О науке

Одним из решающих экспериментов был знаменитый опыт Майкельсона — Морли. Достигнутая в нем точность измерений. Обеспечивала возможность обнаружения эффектов, обусловленных «эфирным ветром» при движении Земли вокруг Солнца. Но вопреки ожиданиям опыт дал отрицательный результат, что поставило физику перед совершенно непреодолимыми, казалось бы, затруднениями. Распутать возникший клубок противоречий в большой степени помогло активное участие Пуанкаре в обсуждении всей проблемы. Его склонность к критическому анализу и способность находить правильные решения в самых запутанных обстоятельствах позволили ему раньше других ученых прийти к важным выводам и выдвинуть новые положения, которые легли в основу будущей теории относительности.

В серии статей, опубликованных в 1895 году[123], он приходит к важному заключению о том, что принцип относительности строго выполняется для оптических и электромагнитных явлений. В докладе на Физическом конгрессе 1900 года Пуанкаре еще подробнее излагает свое критическое отношение к надеждам некоторых ученых обнаружить абсолютное движение Земли в более точных оптических и электрических опытах и говорит о необходимости экспериментального ответа на поставленный им прямой вопрос: «Что касается нашего эфира, то существует ли он в действительности?» Он считает необходимым допустить существование эфира лишь в том случае, если эксперимент покажет, что световые и электрические явления видоизменяются вследствие движения Земли. Наступит ли это когда-нибудь? На этот вопрос Пуанкаре склонен ответить отрицательно: «Я, вопреки Лоренцу, не думаю, чтобы когда-нибудь более точные наблюдения могли обнаружить нечто иное кроме относительных перемещений материальных тел» (см. с. 139).

Пуанкаре неоднократно обращал внимание на недостаточность придуманного Лоренцем объяснения результата, полученного Майкельсоном и Морли. Вместе с тем он считает, что теория Лоренца является «наиболее удовлетворительной из всего, что мы имеем; она, бесспорно, лучше всех истолковывает известные нам факты, освещает больше реальных отношений, чем любая другая, и свойственные ей черты войдут в наибольшем числе в будущее окончательное построение» (с. 141). Эта ориентация, с одной стороны, на теорию Лоренца, в которой скорость света принималась не зависящей от движения его источника, а с другой стороны, на строгое выполнение принципа относительности, указывала тот единственно верный путь, который вел к созданию теории относительности. Однако, намеченное Пуанкаре объединение теории Лоренца и принципа относительности упиралось в противоречие, которое в силу ограниченности существовавших тогда основных научных представлений казалось непреодолимым. Поскольку скорость света в эфире была постоянной и не зависела от движения источника света, то в перемещающейся относительно эфира материальной системе свет должен был распространяться с различной скоростью в разных направлениях. Это явно расходилось с утверждением принципа относительности. Чтобы привести в соответствие эти два положения, необходимо было коренным образом изменить представление о пространстве и времени.

Первый решающий шаг в этом направлении был сделан Пуанкаре, который показал несостоятельность представлений об абсолютом времени и абсолютной одновременности для разноместных событий, опираясь на вполне конкретный экспериментальный факт — конечность скорости передачи самого быстрого материального сигнала, скорости света.

В 1898 году один из выпусков широко известного тогда французского научного журнала открылся статьей Пуанкаре «Измерение времени». На протяжении почти тринадцати страниц автор основательно анализирует такие простые, казалось бы, понятия, как равенство двух промежутков времени и соответствие между собой моментов времени в разных точках пространства. Его рассуждения показывают, что понятие времени казалось до сих пор очень простым только потому, что о нем серьезно не задумывались. Принимая абсолютное время, классическая физика, оказывается, делала ряд неявных допущений, с которыми следовало бы расстаться после того, как убедились в конечном значении скорости света. Даже определение скорости движения основывалось на представлении о равномерном и одинаково идущем во всех точках пространства времени. Задание величины скорости подразумевает отсчет времени хотя бы в двух пространственно разделенных точках. Но полученный таким способом временной интервал имеет смысл только в том случае, когда решен вопрос о приведении в соответствие времен в разных точках пространства. Для этого недостаточно установить одинаковость хода времени в этих точках, необходимо также согласовать начало его отсчета или, как принято говорить, установить одновременность.