Пред.
Огл.
След.
Связь теории относительности с классической физикой состоит не только в достройке классической физики. Когда тела движутся медленно по сравнению со скоростью света, мы можем рассматривать скорость света как бесконечную. Тогда мы приходим к соотношениям старой, классической механики. Последняя оказывается приближенным описанием действительности. Теория относительности переходит в такую приближённую теорию, когда определённая величина — отношение скорости движущегося тела к скорости света — стремится к нулю, или, что тоже самое, отношение скорости света к скорости движущегося тела стремится к бесконечности. Подобное соотношение между двумя теориями и переход одной в другую, когда некоторый параметр стремится к нулю или к бесконечности, существовало в математике. Если на поверхности сферы начертить треугольник, то сумма его углов будет больше, чем два прямых угла, иначе говоря здесь будут царить соотношения неэвклидовой геометрии. Когда радиус сферы неограниченно растёт, эти соотношения неограниченно стремятся к эвклидовым, и мы можем сказать, что на поверхности сферы бесконечного радиуса неэвклидовая геометрия уступает место эвклидовой.
Но отсюда ещё не следует однозначная физическая теория, переходящая в иную при бесконечном значении некоторого параметра. В физике XIX века существовало несколько сходное, но всё же иное соотношение между теориями. В учении о движении молекул необратимые процессы появляются, когда число молекул становится достаточно большим, и законы необратимых процессов становятся всё более точными по мере увеличения этого числа. Но основная проблема в учении о теплоте и состоит в связи необратимых процессов в системах с небольшим числом молекул и необратимых процессов в больших статистических ансамблях. Уже это представление о различных теориях, законных, т. е. достаточно точно описывающих действительность, при различных масштабах явлений, ломает схемы Маха и Пуанкаре. Если макроскопические закономерности термодинамики наталкиваются на неожиданные, «удивительные» явления при переходе к молекулярным масштабах, то что остаётся от априорной, т. е. условной трактовки термодинамики? И что остаётся от представления о «чистом описании», если теория, служившая эталоном такого описания, — термодинамика, — переходит в теорию, где фигурируют непосредственно не наблюдаемые молекулы и их движения?
В учении о теплоте различие между макроскопической термодинамикой и механикой молекул не имеет парадоксального характера. Термодинамически законы надстраиваются на законах механики частиц и не колеблют их. Тот факт, что в больших ансамблях действуют статистические законы, не противоречит тому факту, что в мире отдельных молекул действуют законы ньютоновской механики.
В теории относительности появляется иная оценка классической механики. Дело не в том, что объяснение природы не может свестись к решению простых механических задач. Дело в том, что старые законы механики оказываются неточными, строго говоря — всегда неверными. Поэтому здесь уже нельзя говорить о двух равноправных взглядах на физические явления. Здесь речь идёт о выборе нового исходного образа картины мира. Вопрос идёт не о сводимости или несводимости сложных закономерностей к исходному, самому простому и элементарному закону, а о том, каков именно этот закон. Если он отличается от ранее известного «очевидного» закона, то парадоксальная ситуация не может быть устранена разделом сфер влияний. Вместо равноправных аспектов появляется их иерархия.
В теории относительности учёт конечной скорости света и неизменности этой величины во всех инерциальных системах представляет собой более глубокое, общее и точное воззрение. В теории относительности, подчеркнём это ещё раз, речь идёт о парадоксальности самых глубоких, точных и достоверных законов бытия. Мысль должна переработать не собственные апории, а то достоверное «чудо», которое лежит в основе «надличного» мира. Именно такое соотношение между теорий относительности и ньютоновской механикой позволяет дать обоснование последней, объясняя, почему при определённых значениях скорости движения тел наблюдения не противоречат ньютоновской механике. Тем самым все эксперименты и все данные практики, подтверждающие классическую механику Ньютона, становятся подтверждением механики Эйнштейна.
Ореол достоверности — именно он сделал теорию относительности самой удивительной теорией в истории физики. Впечатление, которое она оказала на широкие круги, объясняется прежде всего тем, что теория была непреложно достоверной и вместе с тем, казалась совершенно парадоксальной. Это и вызвало интерес, подчас мучительный и всегда жгучий.
Парадоксы Зенона независимо от их логического анализа всегда считались затруднением мысли, а не парадоксами бытия; ведь каждый понимал, что Ахиллес догонит черепаху. Парадоксы неэвклидовой геометрии стали парадоксами бытия только после теории относительности. Признание достоверной, объективной, реальной парадоксальности самого бытия были связаны с философскими концепциями Эйнштейна, работавшими на теорию относительности, т. е. стержневыми концепциями, перераставшими из личного мировоззрения в область идейных предпосылок теории относительности.
