Главная >> В мире больших скоростей >> Специальная теория относительности

10. Теория относительности и классическая физика

Сокращение тел в направлении движения, о котором говорится в теории относительности, не было само по себе какой-то новостью физики. Уже в 1892 г. о таком сокращении говорил Г. А. Лоренц. При этом предложенная им формула для изменения длины была точно такой же, какая позднее была выведена в теории относительности. Используя одну лишь гипотезу сокращения, Лоренцу удалось превосходно объяснить результат опыта Майкельсона — Морли. Возникает вопрос: почему же мы все-таки предпочитаем теорию относительности Эйнштейна гипотезе Лоренца о сокращении размеров тел, движущихся в абсолютном пространстве? Картина мира, созданная физиками к началу нашего столетия, представляла собой логически стройное, не приводящее к каким-либо внутренним противоречиям учение. Физикам казалось, что последующие исследования могут только дополнять наши знания, но опасаться фундаментальных изменений не следует. Все это стройное и незыблемое с виду «сооружение» теперь называют классической физикой.
 
Общую гармонию физики в начале нашего столетия нарушали  только  отдельные  тревожные  факты.  Такими были, например, результаты опытов Физо и Майкельсона — Морли. Как их ни пытались объяснить с помощью представлений классической физики, сделать это не удавалось. Лучше всего удалось объяснить эти опыты Лоренцу с помощью гипотезы сокращения тел. Хотя благодаря этому опыты и удалось «втиснуть» в классическую систему физики, однако целостность последней была тем самым нарушена. Гипотеза сокращения была произвольным предположением, которое никак нельзя было обосновать.
 
Дальнейшие исследования Лоренца и Пуанкаре не выправили положения. Главным направлением стало приспособление классической физики к новым фактам. У Эйнштейна же была совсем иная цель. Он не приспосабливал старую теорию, а создал совершенно новую, которая сумела объяснить все известные факты.
 
Созданная Эйнштейном система, которую стали называть теорией относительности, опирается на два опытных факта:
 
1)  на специальный принцип относительности, который утверждает равноправность всех инерциальных систем;
2)  на независимость скорости света от инерциальной системы в вакууме.
 
Теория относительности так же совершенна и гармонична, как и классическая физика, а в некоторых частях она даже более совершенна. Кроме того, она охватывает гораздо больше фактов, чем классическая физика. Конечно, ученые и сейчас открывают все время новые факты, объяснение который требует больших или меньших усилий. Существуют проблемы пока неразрешенные, над ними работа продолжается. Характерно, однако, что до сих нор не было потребности в изменении теории относительности. Это не значит, что такой потребности никогда не возникнет. Возможно, что придет время, когда теорию относительности заменят новой, более совершенной. Созданную Эйнштейном гармоничную и целостную теорию заменят новой, но опять-таки непременно целостной и гармоничной системой. Для небольших скоростей результаты теории относительности практически не отличаются от результатов классической физики, т. е. при небольших скоростях теория относительности сводится к классической физике. Аналогично этому будущая новая теория будет включать в себя теорию относительности как частный случай. Таков общий путь развития науки.
 
Вернемся теперь к вопросу: чем же теория относительности совершеннее классической физики? Прежде всего, конечно, тем, что теория относительности объясняет гораздо больше фактов, чем это могла сделать предшествовавшая ей физика. Кроме того, теория относительности выявила существование связей и симметрии в таких явлениях, где классическая физика их не видела, например в проблемах пространства и времени. Лоренц изменил классическую физику тем, что искусственно ввел в нее гипотезу о сокращении тела в направлении движения. Из теории Эйнштейна, кроме зависимости длины тела от системы отсчета, следовала такая же зависимость промежутка времени. Классическая физика рассматривала время и пространство как совершенно независимые явления, теория же относительности показала, что время и пространство связаны между собой. Теория относительности показала еще взаимосвязь целого ряда явлений, как, например, электрического и магнитного поля, массы и энергии и др. Эти проблемы мы рассмотрим позднее.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: