Альберт Эйнштейн и теория гравитации - Куранский Е.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, специальная теория относительности отличается от классической механики не только постулатом относительности, но и в основном постулатом постоянства скорости света в пустоте, из; которого при объединении его со специальным принципом относительности известным образом вытекают относительность одновременности, преобразование Лоренца и связанные с последним законы, касающиеся поведения движущихся твердых тел и часов.
Хотя теория пространства и времени и испытала под влиянием специальной теории относительности весьма глубокое изменение, однако один важный пункт остался незатронутым. Согласно специальной теории относительности, высказывания геометрии имеют значение законов, касающихся возможных относительных положений (покоящихся) твердых тел, а общие положения кинематики — значение законов, описывающих поведение измерительных приборов и часов. При этом двум выбранным материальным точкам покоящегося (твердого) тела всегда соответствует некоторый отрезок вполне определенной длины независимо как от положения и ориентации тела, так и от времени. Двум отмеченным показаниям стрелки часов, покоящихся относительно некоторой (допустимой) координатной системы, всегда соответствует интервал времени определенной величины независимо от места и времени. Вскоре мы увидим, что общая теория относительности не может придерживаться этого простого физического толкования пространства и времени. 148 А. Эйнштейн
§ 2. ОБ ОСНОВАНИЯХ, КОТОРЫЕ ПОДСКАЗЫВАЮТ РАСШИРЕНИЕ ПОСТУЛАТА ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Классической механике и в неменьшей степени специальной теории относительности присущ некоторый теоретико-познавательный недостаток, который, пожалуй, впервые был ясно отмечен Э. Махом. Мы поясним его на следующем примере. Пусть два жидких тела одинаковой величины и состава свободно парят в пространстве на таком большом расстоянии друг от друга (и от всех прочих масс), что должны приниматься во внимание только те гравитационные силы, с которыми действуют друг на друга части одного и того же тела. Пусть расстояние между этими телами остается неизменным. Пусть также не происходит перемещения одной относительно другой частей одного и того же тела. Но пусть каждая масса, рассматриваемая наблюдателем, покоящимся относительно другой массы, вращается вокруг линии, соединяющей массы, с постоянной угловой скоростью (это относительное движение обеих масс всегда можно установить). Теперь представим себе, что поверхности обоих тел (S1 и S2) измерены с помощью масштабов (покоящихся относительно этих тел); пусть в результате измерения оказалось, что поверхность S1 представляет собой сферу, а поверхность S2 — эллипсоид вращения.
Теперь возникает вопрос: по какой причине тела S1 и S2 ведут себя по-разному? Ответ на этот вопрос может быть только тогда признан удовлетворительным х) с теоретико-познавательной точки зрения, когда обстоятельство, указанное в качестве причины, является наблюдаемым опытным фактом; ибо принцип причинности только тогда имеет смысл суждения о явлениях в мире опыта, когда в качестве причин и следствий в конечном итоге оказываются лишь наблюдаемые факты.
Механика Ньютона не дает удовлетворительного ответа на этот вопрос. Она говорит следующее. Законы механики справедливы для пространства R11 относительно которого тело S1 находится в покое, но несправедливы для пространства R21 относительно которого находится в покое тело S2. Однако галилеево пространство R1 (и движение по отношению к нему), которое при этом вводится, является фиктивной причиной, а не наблюдаемым фактом. Таким образом, ясно, что механика Ньютона в рассматриваемом случае удовлетворяет требованию причинности не по сущест-іву, но лишь кажущимся образом, возлагая ответственность за наблюдаемое различное поведение тел S1 и S2 на фиктивную причину — пространство R1.
1J Удовлетворительный с теоретико-познавательной точки зрения ответ щожет, конечно, еще оказаться физически неверным в том случае, когда он не согласуется с другими опытными данными. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 149-
Удовлетворительным ответом на поставленный выше вопрос может быть только следующий: физическая система, состоящая из тел S1 и S2, сама по себе не дает возможности указать причину, с помощью которой можно было бы объяснить различное поведение тел S1 и S2. Причина должна, следовательно, лежать вне этой системы. Отсюда следует вывод, что общие законы движения, которые, в частности, определяют форму тел S1 и S2, должны быть таковы, чтобы механические свойства тел S1 и S2 в значительной степени обусловливались отдаленными массами, которые мы не включили в рассматриваемую систему. Эти отдаленные массы (и их относительные движения по отношению к рассматриваемым телам) должны тогда рассматриваться как носители принципиально наблюдаемых причин различного поведения рассматриваемых тел S1 и S2; они становятся на место фиктивной причины R1. И» всех мыслимых пространств R1, R2 и т. д., движущихся любым образом относительно друг друга, ни одному из них априори не должно отдаваться предпочтение, если только мы хотим устранить указанный теоретико-познавательный недостаток. Законы физики должцы быть составлены так, чтобы они были справедливы для произвольно движущихся координатных систем. Таким образому мы приходим к расширению постулата относительности.
