Теория относительности - Паули В.
ISBN 5-02-014346-4
Скачать (прямая ссылка):
Принятия принципа относительности еще недостаточно для того, чтобы сделать выбод о ковариантности законов природы относительно преобразований Лоренца. Так, классическая механика вполне согласуется с принципом относительности, хотя преобразования Лоренца неприменимы к ее уравнениям. Лоренц и Пуанкаре, как мы видели выше, положили в основу своего рассмотрения уравпения Максвелла. С другой стороны, абсолютно необходимо настаивать на том, что такое фундаментальное утверждение как принцип ковариантности должно выводиться по возможности из самых простых ОСНОВНЫХ положений. Эйнштейн показал, и в этом его большая заслуга, что для этой цели достаточно принять только следующее электродинамическое положение: скорость
света не зависит от движения источника. Если источник света точечный, то во всех случаях фронтом волны является сфера с покоящимся центром. Это положение мы будем, как принято, коротко называть положением о «постоянстве скорости света», хотя такое название может дать повод к недоразумениям. Об универсальном постоянстве скорости света в пустоте не может быть речи уже потому, что скорость света постоянна только в галилеевых системах отсчета. Независимость же скорости света от движения источника сохраняется и в общей теории относительности. Положение о независимости скорости света от движения источника оказывается также истинным ядром старого понимания эфира. (О равенстве числового значения скорости света во всех галилеевых системах см. § 5.)
Как будет показано в следующем параграфе, принятие принципа относительности и положения о постоянстве скорости света приводит к изменению старых понятий о времени. Поэтому Рдтц [24] и независимо от него
2*
20 гл. I. ОСНОВЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Толмен [25], Кунц [26] и Комсток . [27] подняли вопрос
о возможности, отказавшись от принципа постоянства скорости света и сохраняя только первый принцип, построить теорию, согласующуюся с опытом и в то же время не приводящую к таким радикальным изменениям. Ясно, что при этом необходимо отбросить не только существование эфира, но и уравнения Максвелла для пустоты, и, таким образом, вся электродинамика должна быть построена заново. Это было выполнено в форме систематической теории только Рптцем. Он сохранил уравнения
так что напряженности полей могут быть, как и в обыч-пой электродинамике, выражены через скалярный и векторный потенциалы:
в соответствии с предположением, что скорость света равна с лишь относительно источника, так же как скорость электромагнитного возмущения равна с лишь относительно электрона, его вызывающего. Теории, в которых делается подобное предположение, мы будем именовать коротко теориями истечения. Так как принцип относительности в них удовлетворяется сам собой, все они объясняют результат опыта Майкельсона. Необходимо,
rot E + -і- H = 0; div H = 0,
I ‘
E = — grad cp-----— A; H = rot A.
Уравнения обычной электродинамики
заменяются следующими:
§ 3. ПОСТУЛАТ ПОСТОЯНСТВА СКОРОСТИ СВЕТА
21
однако, выяснить, согласуются ли теории истечения со веема остальными оптическими явлениями.
Заметим прежде всего, что теории истечения ие согласуются с молекулярным объяснением преломления и отражения света, для которого существенно предположение об интерференции падающей волны со вторичными волнами, излучаемыми элементарными диполями среды. В самом деле, если, например, считать среду покоящейся, а источник света движущимся относительно нее, то согласно Ритцу волны, излучаемые диполями, имеют скорость (равную с), отличную от скорости падающей волны, а следовательно, интерференция между ними невозможна. Далее, теории истечения позволяют объяснить фундаментальный для оптики движущихся сред опыт Физо (ср. § 6) лишь с помощью искусственных дополнительных гипотез. Рассмотрим здесь более подробно предсказания теории истечения относительно эффекта Доплера. Простые соображения показывают, что частота света должна изменяться точно так же, как в теории эфира; длина волны, напротив, вследствие изменения скорости света должна оставаться такой же, как при неподвижном источнике*). Следовательно, нужно выяснить, что измеряется при обычном, астрономическом наблюдении доп-лер-эффекта: изменение частоты или изменение длины волны. Можно, пытаясь сохранить теории истечения, принять, что при наблюдениях с призменными приборами речь идет об измерении изменения частоты. При наблюдении с дифракционными решетками решить вопрос значительно труднее. Толмеи придерживается взгляда, что в данном случае речь идет о длине волны и, таким образом, теории истечения опровергаются; Стюарт [28], однако, придерживается противоположного мнения. Решение этого вопроса не моя^ет быть найдено просто потому, что само объяснение дифракции в теории истечения очень неясно. Предсказания различных теорий истечения об эффекте Доплера при отраягении света от движущегося зеркала расходятся между собой. Так, согласно Дж. Дж. Томсону [29] и Стюарту [28] двшкущееся зеркало в отношении скорости отраженного луча эквивалентно зеркальному изображению источника света; сот гласно Толмену оно действует как новый источник света, находящийся на его поверхности; наконец, согласно
