Так, например, до самого начала двадцатого века никому и в голову не могла прийти мысль о возможности деформации пространства, о замедлении времени, словом, обо всех тех чудесах, которые порождались необходимостью хоть как-то объяснить отрицательный результат знаменитых опытов А.А.Майкельсона (впервые проведенных им в 1881 г. и впоследствии в 1887 г. совместно с Морли по измерению скорости света34, за что в 1907 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике). Объясняющая гипотеза была выдвинута ирландским физиком Д.Ф.Фицжеральдом, ее суть сводилась к тому, что движущийся объект сжимается в направлении своего движения. Впоследствии Х.А.Лоренц, известный голландский физик независимо от него выдвинул предположение о том, что при высокой скорости движения через эфир сокращаются не только линейные размеры объекта (в направлении движения), но также происходит увеличение сопротивления ускорению (что равносильно увеличению его массы) и к замедлению его "внутреннего" времени. Лоренцем были предложены математические формулы, описывающие эти эффекты, которые впоследствии получили название релятивистских.
Математический аппарат именно этих преобразований, которые в честь обоих ученых получили обозначение преобразований Лоренца-Фицжеральда, в неизменном виде вошел в частную теорию относительности Эйнштейна и составил самую ее сердцевину. Здесь единицы длины (l), времени (t) и массы (m) перестают быть тем, чем они были в рамках классической физики. Все эти начала оказываются самым тесным образом связанными со скоростью движения измеряемых объектов относительно измерителя (v) и изменяются в строгом соответствии с ее изменениями. Так,
l = l0 ( (1 - (2),
t = t0 / ( (1 - (2),
m = m0 /( (1 - (2),
где l, t, m означают собой соответствующие параметры измеряемого объекта, "(2" в подкоренном выражении - квадрат отношения скорости собственного движения объекта к скорости света (v/c).
Здравый смысл должен был отступать, пространство и время переставали быть тем, чем они были для него на протяжение всей истории человеческой мысли...
Основы учения о пространстве были заложены еще Евклидом, но собственно определения долгое время не было, была только совокупность аксиом, осмысление которых и порождало интуитивное представление о нем. Строгое формальное определение времени и пространству дал только Ньютон. Знаменитое его сочинение "Математические начала натуральной философии"35 вышло в 1687 году (второе издание - в 1703). Во вступительной части этой книги Ньютон анализирует основные понятия механики и среди них - пространство и время. Раздел "Определения" заканчивается "Поучением", где и даются их определения. Вот как они звучат:
Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему и остается всегда одинаковым и неподвижным.
Словом, по Ньютону пространство и время - это особые начала, которые существуют совершенно независимо как от вещества Вселенной, так и друг от друга. Пространство само по себе, т.е. абсолютное пространство, есть пустое "вместилище тел", совершенно неподвижное, непрерывное, однородное (то есть одинаковое во всех своих точках) и изотропное (другими словами, одинаковое по всем направлениям), проницаемое (не воздействующее на материю и не подвергающееся ее воздействиям) и бесконечное. Оно обладает тремя измерениями. От абсолютного пространства Ньютон отличал относительное, которое сводится к протяженности и взаиморасположению материальных тел. При этом абсолютное пространство вследствие полной неразличимости своих частей непознаваемо человеком, предметом же науки может быть только относительное.
Абсолютное время в концепции Ньютона есть ни от чего не зависящая чистая длительность, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является таким же пустым, как и пространство "вместилищем событий", которые могут его заполнять (но, кстати, могут и не заполнять). Ход событий нисколько не влияет на течение времени; оно универсально, одномерно, непрерывно, бесконечно и однородно. Как и абсолютное пространство, абсолютное время непознаваемо и неизмеримо; измерению - с помощью равномерно текущих событий (часов) - поддается только относительное время.