Кто создал теорию относительности? (СИ)

Касьянов Владимир 6. Кто создал теорию относительности?

Отвечая на вопрос, почему теорию относительности создал все-таки он, а не кто-то другой, Эйнштейн утверждал: "Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я уже стал взрослым".

Однако... Были и иные "ненормальные люди", которые всё-таки задумывались о пространстве и времени, а также о явлениях с ними связанными, не только в детском, но и зрелом возрасте. К таким учёным можно отнести Галилея, Максвелла, Физо, Майкельсона, Морли, Миллера, Пуанкаре, Лоренца и многих иных.

Галилео Галилей ещё в 1632 году в книге "Диалоги", рассуждая о главнейших системах мира - птоломеевой и коперниковой, сформулировал принцип относительности, утверждающий эквивалентность различных инерциальных систем отсчёта. Преобразования, связывающие результаты наблюдений относительно двух инерциальных систем отсчёта, получили название преобразования Галилея. Принцип относительности сыграл важную роль как в классической механике, так и в специальной теории относительности.

В 1818 году Френель, основываясь на волновой теории, успешно объяснил явление дифракции. К середине XIX века волновая природа света стала доминирующей концепцией. Так как все известные к тому времени волновые процессы протекали в той или иной среде (вода, воздух), достаточно естественной оказалась модель эфира, некоторой субстанции, возмущения которой проявляются как электромагнитные волны. В 1864 году Максвелл, обобщая экспериментальные открытия Эрстеда, Ампера и Фарадея в 1864 записал систему уравнений, описывающих эволюцию электромагнитного поля. Из этих уравнений следовало, что в пустом пространстве электромагнитные волны распространяются со скоростью света. На основании этого была выдвинута гипотеза о волновой, электромагнитной природе света. Уравнения Максвелла при этом интерпретировались как записанные относительно системы отсчёта, связанной с эфиром. Возник вопрос о взаимосвязи движущихся материальных тел и эфира. В частности, увлекается ли эфир движущимися сквозь него объектами, подобно увлечению воздуха в трюме корабля? Последовала серия экспериментов по выяснению характера увлечения эфира и определения скорости Земли относительно этой субстанции.

В 1851 г. Физо поставил эксперимент по измерению скорости света в движущейся среде, в качестве которой выступал поток воды. Серию следующих важных экспериментов в 1881 г. предпринял Майкельсон. При помощи интерферометра он измерял время прохождения света в двух перпендикулярных направлениях. Ориентация интерферометра изменялась в пространстве, поэтому при отсутствии увлечения эфира Землёй появлялась возможность по разности времён определить абсолютную скорость движения Земли относительно системы отсчёта, связанной с эфиром. Эксперимент дал отрицательный результат, смещение полос интерференционной картины не совпало с ожидаемым (теоретическим). Это могло свидетельствовать либо о полном увлечении эфира, либо о неподвижности Земли. Последняя возможность была маловероятна, так как Земля со скоростью 30 км/c двигается, по крайней мере, вокруг Солнца. Привлечение же гипотезы полного увлечения эфира противоречило наблюдаемой годовой аберрации звёзд, которая в этом случае отсутствовала бы. В дальнейшем эксперименты Майкельсона неоднократно повторялись (Майкельсон и Морли (1887), Морли и Миллер (1902-1904), и т. д.). Для уменьшения потенциального эффекта увлечения эфира установка поднималась в горы, однако получался результат, не совпадающий с ожидаемым.

Были и иные учёные, "приложившие голову и руку" с разработке и становлению теории относительности. Особо важную роль в окончательном формулировке СТО Эйнштейна, сыграли такие выдающиеся учёные как Пуанкаре и Лоренц. Об их вкладе в эту теории, как предшественников Эйнштейна, речь пойдёт ниже.

***

Статья "К электродинамике движущихся тел", положившая начало теории относительности, была написана Эйнштейном за пять недель и завершена в июне 1905 года. Вышла из печати объемом в 30 страниц в берлинском журнале "Annalen der Physik" ("Анналы физики") в сентябре того же года. В статье не было ни одной библиографической ссылки, ни одной цитаты. К сожалению, ее рукопись затерялась в старых архивах этого журнала. И когда Фонд комитета друзей испанской свободы попросил Эйнштейна о материальной помощи, ему пришлось восстановить свою рукопись (переписать заново), чтобы продать ее коллекционерам. В 1944 году библиотека Конгресса США в Вашингтоне купила эти три десятка страничек за 6 миллионов долларов.