Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
567
О специальной и общей теории относительности
1917 г.
представляет собой задачу чрезвычайной важности и мы надеемся на скорое
решение ее астрономами16.
Во-вторых, этот вывод показывает, что закон постоянства скорости света в
пустоте, представляющий собой одну из двух основных предпосылок
специальной теории относительности, не может, согласно общей теории
относительности, претендовать на неограниченную применимость. Изменение
направления световых лучей может появиться лишь в том случае, если
скорость распространения света меняется в зависимости от места. Можно
было бы думать, что вследствие этого вывода становится несостоятельной
специальная теория относительности, а вместе с ней и теория
относительности вообще. На самом же деле это не так. Можно лишь
заключить, что специальная теория относительности не может претендовать
на неограниченную применимость; ее результаты применимы лишь до тех пор,
пока можно не учитывать влияние гравитационного поля на физические
явления (например, световые).
Поскольку противники теории относительности часто утверждали, что общая
теория относительности опровергает специальную теорию относительности,
для разъяснения действительного положения вещей обратимся к сравнению. До
установления электродинамики законы электростатики считались просто
законами электрических явлений. Теперь мы знаем, что электростатика может
дать правильное описание электрического поля лишь в том никогда строго не
реализующемся случае, когда электрические массы покоятся относительно
друг друга и относительно системы координат. Опровергается ли тогда
электростатика электродинамическими уравнениями Максвелла? Никоим
образом! Электростатика содержится в электродинамике в качестве
предельного случая; законы электродинамики приводят непосредственно к
электростатике в случае полей, независящих от времени. Лучший удел
физической теории состоит в том, чтобы указывать путь создания новой
более общей теории, в рамках которой она сама остается предельным
случаем.
В только что приведенном примере распространения света мы видели, что
общий принцип относительности дает нам возможность теоретически
определить влияние поля тяготения на течение процессов, законы которых в
отсутствие поля тяготения уже известны. Однако наиболее увлекательной
задачей, ключ к решению которой дает общий принцип относительности,
является отыскание закона, которому подчиняется само гравитационное поле.
Здесь дело заключается в следующем.
18 Существование требуемого теорией отклонения света было
экспериментально установлено во время солнечного затмения 29 мая 1919 г.
двумя английскими экспедициями Королевского и Королевского
астрономического обществ под руководством астрономов Эддингтона и
Кроммелина. (См. Приложение III.)
568
43
О специальной и общей теории относительности
Мы знаем пространственно-временные области, которые при соответствующем
выборе тела отсчета обладают (приблизительно) "галилеевскими" свойствами,
т. е. области, в которых гравитационные поля отсутствуют. Если такую
область мы отнесем теперь к любому движущемуся телу отсчета К', то
относительно К' будем иметь переменное во времени и пространстве
гравитационное поле17. Свойства этого поля зависят, очевидно, от того,
каким мы выберем движение тела отсчета К'. Общий закон гравитационного
поля должен, согласно общей теории относительности, выполняться для всех
получаемых таким образом гравитационных полей. Хотя отнюдь не все
гравитационные поля могут быть созданы таким путем, все же можно
надеяться вывести из этих специального типа гравитационных полей общий
закон гравитации. Эта надежда блестяще оправдалась! Но между ясным
пониманием этой цели и ее действительным осуществлением остается
преодолеть еще одну серьезную трудность, о которой я не могу умолчать
перед читателем, так как она связана с существом вопроса. Нам необходимо
еще раз углубить понятие пространственно-временного континуума.
§ 23. Поведение часов и масштабов на вращающихся телах отсчета
До сих пор я умышленно не говорил о физической интерпретации
пространственных и временных отсчетов в случае общей теории
относительности. Тем самым я допустил некоторую небрежность, которая, как
мы знаем из специальной теории относительности, никоим образом не
является несущественной и простительной. Теперь весьма своевременно
восполнить этот пробел; однако замечу, что это потребует от читателя
терпения и способности к абстрактному мышлению.
Мы опять исходим из много раз использованных, но весьма частных примеров.
Рассмотрим пространственно-временную область, в которой относительно тела
отсчета К, движущегося соответствующим образом,, не существует никакого
гравитационного поля; тогда К в отношении данной области является
галилеевым телом отсчета, и к нему применимы выводы специальной теории
относительности. Отнесем ту же область ко второму телу отсчета К',
равномерно вращающемуся относительно К. Для того чтобы картину сделать
