А. Эйнштейн

Механика Ньютона долго считалась окончательной теорией для описания всех природных явлений. Первая трудность возникла при рассмотрении в работах М. Фарадея и Дж. Максвелла электромагнитного поля – состояния, способного порождать силу. Первые сведения об электричестве и магнетизме дал ещё Фалес: он открыл свойство натёртого материей янтаря притягивать лёгкие предметы и наблюдал притяжение к магниту. В механике Ньютона сила тяготения задана, её природа не объяснялась. В работах Фарадея и Максвелла само силовое поле становится объектом исследования. Физики пытались ответить на вопросы: почему одни тела (янтарь, магниты) притягивают другие тела (лёгкие предметы, куски железа)? какова природа силы притяжения и как она изменяется во Вр?

Максвелл искал уравнение движения для поля, а не законы движения для тел. У Ньютона сила гравитации действует на любых расстояниях (принцип дальнодействия) и зависит от массы. У Максвелла же причина движения не только в телах, но и в среде, причём сила действует не на любых расстояниях (принцип близкодействия). Силовые поля приобрели ту же самую степень реальности, что и тела в ньютоновской теории, и они описываются дифференциальными уравнениями.

В 1865 г. в работе Динамическая теория электромагнитного поля [24] Максвелл впервые объединил две силы – электрическую и магнитную в одно поле. Поле создаёт каждый заряд независимо от присутствия противоположного заряда, способного испытать его воздействие (Капра 1994:51-52; Гейзенберг 1989: 53).

Максвеллу удалось вскрыть электромагнитную природу световых волн. В поле распространяются волны. Из уравнений получалось: скорость волн в поле, скорость света 300000 км/сек. Свет – переменное электромагнитное поле высокой частоты, движущееся в пустом Пр (в отличие от звуковых волн) в виде волн, поэтому мы и видим Солнце. Свет – лишь малая часть электромагнитного спектра.

Максвелл предсказал другие волны, позже Г. Герц открыл радиоволны. Сегодня мы знаем: волны отличаются длиной волны, радиоволны – м., инфракрасные волны – см., видимый свет – млм., ультрафиолетовые волны, рентгеновское, гамма излучения. Открытие волн произвело революцию в передаче информации, медицине, технике.

Но относительно чего измерять скорость света? Относительно того, что не движется. Свет должен распространяться в лёгкой субстанции (эфире) как звуковые волны распространяются в воздухе (в вакууме звук не проходит), то есть свет движется в среде, эфире, а поля – это деформации упругой среды, эфира. Трудно было принять идею нематериальности поля. Но движется ли эфир, и если да, то, как световая волна проходит в движущемся эфире?

Земля движется вокруг Солнца. Если эфир “покоится” относительно Земли и не увлекается Землёй, то движение эфира относительно Земли должно проявляться в изменении скорости распространения света на Земле. Должны получаться различные скорости света. Попытки экспериментального обнаружения эфира А. Майкельсоном с сотр. (найти разные скорости света по движению эфира и против) дали отрицательный результат. Эти результаты означали и крах гипотезы сложения скоростей. Скорость света не зависит от того, направлен ли световой сигнал против скорости движения Земли или вдоль неё:

С + V = С, где:

С – скорость света; V – скорость источника света.

При любом V равенство сохраняется. Опыты Майкельсона указывали на существование предельной скорости распространения любого сигнала. Физика называли гением по части оптических приборов (за создание сверхсложного и сверхчувствительного прибора – интерферометрической установки для определения скорости движения Земли в Пр). Эксперименты подробно описаны в книге Г. Липсона Великие эксперименты в физике (Липсон 1972: 104-108; Гейзенберг 1989: 65-66; Моисеев 1998: 41).

В нач. ХХ в. физика располагала двумя признанными теориями: механикой Ньютона и электродинамикой Максвелла. Открытия явлений электричества и магнетизма показали: модель Ньютона несовершенна, и может быть применена по отношению к ограниченному кругу явлений, к движению твёрдых тел.

