Д.Д. Томсон: Кн. для учащихся - Кудрявцев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Голландский ученый Хендрик Лоренц считал, что эфир неподвижен. В 1892 г., объясняя отрицательный результат опыта Майкельсона, он предположил, что тела, движущиеся
72 в эфире, сокращают свои размеры в направлении движения на
где Io — длина тела, покоящегося относительно эфира, v — скорость тела относительно эфира, с — скорость света. Так появилось знаменитое сокращение Лоренца. Отметим, что другие важные релятивистские эффекты были получены Томсоном еще в 1881 г.— это зависимость массы от скорости движения тел, предельное значение скорости света и связь массы и энергии. Продолжая развивать свои взгляды на оптические и электромагнитные явления в движущихся телах, Лоренц, по существу, . приблизился к утверждению принципа относительности для электромагнитных явлений. Как мы знаем, в механике такой принцип был введен Галилеем. Он гласил, что никакими механическими опытами невозможно установить, покоится данная система или движется равномерно и прямолинейно. Лоренц высказал предположение, что никакими мыслимыми опытами невозьдажно обнаружить относительное движение Земли и эфира. По существу, это есть обобщение принципа относительности в механике на электромагнитные явления. Однако у Галилея явления происходили одинаково в любой из систем, покоящихся или движущихся равномерно и прямолинейно, в то время как Лоренц признавал только неподвижную систему (неподвижный эфир).
Впервые принцип относительности для любых физических явлений был введен французским ученым Анри Пуанкаре (1854—1912). Он показал, что не только в неподвижной, но и в любой другой системе отсчета, движущейся равномерно и прямолинейно, законы физических явлений будут одинаковыми. Однако к такому заключению он пришел, исходя из представлений классической физики и гипотезы неподвижного эфира.
Принцип относительности стал фундаментом теории относительности, созданной Альбертом Эйнштейном (1879—1955). Но его теория потребовала коренной ломки представлений о пространстве и времени.
Еще Ньютон, формулируя свои законы механики, ввел понятия абсолютного пространства — пустого, неподвижного и однородного, являющегося «вместилищем всех тел», ц абсолютного времени, текущего равномерно, само по себе. Движение относительно абсолютного пространства считалось абсолютным. Позже физики заполнили пустое пространство Ньютона эфиром и искали абсолютное движение Земли относительно неподвижного эфира.
73 Итак, в основнЫк чертах представления Ньютона об абсолютном пространстве и времени не менялись в физике вплоть до Эйнштейна. Создатель теории относительности подверг критике ньютоновские понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. В его теории эти понятия относительны, размеры тел и промежутки времени зависят от скорости движения тел. Не осталось в теории Эйнштейна места и для эфира. Свою теорию Эйнштейн назвал специальной теорией относи-Альберт Эйнштейн тельности. Она относилась к инер-
циальным системам отсчета. Позже Эйнштейн разработал и общую теорию относительности, которая имела отношение и к системам отсчета, движущимся ускоренно.
В нашу задачу не входит рассмотрение основных положений теории относительности1. Нас интересует, как встретил Томсон появление этой теории.
В книге «Размышления и воспоминания» Томсон писал: «Результаты, возникающие из принципов относительности, были удивительны и объяснение их Эйнштейном было великолепным...» Он вспоминал, что теория относительности возбудила интерес к ней и ученых, и широкой публики. Лекции по этой теории собирали огромную аудиторию, книги мгновенно раскупались. В среде аристократов и церковников стало модным поговорить о теории относительности. Церковники считали, что эта теория имеет прямое отношение к религии, поскольку в ней было много таинственного. Они обращались к Томсону с просьбой сказать свое мнение о взаимоотношении теории относительности и религии. Томсон отвечал, что «эта теория ничего общего с религией не имеет». Сам он как физик восхищался мастерством Эйнштейна-математика, но считал его теорию не такой фундаментальной, как уравнения Максвелла, из которых можно получить все те конкретные результаты, которые были получены в теории Эйнштейна,— зависимость массы от скорости, связь массы и энергии, сокращение длины тел, замедление времени и т. д. Томсон считал, что у Эйнштейна «много говорится о пространстве и ни слова не
' Подробнее об истории создания теории относительности Эйнштейном см.: Спасский Б. И. Физика в ее развитии. M., Просвещение, 1979; Кудрявцев П. С. Курс истории физики. M., Просвещение, 1982.
74 говорится об эфире, хотя, по существу, пространство должно обладать качествами, которые мы приписываем эфиру».
До конца жизни Томсон верил в существование эфира и строил бесчисленные его модели. Он писал: «Эфир — не просто создание спекулятивного философа, он для нас так же необходим, как воздух, которым мы дышим. Мы должны помнить, что живем на Земле не за счет собственных источников энергии, мы ежеминутно зависим от того, что получаем от Солнцу, а дары Солнца доставляются нам эфиром».
