Альберт Эйнштейн
Шрифт:
Между тем, если скорость любого тела, взятая «сама по себе», безотносительно к другим объектам, есть бессмыслица, как это было понято еще в эпоху Галилея, то столь же верно это будет и для отрезков длины и интервалов времени.
Ведь представление о расстояниях (или точках), существующих независимо от материальных тел, берется из все той же чуждой реальности идеи об абсолютном пространстве, как о безграничном «пустом ящике», внутри которого передвигаются тела. И представление о едином, общем для всех тел потоке времени, в свою очередь, есть производное от идеи мистических «мировых часов», отстукивающих свои удары сразу для всей вселенной.
Но время и пространство, эти формы бытия материи, как уже говорилось, не могут существовать помимо и независимо от материи. «Время, — отмечал Ленин, —
Чтобы сделать решающий шаг вперед к построению более точно отражающей реальность, более правильной картины физического мира, надо было, вслед за абсолютным движением, отбросить и абсолютные пространство и время.
Альберт Эйнштейн сделал это.
Разъясняя впоследствии — в предисловии к книге М. Яммера «История учения о пространстве» — методологические корни своей теории, он писал так:
«Понятие «место», по-видимому, исторически предшествовало понятию «пространства». Место обозначало сперва небольшой участок поверхности земли, связанный с определенным материальным объектом. Идея о месте как о чем-то независимом от объекта, который занимает это место, не имеет смысла… То, что было названо позднее пространством, есть определенная последовательность материальных объектов, и ничего более!..»
Что же касается понятия времени, то тут требовалось переосмыслить представления, более всего впитавшиеся в сознание людей. Считалось, что одно событие, происходящее, скажем, на Земле, может совпадать по времени с каким-либо, другим событием, случившимся в ином месте мира, например на Марсе, и что совпадение это существует безоговорочно, существует абсолютно, как факт, сохраняющий силу для всей вселенной… Между тем, если нельзя говорить о времени вне материи, если нет «единого потока времени», тогда не может быть и абсолютной одновременности событий, происходящих в разных точках мира. Одни и те же события могут происходить одновременно или же совершаться раньше или позже одно другого — в зависимости от того, к какой из движущихся «площадок» они соотносятся. (И так как речь идет тут о событиях, происходящих в разных местах, то это гарантирует от нарушения причинных связей, то есть при всех обстоятельствах следствие не может возникать раньше своей причины.)
С математического разбора вот этих теоретико-познавательных исходных пунктов и стартовала работа, напечатанная на 811-й странице 17-го тома «Анналов».
4
Формальный аппарат для новой теории был взят в готовом виде из математических выкладок, сделанных, как уже отмечалось, Г. А. Лоренцом в Лейдене. В знак своего уважения к труду предшественника Эйнштейн назвал уравнения новой механики «преобразованиями Лоренца». В математическую форму, найденную голландцем, было вложено, однако, теперь новое физическое содержание. О новизне этого содержания свидетельствовал, между прочим, тот незаурядный факт, что на протяжении всех тридцати страниц своей работы Эйнштейну не пришлось сделать ни одной библиографической ссылки, ни одной цитаты. Величайшей смелости переворот, порывающий с вековыми привычками человеческой мысли, совершился! Величины пространства и времени в уравнениях новой механики, написанных Эйнштейном, стали зависимыми от состояния движения, от скорости относительного перемещения тел. Все предметы на движущейся материальной «площадке» оказываются и взаправду уменьшившимися (точнее, сплющившимися вдоль оси движения). Быстрота «течения времени», ход часов соответственно замедляется.
Но все это принципиально в корне отличается от тех фиктивных «сокращений» и «замедлений» по Лоренцу — Фицджеральду, о которых говорилось раньше. Те эффекты, которые искал Лоренц, должны были разыгрываться в эфире и в абсолютных (не существующих в природе) пространстве и времени. Явления, же изменения длин и времен, открытые Эйнштейном, имеют совершенно иной физический смысл. Они возникают в процессе движения каждого тела лишь по отношению к тем материальным «площадкам», которые покоятся относительно данной.
Разберем этот вопрос более подробно, учитывая, что именно здесь находится «сердце» новой механики Эйнштейна и ключ к ее пониманию.
Во-первых, существенно то, что законы эйнштейновской
Ответ ясен: бесспорно, все указанные изменения вполне реальны, но они касаются не одного изолированного материального предмета, а возникают в рамках связи двух или большего числа тел. Неверно, другими словами, утверждать, что равномерно и прямолинейно перемещающееся. тело укорачивается вследствие факта своего движения. Но будет правильно сказать, что в системе двух взаимно-перемещающихся тел все пространственные размеры [19] (и все интервалы времени) меняются в зависимости от того, к какой из двух «площадок» соотносится движение.
В природе, кстати говоря, можно найти немало примеров величин, чье реальное значение возникает лишь в рамках взаимосвязи тел. Вот, скажем, угловой поперечник лунного диска на небе. Этот поперечник (как и сам диск) существует лишь постольку, поскольку Луна «просматривается» с какого-то другого небесного тела (будь, то с Земли или с ракеты-звездолета). Чем ближе подлетит ракета к земному спутнику, тем большую часть ее неба займет лунный диск. И все это будет происходить совершенно независимо от того, находятся или нет на ракете пассажиры с их зрительными приборами, ощущениями и т. д. Или возьмем полные затмения Солнца (зависящие от случайного совпадения угловых диаметров солнечного и лунного дисков на земном небе). Никто не сомневается, что затмения реально происходят и происходили на Земле и тогда, когда на ней не было ни людей, ни живой материи. С другой же стороны, если бы расстояния между небесными телами в системе Солнце — Земля — Луна были иными, тогда затмения [20]вообще стали бы невозможными!
Все, что сказано о реальности изменений углового поперечника материальных предметов, в еще более широком смысле верно и для таких коренных форм бытия материи, как «собственные» размеры и временные интервалы движущихся тел.
Итак, вместо «единого» пространства и «единого» времени, распростертых вне и над материей, налицо столько объективно-реальных «пространств» и столько «времен», сколько существует движущихся материальных тел! В рамках этой новой картины изменился немедленно и закон сложения скоростей тел. Стало невозможным складывать скорости так просто, как складывается, скажем, скорость лестницы эскалатора со скоростью пешехода, шагающего по ней. Закон сложения скоростей в новой механике оказался более сложным, чем в старой. Скорость света при этом заняла особое положение: постоянной [21]и не суммируемой с другими скоростями величины. Она расшифровалась, кроме того, как предельная скорость в области равномерных и прямолинейных перемещений тел.
Весь клубок противоречий, столь безнадежно запутавшийся к концу столетия, оказался после этого приведенным в полную ясность. Странный результат опыта Физо, например, расшифровался в совершенном согласии с новой формулой сложения скоростей: если произвести расчет по этой формуле, то скорость света (в движущейся воде) относительно трубы как раз получится на 40 процентов большей, чем та же скорость по отношению к воде. Нулевой результат опыта Майкельсона точно так же получал исчерпывающее объяснение: отсутствие запаздывания в точке встречи двух световых пучков обязано тут не чему иному, как замедлению хода часов и «сплющиванию» отрезков пути, проходимого лучом света вдоль линии движения Земли. Это «сокращение» длины пути и замедление течения времени как раз и обеспечивают единовременный приход двух пучков света к точке финиша.