Если наши современные знания выразить на языке более
старых философских систем, то можно было бы, например, массу и энергию
рассматривать в качестве двух различных форм одной и той же субстанции и,
таким образом, сохранить представление о неуничтожимости субстанции.
С другой стороны, едва ли можно сказать, что так уж много достигают,
выражая новейшие знания на старом языке. Философские системы прошлого
сформировались из всей совокупности знаний того времени и поэтому
соответствуют тому образу мышления, какой приводил к этим знаниям. Имеется
полное основание считать, что философы, размышлявшие о природе много
столетий назад, не могли предвидеть развитие квантовой теории или теории
относительности. Поэтому понятия, к которым философы давно прошедшего
времени пришли на основе анализа своих знаний о природе, не могут ныне
соответствовать явлениям, могущим быть наблюдаемыми только с помощью
сложнейших -технических средств нашего времени.
Но прежде чем будут обсуждены философские выводы из теории
относительности, следует еще кратко обрисовать ее дальнейшее развитие.
Гипотетическая субстанция "эфир", игравшая столь важную роль в более
ранних истолкованиях теории Максвелла в XIX столетии, как это уже
упоминалось выше, была устранена теорией относительности. Это обстоятельство
часто выражают также в виде утверждения, что теорией относительности было
устранено абсолютное пространство. Но такое утверждение нуждается в
некоторых оговорках. Правда, согласно специальной теории относительности,
больше нельзя выбрать определенную систему отсчета, относительно которой
эфир покоился бы и которая по этой причине заслуживала бы название
"абсолютной". Но было бы все же неправильно утверждать, что теперь
пространство будто бы потеряло все физические качества. Уравнения движения
материальных тел или полей все еще принимают различный вид в "обычной"
системе отсчета и в другой системе, равномерно вращающейся относительно
"обычной" системы отсчета. Если ограничиваются теорией относительности 1905,
1906 годов, то существование, центробежных сил во вращающейся системе
отсчета доказывает, что существуют физические свойства пространства,
позволяющие отличить вращающиеся системы от невращающихся.
В философском плане это не кажется удовлетворительным, и было бы
предпочтительнее приписывать физические свойства только физическим объектам,
как, например, материальным телам или полям, а не пустому пространству.
Однако если ограничиться рассмотрением электромагнитных процессов и
механических движений, то наличие этих свойств у пустого пространства
следует просто из фактов, которые не могут быть оспорены, например из факта
существования центробежной силы.
Тщательный анализ этой ситуации привел Эйнштейна примерно десятилетие
спустя к весьма важному обобщению теории относительности, обычно называемому
"общей теорией относительности". Но, прежде чем перейти к изложению основных
идей новой теории, необходимо сказать несколько слов о степени
достоверности, которая гарантирует справедливость этих двух разделов теории
относительности. Теория, созданная в 1905 -- 1906 годах, то есть так
называемая "специальная" теория относительности, основана на множестве
очень точно проверенных экспериментальных фактов -- на опытах
Майкельсона и Морлея и многих других подобных экспериментах, на
эквивалентности массы и энергии в очень большом числе радиоактивных
процессов, на очень точно наблюдаемой зависимости времени жизни
радиоактивных объектов от скорости радиоактивных частиц и т. д. Эта теория
является, таким образом, твердым, надежным .основанием современной физики и
при нашем сегодняшнем знании не может быть оспорена.
В отношении общей теории относительности экспериментальные
доказательства, напротив, гораздо менее убедительны, так как в общем
экспериментальный материал очень ограничен. Имеется только несколько
астрономических наблюдений, с помощью которых можно проверить справедливость
предположений теории относительности. Поэтому вторая теория более
гипотетична, чем первая.
