Собрание научных трудов в четырех томах. Том 1 - Эйнштейн А.
Скачать (прямая ссылка):
23
§ 1. Общие замечания о постановке проблемы
Всеобщее притяжение масс принадлежит к той области физических явлений,
которая раньше всего получила теоретическое освещение. Законы тяготения и
движений небесных тел были сведены Ньютоном к простому закону движения
материальной точки и закону взаимодействия двух тяготеющих материальных
точек. Эти законы оказались настолько точными, что с точки зрения опыта
нет особых оснований сомневаться в их строгой выполнимости. Если же,
несмотря на это, в настоящее время едва ли найдется физик, который бы
верил в строгость этих законов, то это следует приписать преобразующему
влиянию развития наших знаний об электромагнитных явлениях за последние
десятилетия.
До Максвелла электромагнитные явления сводились к элементарным законам,
которые строились как можно точнее по образцу ньютонова закона тяготения.
Согласно этим законам взаимодействие электрических зарядов, магнитных
масс, элементарных токов и т. д. имеет характер дальнодействия, не
требующего никакого времени для распространения в пространстве. Затем, 25
лет назад Г. Герц в своем гениальном экспериментальном исследовании о
распространении электромагнитного поля показал, что для распространения
электрических воздействий требуется время. Тем самым он помог победе
теории Максвелла, в которой вместо непосредственного дальнодействия
используются дифференциальные уравнения в частных производных. После того
как в области электродинамики была
* Zum gegenwartigen Stande des Grauitationsproblems. Phys. Z., 1913, 14,
1249- 1262. (Доклад на 85-м собрании общества немецких
естествоиспытателей в Вене. [Опубликовано также в Gesellschaft deutscher
Naturforscher und Art Verhand-lung, 1917, 3-24. Изложение опубликовано в
"Himmel und Erde", 26, 90-93.- Прим. ред.]).
^ А. Эйнштей", том I 27S
К современному состоянию проблемы тяготения
1913 г.
доказана несостоятельность теории дальнодействия, вера в правильность
ньютоновой теории дальнодействия для тяготения была также поколеблена.
Должно было проложить себе дорогу убеждение, что ньютонов закон тяготения
так же неполно описывает совокупность явлений тяготения, как кулоновы
законы электростатики и магнитостатики - совокупность электромагнитных
явлений. Тот факт, что ньютонов закон оказывался до сих пор достаточным
для вычисления движения небесных тел, следовало связать с малостью
скоростей и ускорений при этих движениях. Действительно, легко показать,
что небесные тела, движения которых определялись бы электрическими
силами, происходящими от расположенных на небесных телах электрических
зарядов, не раскрыли бы нам законов электродинамики Максвелла, если бы
скорости и ускорения каждого небесного тела имели такой же порядок
величины, как при движениях известных нам небесных тел. Эти движения
можно было бы с большой точностью описать на основе закона Кулона.
Хотя вера во всеобъемлющее значение ньютонова закона дальнодействия была
таким образом поколеблена, прямых оснований к обобщению теории Ньютона
сначала все же не было. Однако для тех, кто убежден в правильности теории
относительности, сегодня такое прямое основание имеется. Именно, согласно
теории относительности, в природе не существует средств, позволяющих
посылать сигналы со сверхсветовой скоростью. С другой стороны, очевидно,
что в случае строгой справедливости закона Ньютона мы могли бы применять
тяготение для мгновенной передачи сигналов из области А в отдаленную
область В, ибо движение тяготеющей массы в А должно было бы иметь
следствием одновременные изменения гравитационного поля в В - в
противоречии с теорией относительности.
Но. теория относительности не только заставляет нас видоизменить теорию
Ньютона; к счастью, она также в значительной мере ограничивает
возможности видоизменения. Если бы этого не было, обобщение теории
Ньютона являлось бы безнадежным. Чтобы яснее представить себе это,
вообразим лишь следующее аналогичное положение: пусть из электромагнитных
явлений были бы экспериментально известны только явления электростатики.
Известно также, что электрические воздействия не могут распространяться
со сверхсветовой скоростью. Кто мог бы на основе этих данных построить
максвеллову теорию электромагнитных явлений? Однако наши знания в области
тяготения в точности соответствуют рассмотренному случаю; мы знаем только
взаимодействие между покоящимися массами, к тому же, вероятно, лишь в
первом приближении. Разнообразие возможных обобщений ограничивается
теорией относительности, поскольку, согласно последней, временная
координата, с точностью до различия в знаке, входит во все системы
уравнений таким же образом, как три про-
274
23
К современному состоянию проблемы тяготения
странственные координаты. Это не вполне точно сформулированное здесь
глубокое формальное правило Минковского, имеет, как оказалось,, большое
значение в качестве вспомогательного средства для отыскания
соответствующих уравнений из теории относительности.