Для Эйнштейна восприятие парадоксальных явлений — доказательство объективной природы мира, аргумент против априорного происхождения сведений о мире. За восприятием находится объективная сущность вещей, она то и раскрывается всё больше и больше при последовательном столкновении логических конструкций с восприятиями и при вызванном этим столкновениями развитии конструкции. Классическая физика, достоверным образом описывающая мир, столкнулась с «удивительным», т. е. не укладывающимся в удивительную логическую конструкцию фактом постоянства скорости света в различных, двигающихся одна относительно другой системах. Привычная логическая конструкция охватывала и концепцию времени, текущего единым потоком во всём бесконечном пространстве, и ряд других фундаментальных основ классической картины мира. И вот Эйнштейн шаг за шагом создаёт новую универсальную конструкцию. Задача его в основном позитивная. Негативная сторона дела, т. е. разрушение старой картины мира сводится к тому, что эта старая картина мира трактуется как менее точное по сравнение с новой приближение к действительности. Каждая из таких картин ограничена определёнными условиями, каждая может столкнутся и с течением времени столкнётся с «удивительным» и путём «бегства от удивительного» перейдёт в более общую и точную картину мира.
Лоренц пытался сохранить существование эфира и отнесённого к нему абсолютного движения, несмотря на результаты опыта Майкельсона. Он хотел объяснить наблюдаемую в интерферометре независимость скорости света от движения Земли, предположив, что все тела при движении относительно эфира сокращаются в своих продольных размерах. Такое сокращение Лоренц выводил из законов электродинамики, считая все тела состоящих из элементарных электрических зарядов. Никакие электродинамические явления не требовали для своего объяснение такой гипотезы, и она была введена ad hoc специально для объяснения одного факта — отрицательного результата опыта Майкельсона и подобных опытов. Никакие прямые наблюдения не доказывали продольного сокращения тел при их движении в эфире. Но Лоренца это не могло смутить. Ведь линейка, которой мы измеряем в продольном направлении движущиеся тело, также движется и также сокращается. Поэтому прямое измерение не может обнаружит лоренцово сокращение. Нетрудно видеть, что гипотеза Лоренца в очень малой степени удовлетворяет требованиям, которые Эйнштейн предъявлял научной теории. Гипотеза сокращения не сталкивается с какими-либо противоречащими ей фактами, но она не обладает «естественностью» и другими критериями «внутреннего совершенства». Именно в этом уязвимое место теории Лоренца. Она выдвинута ad hoc, она не вытекает из широких посылок, опирающихся на большой и разнообразный круг явлений.
Тем не менее теория Лоренца давала простор развитию идеи относительности движения. Правда, относительность была в этой теории феноменологической. За внешней, видимой относительностью движения, вытекающей из видимого постоянства скорости света, таилось абсолютное движение, проявлявшееся в различной скорости света в неподвижных и движущихся системах. Но абсолютное движение здесь действительно таится. Если бы можно было прямым измерением обнаружить лоренцево сокращение при движении относительно эфира и отсутствие такого сокращения в неподвижных относительно эфира телах, мы бы имели доказательство абсолютного характера движения. Но обнаружить его нельзя. В теории Лоренца абсолютное движение царствует, но не управляет, царствует за кулисами видимой сцены и не управляет явлениями, доступными наблюдателю.
Теория Эйнштейна выводит лоренцево сокращение [оно имеет точно такой же математический вид] из самых основных и общих понятий науки — из более строгого и точного анализа понятий времени и пространства. Из него Эйнштейн выводит объяснение нового экспериментального факта — результат опыта Майкельсона. В этом смысле теория Эйнштейна укладывается в схему «внешнего оправдания» и «внутреннего совершенства». Когда новый, крайне парадоксальный факт — постоянство скорости света в интерферометре Майкельсона — потребовал какого-то объяснения, Лоренц выдвинул концепцию, согласующуюся с этим фактом и согласующуюся с ранее известными фактами, но не вытекающую из более общего принципа однозначным и естественным образом. Эйнштейн вывел объяснение нового факта из перестройки всей картины мира, вытекающей из новой трактовки пространства и времени, т. е. из более глубокой, общей и конкретной интерпретации всей совокупности известных науке фактов. Таким образом «бегство от чуда» завершилось теорией, сочетающей «внешнее оправдание» с «внутренним совершенством».
Исходная идея Эйнштейна — необходимость опытной проверки логической конструкции. Понятие не может априорно соответствовать действительности. Оно должно приводить к результатам, допускающим соответствие с опытом. Абсолютное движение не выдерживает такого испытания. Таким образом, все выводы теории относительности следуют не из специально созданных предположений, а естественно вытекают из общих принципов.
«…эфир воплотил понятие абсолютного покоя, связанного с пустотой. Если бы неподвижный, заполняющий всё пространство световой эфир действительно существовал, к нему можно было бы отнести движение, которое бы приобрело абсолютный смысл. Такое понятие могло бы быть основой механики. Попытки обнаружить подобное привилегированное движение в гипотетическом эфире были безуспешными. Тогда вернулись к проблеме движения в эфире, и теория относительности сделала это систематически. Она исходит из предположения об отсутствии привилегированных состояний движения в природе и анализирует выводы из этого предположения. Её метод аналогичен методу термодинамики; последняя является ни чем иным как развёрнутым ответом на вопрос: какими должны быть законы природы, чтобы вечный двигатель оказался невозможным». *
* «A.Einstein. Lettres á Maurice Solovine. Paris, 1956, страница 19»
Пред.
Огл.
След.