Решающая фундаментальная гипотеза общей теории относительности --
предположение о тождестве тяготеющей и инертной масс. Весьма тщательные
измерения показали, что масса тела, определяемая его весом, в точности
пропорциональна другой массе, определяемой инерцией тела. Даже самые точные
измерения никогда не давали никаких отклонений от этого закона. Если этот
закон имеет универсальное значение, то силы тяготения могут быть поставлены
в параллель с центробежными или другими силами, возникающими как реакция на
инерционные воздействия. Так как центробежные силы должны быть поставлены в
связь с физическими свойствами пустого пространства, как это показано выше,
то Эйнштейн пришел к гипотезе о том, что силы тяготения также соответствуют
свойствам пустого пространства. Это был очень важный шаг, который тотчас же
сделал необходимым новый шаг в том же направлении. Мы знаем, что силы
тяготения вызываются массами. Поэтому если тяготение связано со свойствами
пространства, то эти свойства пространства должны быть порождены массой или
испытывать воздействия масс. Центробежные силы во вращающейся системе
отсчета, возможно, должны вызываться вращением относительно этой системы
весьма удаленных масс вселенной.
Чтобы провести в жизнь программу, намеченную в этих утверждениях,
Эйнштейн должен был связать эти основополагающие физические соображения с
математической схемой общей геометрии, развитой Риманом. Так как свойства
пространства, очевидно, непрерывно меняются с изменением гравитационных
полей, то геометрия мира должна быть подобной геометрии искривленных
поверхностей, на которых прямые линии евклидовой геометрии должны быть
заменены геодезическими линиями, то есть линиями наименьшей длины, и
кривизна непрерывно меняется от точки к точке. В качестве окончательного
результата Эйнштейн смог предположить в конце концов математическую
формулировку соотношения между распределением масс и параметрами,
определяющими геометрию. Эта теория правильно отображает общеизвестные
факты, характеризующие тяготение. Она в очень хорошем приближении идентична
с обыч-
ной теорией тяготения и, кроме того, предсказывает некоторые очень
интересные эффекты, лежащие как раз на границе возможностей измерительных
приборов. К ним относится, например, влияние силы тяготения на излучение.
Если массивная звезда испускает монохроматическое излучение, то
световые кванты, удаляясь от звезды в поле ее тяготения, теряют часть своей
энергии. Отсюда следует, что испускаемые спектральные линии должны
испытывать смещение к красному концу спектра. До сих пор нет еще, как очень
ясно показало обсуждение Фрейндлихом проведенных доныне опытов, ни одного не
вызывающего возражений экспериментального доказательства наличия этого
красного смещения.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
старых философских систем, то можно было бы, например, массу и энергию
рассматривать в качестве двух различных форм одной и той же субстанции и,
таким образом, сохранить представление о неуничтожимости субстанции.
С другой стороны, едва ли можно сказать, что так уж много достигают,
выражая новейшие знания на старом языке. Философские системы прошлого
сформировались из всей совокупности знаний того времени и поэтому
соответствуют тому образу мышления, какой приводил к этим знаниям. Имеется
полное основание считать, что философы, размышлявшие о природе много
столетий назад, не могли предвидеть развитие квантовой теории или теории
относительности. Поэтому понятия, к которым философы давно прошедшего
времени пришли на основе анализа своих знаний о природе, не могут ныне
соответствовать явлениям, могущим быть наблюдаемыми только с помощью
сложнейших -технических средств нашего времени.
Но прежде чем будут обсуждены философские выводы из теории
относительности, следует еще кратко обрисовать ее дальнейшее развитие.
Гипотетическая субстанция "эфир", игравшая столь важную роль в более
ранних истолкованиях теории Максвелла в XIX столетии, как это уже
упоминалось выше, была устранена теорией относительности. Это обстоятельство
часто выражают также в виде утверждения, что теорией относительности было
устранено абсолютное пространство. Но такое утверждение нуждается в
некоторых оговорках. Правда, согласно специальной теории относительности,
больше нельзя выбрать определенную систему отсчета, относительно которой
эфир покоился бы и которая по этой причине заслуживала бы название
"абсолютной". Но было бы все же неправильно утверждать, что теперь
пространство будто бы потеряло все физические качества. Уравнения движения
материальных тел или полей все еще принимают различный вид в "обычной"
системе отсчета и в другой системе, равномерно вращающейся относительно
"обычной" системы отсчета. Если ограничиваются теорией относительности 1905,
1906 годов, то существование, центробежных сил во вращающейся системе
отсчета доказывает, что существуют физические свойства пространства,
позволяющие отличить вращающиеся системы от невращающихся.
