Удивительные открытия

Принцип относительности – это фундаментальный принцип, согласно которому все физические процессы в инерционных системах отсчета протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения.

Простейший пример: наблюдая полет птицы с платформы или из окна поезда, мы получаем разную величину скорости этого полета, но сам характер движения остается тем же, – движение остается все время равномерным и прямолинейным. Точно так же, находясь в вагоне поезда, движущегося равномерно и прямолинейно, мы можем играть в мяч, вызывая какие угодно его движения: они будут протекать совершенно так же, как если бы поезд стоял неподвижно.

Таким образом, равномерное и прямолинейное движение какой-либо системы тел (в данном случае поезда) не отражается на механических процессах, происходящих внутри этой системы. Эти процессы проистекают точно так же, как если бы система была неподвижна.

Конечно же, специальная теория относительности Эйнштейна появилась не на пустом месте. Она выросла из решения электродинамической проблемы движущихся тел, над которой работали многие ученые.

В своих «Математических началах натуральной философии» еще Исаак Ньютон сформулировал принцип относительности следующим образом:

...

«Относительные движения друг по отношению к другу тел, заключенных в каком-либо пространстве, одинаковы, покоится ли это пространство, или движется равномерно и прямолинейно без вращения».

При этом он считал, что той абсолютно покоящейся системой отсчета, относительно которой нужно рассматривать «истинные» движения тел, должен служить некий «неподвижный эфир». А под эфиром понималась гипотетическая всепроникающая среда, которую еще в античные времена называли «заполнителем пустоты».

Согласно воззрениям Ньютона, во Вселенной должны быть «нормальные часы», которые отсчитывают ход «абсолютного времени». Кроме того, должно существовать и «абсолютное движение», то есть «перемещение тела из одного абсолютного места в другое абсолютное место».

В течение 200 лет эти базовые принципы Ньютона считались верными. Более того, в XIX веке учение об эфире стало таким популярным, что ни один ученый и не думал подвергать его сомнению.

Первым, кто начал открыто критиковать догмы классической (ньютоновской) физики, стал австрийский физик Эрнст Мах (1838–1916), проводивший эксперименты со звуковыми волнами и изучавший явление инерции.

Мах попытался опровергнуть понятия «абсолютное пространство», «абсолютное движение» и «абсолютное время». Он утверждал, что все эти категории субъективны по своему происхождению, а мир – это «комплекс ощущений», соответственно, задача науки состоит в описании этих «ощущений».

Отметим, что Эйнштейн был знаком с трудами Маха, и это сыграло непоследнюю роль в его работе над теорией относительности.

В экспериментальной физике ньютоновские исходные понятия также были поставлены под сомнение. Рассуждения при этом строились примерно таким образом. Земля движется по своей орбите вокруг Солнца, а Солнечная система движется в мировом пространстве. Следовательно, если световой эфир покоится в «абсолютном пространстве», а небесные тела проходят через него, то их движение по отношению к эфиру должно вызывать заметный «эфирный ветер». А это, в свою очередь, значит, что его можно обнаружить с помощью чувствительных приборов.