Ещё радикальнее изменили представления о Вселенной теории относительности, микромира (квантовая механика). Теория относительности:

2 разрушила понятия Абс Пр и Вр, одновременности и траектории самой по себе;

2 связала материю с энергией, Пр-Вр и движение, устранила постулат о постоянстве массы.

В 1905 г. А. Эйнштейн, развивая идеи Г. Лоренца, который первый выдвинул гипотезу о различных промежутках Вр, опубликовал специальную теорию относительности. А. Эйнштейн, пытаясь объединить механику и электродинамику, исходил из двух постулатов:

2 эфира нет, свет распространяется в пустом Пр, электромагнитные поля реальны и могут существовать в пустом Пр;

2 скорость света предельна, не может быть достигнута материальным телом и постоянна для любых систем отсчёта.

Следствиями теории Эйнштейна стали: изменение представлений о Пр и Вр; осознание того, что масса – одна из форм энергии.

2 Относительность одновременности: указания Вр относительны, зависят от состояния движения тела отсчёта, одновременность (совпадение событий) относительна. Для одного наблюдателя два события, например удары молнии, могут происходить одновременно. Для другого наблюдателя, если он движется, эти же события произойдут не одновременно. Нет единого течения Вр. До появления теории относительности физика молчаливо принимала указания Вр как Абс и не зависящие от движения тела отсчёта.

2 Относительность пространственного расстояния: что следует понимать под словами место, Пр? Понятие пространственного расстояния относительно, так как не существует траектории самой по себе. Всякая траектория относится к определённой системе отсчёта, например, если смотреть с поезда – камень падает прямолинейно вниз, а если смотреть с перрона, то тот же камень падает по параболе. Или, если человек в вагоне проходит в единицу Вр, измеряемого в поезде, отрезок W, то при измерении с полотна дороги этот отрезок не обязательно должен равняться W.

2 Единый 4-хмерный Пр-Вр континуум: неверно, что Пр имеет 3 измерения, а Вр существует отдельно от него. Мир является непрерывным 4-хмерным единым Пр-Вр континуумом, Пр и Вр утрачивают самостоятельность.

2 Эквивалентность массы, энергии: позже экспериментально подтвердилось при рождении микрочастиц из энергии и “исчезновении” частиц в излучение. Независимые прежде законы сохранения энергии и массы слились в один.

2 Даже неподвижный объект наделён энергией, заключённой в его массе, и их соотношение выражается знаменитым уравнением Е=мс², в котором с – скорость света. Каждый вид энергии несёт в себе определённую инерцию, т. е. массу. Если тело получает энергию Е, то его инертная масса возрастает на Е/с², инертная масса не является постоянной, но изменяется с энергией тела.

2 Мгновенные дальнодействия не существуют. Не может быть скорости выше скорости света, так как нужна бесконечно большая масса-энергия, при повышении скорости повышается и масса (Эйнштейн 1965: 168-196; Гейзенберг 1989: 66-72; Капра 1994: 54-55).

Теории термодинамики, Максвелла и Эйнштейна, а позже квантовая теория “раскололи” единую прежде физику на 4 раздела:

q механика Ньютона (теория движения материальной точки, механика твёрдого тела, вращательное и колебательное движение, течение жидкостей, акустика, движение небесных тел) с гравитационной постоянной (G);

q классическая термодинамика (статистическая теория теплоты, законы сохранения энергии, роста S) с ключевым понятием (S);

q электродинамика и специальная теория относительности (электрические и магнитные явления, оптика) с постоянной скорости света (С);

q квантовая теория (теория микромира) с постоянной Планка (h), центральным понятием которой является функция вероятности, охватывает квантовую и волновую механику, теорию атомных спектров и квантовую химию (Гейзенберг 1989: 56-57).

С появлением квантовой теории стало формироваться новое понимание места человека в природе. Возникает проблема наблюдателя[25], требуется учёт средств наблюдения в эксперименте (в разных экспериментальных ситуациях природа проявляется по-разному), классическое, стереотипное видение мира сменяется вероятностной методологией (в микромире не действуют точные динамические детерминистические законы), в науке возникают принципы соответствия и относительности истинности теорий (Капра 1994: 36-37; Моисеев 1998: 41-61).