Работы Коперника, Галилея, Кеплера, Декарта, Ньютона и многих других естествоиспытателей привели к открытию основных законов природы, в том числе закона тяготения и законов оптики, а в дальнейшем и к созданию таких теорий, как теория квантов, специальная и общая теории относительности. Специальная и общая теории относительности (СТО и ОТО) в современном виде являются результатом теоретических и экспериментальных исследований, по меньшей мере, за три столетия.
Рассматривать время как четвертую координату предложил еще Лагранж в 1813 году [2]. В 1885 году появилась статья [3], в которой время рассматривается как четвертая координата и вводятся понятия "времени-пространства" и "временной линии". Фойгт в 1887 году доказал, что существует преобразование координат [4], при котором дифференциальные уравнения, описывающие распространение света, сохраняют свой вид. Затем, в 1892-:-1895 годах,
подобные преобразования появились в работах Лорентца. В 1901 году венгерский ученый Палаги выдвигает идею единства пространства и времени [6], при этом время рассматривает как четвертую (мнимую) координату пространства — "текущего пространства".В 1748 году М. В. Ломоносов высказал гипотезу, что всю вселенную наполняет некая "тяготительная" материя: она находится в постоянном движении, взаимодействие этой материи с телами и вызывает эффект тяготения. В 1782 году немецкий физик Г. Лесаж подробно развил теорию механизма тяготения, подобную высказанной Ломоносовым. По предположению Лесажа всю вселенную заполняют очень малых размеров ”ультра-мировые" частицы, летящие хаотически во всех направлениях с огромными скоростями [5].
К гипотезам Ломоносова и Лесажа обратились снова в 70-х годах ХIХ века; подобные исследования продолжились и в ХХ в. Одной из таких работ, использующих теорию истечения, является работа К. П. Станюковича "Взаимодействие двух тел "излучающих потоки газа" [44].
Работы Максвелла, Майкельсона, Герца, Лорентца [1], Пуанкаре ("Об измерении времени", 1898 г., "О динамике электрона", 1904 г., "О динамике электрона", 1906 г., "Динамика электрона, 1908 г.) [1, 5], Эйнштейна (1905 г.) [1], Ритца (1908 г.) [30], Минковского (1908 г.) [1] практически становятся завершением частной теории относительности.
И наконец, работы Лорентца, Пуанкаре, Эйнштейна, Минковского, Фридмана [46] и многих, многих исследователей - математиков, физиков, философов - привели к созданию теории, обобщающей теорию тяготения Ньютона и СТО, к общей теории относительности [45].
Из многих опытов, которые были проведены до завершения СТО, основополагающая роль отводится опытам Физо (1851 г.) [42], Майкельсона (1881 г., 1887 г.) [7] по измерению скорости света в движущихся средах и опытам Кауфмана (1900-:-1906 г. г.) с быстродвижущимися электронами [8]. Изучение космических лучей привело к открытию мезона [9]. Возрастание массы движущегося заряда и увеличение времени жизни движущейся нестабильной частицы являются основными экспериментальными фактами, которые принято считать подтверждением принципов частной теорию относительности.
Радикальные защитники теорий (СТО и ОТО), как это нередко бывало в истории развития знания, не признают другие гипотезы, даже обвиняют в косности тех, кто не приемлет философские положения, господствующих в данный момент теорий [17, 55, 56]. Не следует забывать, что частная теория относительности создавалась с придания реального физического смысла временной координате и уточнения физического смысла пространственных координат с помощью указания определенного способа измерения. Эйнштейн говорит, что "указание отдельных координат связывается со вполне определенным экспериментом, относящимся к измерению положения твердых тел" [49]. В ОТО Эйнштейн уже отказывается от придания координатам физического смысла и признания равноправности произвольных систем координат: "Постулат относительности в его наиболее общей форме, которая лишает пространственно-временные координаты физического смысла, приводит с железной необходимостью к вполне определенной теории тяготения..." [50] (здесь просматривается конвенциалистcкий подход, который он критиковал в работах А. Пуанкаре).
