотношением между
массой и энергией, которыми Эйнштейн не хочет жертвовать.
Хотя в статье 19 Эйнштейн описывает положение в пессимистических тонах,
уже-через год, в 1913 г., он публикует статью (вместе с Гроссманом), в
которой излагаются идеи общего принципа относительности. ч
i5
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ *
Одним из устоев, на котором покоится теория, известная под названием
"теории относительности", является так называемый принцип
относительности. Сейчас я постараюсь объяснить, что следует понимать под
принципом относительности. Представим себе двух физиков, каждый из
которых имеет свою лабораторию, оборудованную всеми необходимыми
приборами. Предположим, что лаборатория первого физика расположена где-
нибудь в поле, а лаборатория второго - в железнодорожном вагоне,
движущемся с постоянной скоростью в одном направлении. Принцип
относительности утверждает следующее: если эти два физика, применяя все
свои приборы, будут изучать законы природы,- первый в своей неподвижной
лаборатории, а второй в лаборатории, движущейся по железной дороге,- то
они откроют тождественные законы природы, при условии, что вагон движется
равномерно и без тряски. В несколько болен абстрактной форме можно
сказать: согласно принципу относительности законы природы не зависят от
движения системы отсчета.
Остановимся теперь на роли, которую играет принцип относительности в
классической механике. Эта механика основана в первую очередь на принципе
Галилея, в соответствии с которым тело, не подвергающееся действию других
тел, движется прямолинейно и равномерно. Если этот принцип выполняется в
одной из названных выше лабораторий, то он будет выполняться и в другой.
В этом можно убедиться непосредственно на опыте; но к такому же
заключению можно прийти на основании уравнений механики Ньютона,
преобразуя эти уравнения к системе отсчета, равномерно движущейся
относительно первоначальной системы.
До сих пор я говорил о лабораториях. Однако в математической физике
явления обычно относят не к какой-то определенной лаборатории, а к
некоторой системе координат. При этом существенно следующее: если
* Die Relativitatstheorie. Naturforsch. Gesellschaft,
Vierteljahresschrift, Zurich, Jahrg., 1911, 56, 1 -14. (Доклад на
заседании Общества естествоиспытателей в Цюрихе 16 января 1911 г.)
175
Теория относительности
1911 г.
мы делаем какое-либо высказывание о положении точки, то всегда указываем
на совпадение этой точки с точкой некоторой другой системы тел. Например,
если в качестве такой материальной точки я возьму самого себя и скажу: "Я
нахожусь в этом месте в этом зале", то тем самым мое местоположение
совпадает с некоторой определенной точкой этого зала, точнее, я говорю о
таком совпадении. В математической физике это делается с помощью трех
чисел, так называемых координат, указывающих, с какими точками системы
жестко скрепленных тел, которая называется координатной системой,
совпадает точка, положение которой рассматривается.
Это и есть наиболее общие сведения о принципе относительности. Если бы
физику XVIII или первой половины XIX столетия задать вопрос, существуют
ли у него какие-нибудь сомнения в этом принципе, то он со всей
решительностью ответил бы: нет. У него не было оснований сомневаться в
этом принципе, поскольку в те времена царило убеждение, что все
происходящее в природе можно объяснить законами классической механики.
Теперь я расскажу о том, как опыт заставил физиков выдвинуть физические
теории, противоречившие принципу относительности. Для этого нам придется
кратко обрисовать с точки зрения принципа относительности развитие оптики
и электродинамики в течение последних десятилетий.
Свет, как и звуковые волны, способен к интерференции и дифракции, так что
