Как появилась теория относительности?
Теория относительности, Альберт Эйнштейн. Эти слова даже в наш просвещённый век ассоциируются у большинства людей с чем-то малоизученным и чуждым для восприятия мира. Выводы теории относительности поражают воображение и наводят сомнения не только в умах обывателей, но также и весьма образованных людей.
Давайте проследим рождение этой загадочной теории. В далёком 19 веке, когда уже была измерена скорость света, наука билась над вопросом — что же такое свет. Мы до сих пор так и не нашли ответа на этот вопрос. Это был тот барьер, через который классическое учение о материи так и не смогло перешагнуть. Появился термин «дуализм света». То есть наука официально (!) признала, что свет — это как бы и частицы и волны, и в то же время ни то ни другое одновременно. Подумать только — строгая наука — физика, предлагает нам это размытое понятие в качестве одного из определений. В одних расчётах свет — это поток частиц, в других — волна…
В конце 19-го — начале 20-го века физики были разбиты на 2 лагеря — сторонники волновой и корпускулярной теории. Действительно — и у тех и у других накопилась масса доказательств своей теории и опровержений противоположной. И здесь у сторонников волновой теории появился козырь — скорость света. Если это частицы — то почему она не зависит от скорости источника света?.. Скорость волн (в данном случае — света) зависит от скорости среды и её свойств. Под средой для распространения волн физики того времени понимали так называемый «эфир». Эфир (не химическое вещество, конечно) — это, согласно представлениям 19-го века, невесомое и необнаруживаемое вещество, заполняющее собой все пустоты пространства (вольное толкование).
Но вслед за таким объяснением постоянства скорости света возник вопрос — если есть абсолютно неподвижный эфир, то относительно него можно вычислить скорость любого тела, даже нашей планеты! Стоит только измерить скорость световой волны в двух непараллельных направлениях и провести нехитрые вычисления…
Одним из энтузиастов, воспринявших эту идею, был талантливый физик-экспериментатор Майкельсон. С помощью изобретённого им прибора — интерферометра он измерял скорости света в разных направлениях с огромной точностью. И все они оказались равны… Этот эксперимент повторялся много раз. Принцип был тем же, хотя незначительно менялась конструкция прибора и условия проведения опыта. Всё тщетно. Опыт не удался.
Предпринимались попытки объяснить такой результат. Вводились новые понятия и материи, высказывались предположения, что эфир увлекается телами, которые в нём движутся, но всё это только добавляло путаницу и ничего не объясняло…
Спустя 15 лет другой физик, теоретик и отчасти даже математик Анри Пуанкаре, рассматривая причины неудачи Майкельсона, заметил, что опыт можно было бы считать «удавшимся» (то есть объяснимым с научной точки зрения), если (гипотетически) предположить, что движущиеся тела сокращаются вдоль направления движения тем сильнее, чем быстрее они движутся. Он привёл формулу такого сокращения и обнародовал результаты. И тут понеслось — ещё бы! Скажите любому математику, что иногда 2 может быть равно 3 — и он сочинит множество теорий для вас!
Из гипотетического и недоказуемого предположения, естественно, было сделано множество выводов, не укладывающихся в рамки традиционной науки. Так были получены основные формулы общей теории относительности (про сжатие предметов и замедление времени с увеличением скорости).
Дальше — нет смысла рассматривать эту теорию с подозрением, всё логично. Но всё-таки надо признать, что теория эта зиждется на одной гипотезе, сделанной с целью оправдать эксперимент по обнаружению эфира. Причем надо заметить, что меняются не только размеры предметов, но и все физические законы, позволяющие косвенно доказать, что изменилась длина — все силы взаимодействия между частицами тоже странным образом меняются.
Таким образом модная теория, на которой построена квантовая механика и множество ответвлений физики, мирно уживается с такими понятиями, как дуализм света, эфирный ветер и сжатие тел при равномерном движении. Может быть, не всё так просто и в формировании науки есть большое белое пятно, на которое наложена временная заплатка — «теория относительности»…
А что же Альберт Эйнштейн?.. Теория ведь носит его имя. А его до сих пор нет в нашей истории. Получив все экспериментальные и расчётные данные, Эйнштейн обобщил их и из разрозненных статей и размышлений построил теорию, которая будоражила умы людей весь двадцатый век и будоражит до сих пор, поскольку мало кто готов её принять и поверить. Поэтому, подобно Ньютону, Эйнштейн тоже создавал дело своей жизни, «стоя на плечах гигантов», чьи имена со временем были преданы частичному забвению…
Изучение истории науки порой интереснее, чем изучение самой науки…