В философском плане это не кажется удовлетворительным, и было бы
предпочтительнее приписывать физические свойства только физическим объектам,
как, например, материальным телам или полям, а не пустому пространству.
Однако если ограничиться рассмотрением электромагнитных процессов и
механических движений, то наличие этих свойств у пустого пространства
следует просто из фактов, которые не могут быть оспорены, например из факта
существования центробежной силы.
Тщательный анализ этой ситуации привел Эйнштейна примерно десятилетие
спустя к весьма важному обобщению теории относительности, обычно называемому
"общей теорией относительности". Но, прежде чем перейти к изложению основных
идей новой теории, необходимо сказать несколько слов о степени
достоверности, которая гарантирует справедливость этих двух разделов теории
относительности. Теория, созданная в 1905 -- 1906 годах, то есть так
называемая "специальная" теория относительности, основана на множестве
очень точно проверенных экспериментальных фактов -- на опытах
Майкельсона и Морлея и многих других подобных экспериментах, на
эквивалентности массы и энергии в очень большом числе радиоактивных
процессов, на очень точно наблюдаемой зависимости времени жизни
радиоактивных объектов от скорости радиоактивных частиц и т. д. Эта теория
является, таким образом, твердым, надежным .основанием современной физики и
при нашем сегодняшнем знании не может быть оспорена.
В отношении общей теории относительности экспериментальные
доказательства, напротив, гораздо менее убедительны, так как в общем
экспериментальный материал очень ограничен. Имеется только несколько
астрономических наблюдений, с помощью которых можно проверить справедливость
предположений теории относительности. Поэтому вторая теория более
гипотетична, чем первая.
Решающая фундаментальная гипотеза общей теории относительности --
предположение о тождестве тяготеющей и инертной масс. Весьма тщательные
измерения показали, что масса тела, определяемая его весом, в точности
пропорциональна другой массе, определяемой инерцией тела. Даже самые точные
измерения никогда не давали никаких отклонений от этого закона. Если этот
закон имеет универсальное значение, то силы тяготения могут быть поставлены
в параллель с центробежными или другими силами, возникающими как реакция на
инерционные воздействия. Так как центробежные силы должны быть поставлены в
связь с физическими свойствами пустого пространства, как это показано выше,
то Эйнштейн пришел к гипотезе о том, что силы тяготения также соответствуют
свойствам пустого пространства. Это был очень важный шаг, который тотчас же
сделал необходимым новый шаг в том же направлении. Мы знаем, что силы
тяготения вызываются массами. Поэтому если тяготение связано со свойствами
пространства, то эти свойства пространства должны быть порождены массой или
испытывать воздействия масс. Центробежные силы во вращающейся системе
отсчета, возможно, должны вызываться вращением относительно этой системы
весьма удаленных масс вселенной.
Чтобы провести в жизнь программу, намеченную в этих утверждениях,
Эйнштейн должен был связать эти основополагающие физические соображения с
математической схемой общей геометрии, развитой Риманом. Так как свойства
пространства, очевидно, непрерывно меняются с изменением гравитационных
полей, то геометрия мира должна быть подобной геометрии искривленных
поверхностей, на которых прямые линии евклидовой геометрии должны быть
заменены геодезическими линиями, то есть линиями наименьшей длины, и
кривизна непрерывно меняется от точки к точке. В качестве окончательного
результата Эйнштейн смог предположить в конце концов математическую
формулировку соотношения между распределением масс и параметрами,
определяющими геометрию. Эта теория правильно отображает общеизвестные
факты, характеризующие тяготение. Она в очень хорошем приближении идентична
с обыч-
ной теорией тяготения и, кроме того, предсказывает некоторые очень
интересные эффекты, лежащие как раз на границе возможностей измерительных
приборов. К ним относится, например, влияние силы тяготения на излучение.
Если массивная звезда испускает монохроматическое излучение, то
световые кванты, удаляясь от звезды в поле ее тяготения, теряют часть своей
энергии. Отсюда следует, что испускаемые спектральные линии должны
испытывать смещение к красному концу спектра. До сих пор нет еще, как очень
ясно показало обсуждение Фрейндлихом проведенных доныне опытов, ни одного не
вызывающего возражений экспериментального доказательства наличия этого
красного смещения.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52