Итак, СТО построена на уточнении конкретного физического смысла координат сопоставлением с определенной процедурой измерения, а ОТО - с отказом от физического смысла координат и от сопоставления их с какой-либо процедурой измерения. По словам Пуанкаре, физика не может обойтись без математики, представляющей физике единственный язык, на котором она может говорить, однако не следует забывать принципиальную важность таких компонентов физической теории, как физический смысл и физическое значение, отличающихся от их математических смысла и значения. Понятия физической теории имеют определенный эмпирический статус и поэтому имеют возможность изменяться при уточнении смысла этого статуса, что не требуется для математической модели [35, 48].
Считается, что частная теория относительности в настоящее время едва ли нуждается в каких-либо дополнительных обоснованиях. Но тем не менее, анализы результатов и опыты по проверке первого и второго постулатов продолжаются.
В 1953 году к выводам Де Ситтера [10], считающимися одним из подтверждений второго постулата, вернулись Муун и Спенсер [11]. Они показали, что при некоторых предположениях о радиусе кривизны пространства результаты обработки наблюдений закономерностей движения двойных звезд не позволяют утверждать, что скорость света не зависит от скорости источника излучения. В статьях [12] и [13] проведен анализ ряда экспериментальных работ, посвященных подтверждению первого и второго постулатов и следствий, вытекающих из них: это опыты Майораны [14], Бонч-Бруевича и Молчанова [15], Кантора [16] и многие другие.
"Наступил момент, - заявляет Эренфест (рассуждая о вечных двигателях первого и второго рода) - после которого уже считается признаком недостаточной образованности предпринимать подобные конструкции с серьезным ожиданием успеха. Но человеческая изобретательность продолжала ощущать эти два принципа как парадоксальное ограничение своей деятельности..." [17]. Подобное можно сказать и о втором постулате частной теории относительности.
Этим, вероятно, и был вызван немалый интерес к работе Кантора [13, 16]. Однако работы по проверке результатов этого опыта показали ошибочность выводов Кантора [18 -:- 25].
В научной среде с момента публикации работы Эйнштейна [1] и по сей день нет единства в объяснении выводов из частной теории относительности [26 -:- 35]. Рассмотрим статью Голдберга "Электронная теория Лорентца и теория относительности Эйнштейна" [26]. "Эйнштейн предложил свою теорию в качестве инструмента познания, иными словами, в качестве анализа того, как проводить измерения. Лорентц же с самого начала рассматривал ее как динамическую теорию. Примером этого различного подхода может служить его интерпретация сокращения длин, которое Эйнштейн получил как иллюзию измерения," - заявляет Голдберг. "Для Лорентца "сжатие" электрона было, фундаментальным предположением, тогда как для Эйнштейна оно, подобно всем другим “лорентцовым сокращениям", являлось иллюзией, порожденной процессом измерения. ... хотя уравнения преобразования Лорентца фигурируют в обеих теориях, эти уравнения в них имеют различный смысл. Согласно первой из них "лорентцово
сокращение" первично, оно имеет реальное явление, объяснимое через взаимодействие молекул. Согласно же теории Эйнштейна "лорентцово сокращение" есть артефакт, иллюзорный результат измерения, связанный с тем, что наблюдатели в различных системах отсчета не договорились о том, как проводить измерения". Таким образом, Голдберг показывает, что "... Эйнштейн создал теорию измерения ...".Следует также упомянуть об отношении Лорентца и Эйнштейна к скорости света С. "Лорентц говорит: "То, что скорость света С
отражает особое свойство, которое не меняется при преобразованиях теории относительности, разумеется, связано с тем, что С входит в формулу преобразования" [27]. Сравните это замечание с указанием Эйнштейна на то, что "инвариантность скорости света с необходимостью обусловлена процессом правильной синхронизации часов, для осуществления которой необходимо, чтобы скорость света была одной и той же по всем направлениям" [26]. Интуиция или что-то другое не позволили Лорентцу полностью принять теорию Эйнштейна. Лорентц "... лелеял мечту о том, чтобы сделать физику "прозрачной" с помощью теории, основывающейся на одной- единственной совокупности посылок" [26].В книге Шмутцера "Теория относительности - современное представление" [28] говорится: "Сейчас мы познакомимся с явлением релятивистского сокращения длины, причина которого кроется в четырехмерности пространства- времени. В отличие от гипотезы Фитцджеральда- Лорентца речь здесь идет не о деформации материала, а о кинематическом пространственно-временном эффекте, возникающем при проецировании четырехмерного пространства- времени на трехмерное пространство". Далее следует: " ... интервал между сигналами для наблюдателя, движущегося относительно источника сигнала, увеличивается. Это и называется замедлением времени". В качестве критики высказываний Шмутцера здесь кстати упомянуть о неполной тождественности физического и математического смысла [48].
