Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
уравнений гравитации, наше рассмотрение доказывает, что эти уравнения
обладают наибольшей возможной ковариантностью.
В этой работе делаются дальнейшие попытки расширить класс допустимых
преобразований. Теория все больше теряет наглядность и простоту, которые
она вновь обретет лишь в работах 32-35, в которых устанавливаются
уравнения гравитационного поля.
7 См. § 4 части II "Проекта".
1915
33
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ•
1. СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Вряд ли можно выработать самостоятельное суждение о правильности теории
относительности, не познакомившись хотя бы вкратце с опытами и идеями,
предшествовавшими этой теории. Поэтому с них и надо здесь начать.
Явления интерференции и дифракции заставляли физиков рассматривать свет
как волновой процесс. Почти до конца прошлого века считали, что свет
представляет собой механические колебания гипотетической среды - эфира.
Так как свет распространяется и в пустоте, то волновой процесс,
образующий свет, не мог быть колебаниями весомой материи. Когда к концу
прошлого века победила электромагнитная теория света, это представление о
свете хотя и изменилось, но несущественно: свет теперь стал
рассматриваться не как движение эфира, а как электромагнитный процесс в
эфире. Все еще сохранялось убеждение, что наряду с весомой материей
существует другая - эфир, который должен быть носителем света.
Это представление приводило к вопросу о том, какими механическими
свойствами по отношению к веществу обладает этот эфир. В частности,
возникает вопрос: участвует ли эфир в движении весомой материи? Этот
вопрос побудил гениального физика Физо провести опыт фундаментального
значения, который мы сейчас схематически рассмотрим.
Пусть луч света L падает на полупрозрачное зеркало "Si и разделяется этим
зеркалом на два (рис. 1). Первый луч, пройдя отрезки а и Ъ и отра-
* Die Relativitatstheorie. В кн. "Die Physik". Unter Redaktion von E.
Lechner. T. 3, Abt. 3, Bd. 1. Leipzig, Teubner, 1915, 703-713. (Перевод
со 2-го издания 1925 года, стр. 783-797, в котором автором переработана
ч. I и добавлена ч. II.- Прим. ред.)
410
33
Теория относительности
зившись от зеркала s2, попадает на полупрозрачное зеркало S2, отражается
от него и идет в направлении Е. Второй луч, отражаясь от зеркал S\ и si,
идет по отрезкам с и d, проходит через S2 в направлении Е. В точке Е оба
луча интерферируют; возникают интерференционные полосы, расстояние между
которыми зависит от юстировки аппарата. Положение этих интерференционных
полос зависит от разности времен прохождения каждым лучом своего пути.
Если относительная разность времен изменится даже на 10-8, т. е. на одну
стомиллионную часть времени прохождения
\Sj_
\S5
Рис. 1.
всего пути, то это уже приведет к заметному сдвигу интерференционных
полос.
На отрезках аж d Физо поместил по трубе, наполненной водой, и каждый из
лучей распространялся вдоль своей трубы. Концы каждой трубы были
соединены так, что вода могла протекать вдоль осей труб. Цель опыта
заключается в том, чтобы определить, какое влияние оказывает движение
воды на положение интерференционных полос. Зная это влияние, можно
вычислить, насколько изменяется скорость света в движущейся воде по
сравнению с покоящейся водой.
В предположении, что световой эфир участвует в движении вещества, а
следовательно, и в движении воды, для случая, когда вода на участке а
течет со скоростью v в направлении распространения света, должна
получаться следующая картина. Скорость света относительно воды всегда
оставалась равной F0, независимо от того, течет вода или нет. Но скорость
света V относительно трубы должна увеличиться на скорость течения воды V.
Итак, следовало бы ожидать, что
F-F0 = z;.
Так как V - F0 можно определить по смещению интерференционных полос, а
скорость воды v измерялась непосредственно, то опыт Физо позволял
проверить эту формулу. Но опыт не подтвердил ее. Оказалось, что разность
V - F0 меньше v. Опыты с разными жидкостями показали, что эта разность
зависит не только от v, но и от показателя преломления
411
Теория относительности
1915 г.
жидкости п1 в соответствии с формулой
V - VQ = v{i - 1/п2).
Из этого результата следует, что предположение, согласно которому
световой эфир просто участвует в движении вещества, не подтверждается. Из
только что приведенной формулы получается интересное следствие, что
жидкость, не преломляющая свет (п = 1), не будет влиять на
распространение света в ней даже тогда, когда она движется.
Другая простая гипотеза заключается в том, что световой эфир вообще не
участвует в движении вещества (гипотеза "неподвижного" эфира). На этой
гипотезе Г. А. Лоренц построил теорию электромагнитных и оптических
явлений, которая не только объяснила совершенно естественным образом
указанный результат опыта Физо, но и согласовывалась с результатами всех
других опытов по электромагнетизму и оптике движущихся сред. Согласно
этой теории, электромагнитные законы эфира не зависят от движения
