Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
невозможно было бы обнаружить экспериментально. Такое странное свойство
теории можно было объяснить, только с помощью введения априори
маловероятных гипотез. Можно ли действительно думать,, что вследствие
любопытной случайности законы природы представляются нам таким необычным
образом, что ни один из них не позволяет изучить быстрое движение нашей
планеты через эфир? Не правда ли, было бы более правдоподобным допустить,
что нас завело в тупик какое-то ошибочное соображение?
Прежде чем сказать, как избавиться от этих трудностей, покажем, что даже
в частных случаях теория, основанная на существовании эфира, не всегда
удовлетворительно объясняет явления, хотя она может прямо и не
противоречить эксперименту.
Итак, рассмотрим, например, магнитный полюс, движущийся относительно
замкнутого проводника. Если число силовых линий, пересекающих поверхность
проводника, изменяется с течением времени, то в проводнике возникает ток.
Известно, что возникший ток зависит только от изменения потока через
проводник. Величина этого изменения зависит только от относительного
движения полюса по отношению к проводнику, иначе говоря, с точки зрения
конечного результата безразлично, будет это движущийся полюс и
неподвижный проводник или же наоборот. Чтобы понять это явление с точки
зрения теории эфира, необходимо приписать, последнему состояния, в корне
различные в зависимости от того, полюс или проводник движутся
относительно эфира. В первом случае следует-помнить, что движение полюса
изменяет в каждое мгновение напряженность магнитного поля в различных
точках эфира. Полученное таким образом изменение создает электрическое
поле с замкнутыми силовыми пиниями, существование которого не зависит от
присутствия проводника. Это поле, как и любое другое электрическое поле,
обладает определенной энергией; оно-то и создает электрический ток в
проводнике. Если же,
14S*
Принцип относительности и его следствия
1910 г.
наоборот, проводник движется, а полюс остается в покое, то при этом не
возникает никакого электрического поля. В этом случае на электроны,
находящиеся в проводнике, действуют лишь пондеромоторные силы,
получающиеся в результате движения этих электронов в магнитном поле;
результатом же наличия этих сил является движение электронов, т. е.
возникновение электрического тока.
Таким образом, чтобы с помощью теории эфира понять эти два в принципе не
различающиеся эксперимента, необходимо, чтобы эфиру были приписаны
принципиально различные состояния. В конце концов, подобное раздвоение,
чуждое природе явлений, вводится всякий раз, как только приходится
обращаться к факту существования эфира для объяснения явлений, вызванных
относительными движениями двух тел.
§ 4. Принцип относительности и эфир
Каковы корни всех этих трудностей?
Теория Лоренца находится в противоречии с чисто механическими
представлениями, к которым физики надеялись свести все явления Вселенной.
Действительно, если в механике не существует абсолютного движения, а
только движение одних тел относительно других, то в теории Лоренца
существует особое состояние, которое физически соответствует состоянию
абсолютного покоя; это состояние тела, неподвижного относительно эфира.
Если основные уравнения механики Ньютона, записанные для неуско-ряющейся
системы отсчета, преобразовать с помощью соотношений
f' = f,
х' = X - vt, ...
(!)
У - Hi
z' = z ,
к новой системе координат, находящейся в прямолинейном и равномерном
движении по отношению к первой, то при этом получаются уравнения в
переменных t', х', у', z , идентичные исходным уравнениям в переменных t,
х, у, z. Иначе говоря, при переходе от одной системы отсчета к другой,
движущейся равномерно и прямолинейно по отношению к первой, ньютоновские
законы движения преобразуются в законы того же вида. Именно это и имеют в
виду, когда говорят, что в классической механике выполняется принцип
относительности.
В общем виде принцип относительности сформулируем следующим образом.
141
13
Принцип относительности и его следствия
Законы, управляющие явлениями природы, не зависят от состояния движения
системы координат, по отношению к которой эти явления наблюдаются, если
эта система движется без ускорения 5.
Если основные уравнения теории Лоренца преобразовать с помощью
соотношений (1), то получаются уравнения другого вида, причем в них
величины х', у', z' входят уже несимметрично. Итак, теория Лоренца,
основанная на гипотезе эфира, не удовлетворяет принципу относительности.
С этим, главным образом, и связаны встретившиеся до сих пор трудности.
Более глубокие их причины выяснятся в дальнейшем. Как бы то ни было, не
может быть приемлемой теория, не учитывающая принцип относительности,-
принцип, который не опровергается ни одним экспериментальным фактом.
§ 5. О двух произвольных гипотезах, неявно содержащихся в привычных
понятиях времени и пространства
Мы видели, что, допуская существование эфира, мы экспериментальным путем
