АнтиЭйнштейн. Главный миф XX века

Среди систем координат классической физики особого внимания заслуживают галилеевы системы. Ни одной из них нельзя отдать принципиального предпочтения, хотя с практической точки зрения целесообразно в зависимости от ситуации считать предпочтительной ту или иную систему отсчета.

Так, для пассажира, едущего в поезде, система координат, связанная с поездом, является более естественной системой отсчета, чем система координат, связанная с железнодорожным полотном. В свою очередь, посленяя система является более удобной системой отсчета для наблюдателя, не едущего в поезде.

Принципиальная равноценность различных галилеевых систем находит свое выражение в том, что формулы для перехода из одной системы в другую одинаковы, изменяется только знак относительной скорости. Так обстоит дело с точки зрения кинематики, но такая же равноценность различных галилеевых систем имеет место и в динамике. В этом и состоит классический принцип относительности.

Специальный принцип относительности распространяет принцип относительности Галилея на все физические явления, а не только на одни лишь механические движения, для которых он был сформулирован. Иначе говоря, для всех систем координат, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, любые физические явления должны протекать одинаково, и любые физические опыты должны давать одинаковый результат.

Это положение получило название специального принципа относительности, так как относится к специальному случаю равномерного и прямолинейного движения. Все законы должны выглядеть одинаково как для системы координат, связанной со звездами, так и для любой системы координат, движущейся относительно звезд прямолинейно и равномерно. Более общий принцип, охватывающий случаи ускоренного движения систем координат, был назван общим принципом относительности. Но при переходе к специальному принципу относительности классический закон сложения скоростей теперь должен быть заменен правилом Лоренца.

Лоренц постулировал: «В равномерно движущейся системе можно использовать собственный масштаб времени». Всякая система имеет свое время. Для пересчета времени одной системы на время другой он создал уравнения, которые получили название преобразований Лоренца.

Свет и его скорость

Теория относительности отказывается от двух основных постулатов классической физики - постоянство линеек (линейных размеров тела) и часов и принимает постулат - постоянство скорости света.

Постулат о постоянстве скорости света включает в себя прежде всего предположение о том, что при распространении светового сигнала туда и обратно в пустоте скорость его одна и та же.

Второе утверждение - скорость света не зависит от скорости движения всех приборов относительно звезд. В статье «Измерение времени» Пуанкаре указывает на трудность, заключающуюся в том, что нельзя измерить скорость, не измеряя времени. Отсюда проблема: для синхронизации часов нужно знать скорость распространения сигнала, а для определения скорости сигнала нужно иметь синхронно идущие часы, расположенные в разных точках пространства. Выход из этой ситуации нашел Пуанкаре в принятии условного положения о постоянстве скорости света. Это условное положение о постоянстве скорости света было принято и в теории относительности в варианте Эйнштейна.

В.Чешев[35] отмечает, что процедура синхронизации часов, основывающаяся на соглашении о постоянстве скорости света, является опорной точкой для специальной теории относительности и всех ее следствий. Из сказанного следует, что принятие допущения о постоянстве скорости света Эйнштейну не принадлежит.

«Однако именно постоянство скорости света нельзя непосредственно и полностью проверить на опыте. Непосредственное определение скорости света возможно только в результате измерения промежутка времени, в течение которого световой сигнал распространяется туда и обратно. Поэтому все непосредственные определения скорости света основаны на предположении, что световые сигналы в обе стороны распространяются с одинаковой скоростью. Правда, существуют астрономические методы определения скорости света, в которых измеряется только время распространения светового сигнала «оттуда сюда». Таков метод Ремера, в котором используется видимое нарушение периодичности затмений спутников Юпитера»[Ъ6].

Но астрономические методы измерений основаны на использовании определенных физических представлений, развивать которые можно только после того, как установлены способы отсчета расстояний и времени. Если мы уже сформулировали первый закон Ньютона, то мы могли бы «проверять» постоянство длины линейки, измеряя, проходит ли материальная точка, движущаяся по инерции, путь от одного конца линейки до другого за одно и то же время. Однако еще до того, как сформулировать законы механики, необходимо установить способы измерения расстояний, то есть выбрать линейку и предположить ее свойства.

Уже в первые периоды оптических исследований опытным путем были установлены четыре основных закона оптических явлений:

1) закон прямолинейного распространения света;