Вспомним также высказывания Вина и Пенлеве: "Теория относительности есть не что иное, как математическая система теоретической физики" и "Я полагаю, что от этого учения останется много формул, которые без труда будут включены в классическую науку. Но принципы или научно- философские следствия... не сохранятся" [29].
В 1908 году с теорией электромагнитных явлений в движущихся телах выступил В. Ритц [30], в которой он отрицательно отнесся к теории Эйнштейна, хотя Эйнштейн исходил из теории истечения как и он сам, но Ритца также не удовлетворяла постановка вопроса и Лорентцем. В теории Ритца нет эфира и электромагнитные возмущения существуют в пространстве, не являясь возмущением эфира. Они распространяются со скоростью, равной электродинамической постоянной С, но не относительно эфира, как у Лорентца, и не относительно любой инерциальной системы отсчета,
как у Эйнштейна, а относительно источника этих возмущений.Нельзя пройти мимо работ Террела [32], Пенроуза [33], Вайскопфа [34]. "Я хотел бы обратить внимание физиков на статью Террела, - говорит Вайскопф, - где он кладет конец старому предрассудку, которого все мы практически придерживались. Мы все считали, что согласно специальной теории относительности движущееся тело представляется сокращенным в направлении движения...". Далее он говорит: "Картина, получаемая от движущегося тела, рассматриваемого под углом q , та же самая, что видна в системе, в которой тело находится в покое, но рассматривается под углом q '. Следовательно, мы видим неискаженную картину движущегося тела, в которой тело кажется повернутым на угол (q
' - q ). Сферическое тело по-прежнему кажется сферой... Конечно, сокращение Лорентца остается, но оно точно компенсируется расширением картины, вызванным конечной скоростью распространения света". В заключение статьи Вайскопф заявляет: "Эти простые и важные факты относительно релятивистского вида тел не были замечены в течение 55 лет, пока их не обнаружил Террел".Вспомним также работу А. Зоммерфельда 1904 года, в которой вычислялось излучение заряда, движущегося в вакууме со скоростью, большей скорости света. Но после опубликования теории относительности, эта работа Зоммерфельда была забыта. Франку и Тамму она стала известной после завершения их работы по излучению Вавилова-Черенкова. Вспомним высказывания И. Е. Тамма: "Вы видите, что механизм этого излучения чрезвычайно прост. Само это явление могло быть легко предсказано на основе классической электродинамики за много десятилетий до того, как оно было фактически обнаружено. Почему же это открытие столь запоздало? Мне кажется, что мы имеем здесь дело с поучительным примером отнюдь не редкой в развитии науки ситуации, когда научный прогресс тормозится некритическим применением правильных физических принципов к явлениям, выходящим за пределы применимости этих принципов ..." [52].
Главная Список все работ Содержание word_zip