Теория относительности была первой физической теорией, которая радикально изменила взгляды ученых
74
на пространство, время и движение. Если раньше пространство и время рассматривались обособленно от движения материальных тел, а само движение независимо от систем отсчета т.е. как абсолютное, то с возникновением специальной теории относительности было твердо установлено:
- всякое движение может описываться только по отношению к другим телам, которые могут приниматься за системы отсчета, связанные с определенной системой координат;
- пространство и время тесно взаимосвязаны друг с другом, ибо только совместно они определяют положение движущегося тела. Именно поэтому время в теории относительности выступает как четвертая координата для описания движения, хотя и отличная от пространственных координат;
- специальная теория относительности показала, что одинаковость формы законов механики для всех инерциалъных, или галилеевых, систем отсчета сохраняет свою силу и для законов электродинамики, но только для этого вместо преобразований Галилея используются преобразования Лоренца.
- при обобщении принципа относительности и распространении его на электромагнитные процессы постулируется постоянство скорости света, которое никак не учитывается в механике.
Общая теория относительности отказывается от такого ограничения, так же как и от требования рассматривать лишь инерциальные системы отсчета, как это делает специальная теория. Благодаря такому глубокому обобщению она приходит к выводу:
все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы.
75
С философской точки зрения наиболее значительным результатом общей теории относительности является установление зависимости пространственно-временных свойств окружающего мира от расположения и движения тяготеющих масс.
Именно благодаря воздействию тел с большими массами происходит искривление путей движения световых лучей. Следовательно, гравитационное поле, создаваемое такими телами, определяет в конечном итоге пространственно-временные свойства мира. В специальной теории относительности абстрагируются от действия гравитационных полей и поэтому ее выводы оказываются применимыми лишь для небольших участков пространства - времени.
Концепцию относительности, лежащую в основе общей и специальной физической теории, не следует смешивать с принципом относительности наших знаний, в том числе и в физике. Если первая из них касается движения физических тел по отношению к разным системам отсчета, т.е. характеризует процессы, происходящие в объективном, материальном мире, то вторая относится к росту и развитию нашего знания, т.е. касается мира субъективного, процессов изменения наших представлений об объективном мире. Не подлежит сомнению, что между этими процессами существует связь, и сами физики признают, что возникновение теории относительности повлияло на характер мышления ученых. Об этом ясно и убедительно рассказал в своих известных лекциях выдающийся американский физик Ричард Фейнман (р. 1918).
Отвечая на вопрос, какие новые идеи и предложения внушил физикам принцип относительности, Фейнман указывает, что первое открытие по существу состояло в том, что даже те идеи, которые уже очень долго держатся и очень точно проверены, могут быть ошибочными. Каким это было большим потрясением открыть, что законы Ньютона неверны, и это после того, как все годы они казались точными! Следующее: если возникают некие "странные" идеи, вроде того, что когда идешь, то время тянется медленнее, то неуместен вопрос, правится
76
ли это нам? Уместен здесь другой вопрос: согласуются ли эти идеи с тем, что показал опыт? И наконец, теория относительности подсказала, что надо обращать внимание на симметрию законов или (что более определенно) искать способы, с помощью которых законы можно преобразовать, сохраняя при этом их форму.
К сожалению, принцип относительности в физике был использован некоторыми западными философами для защиты философского релятивизма, суть которого сводится к отрицанию объективно истинного содержания в нашем знании. Раз наши принципы и теории меняются, значит, заявляют релятивисты, в них не содержится никакой истины и поэтому сама истина объявляется соглашением ученых, удобным средством для классификации фактов, экономным описанием действительности и т. п. Даже предварительное знакомство с результатами физической теории относительности показывает явную несостоятельность философского релятивизма.
- Декартовы координаты
- Искривление луча света
- Преобразование Лоренца
- Поле тяготения
- Система отсчета
- Инерциальная система
- Преобразование Галилея
- Принцип относительности
- Релятивизм Эфир
Основная:
Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение).//Собр. науч. трудов в 4-х т. Т.1 - М.: Наука, 1965. - С.530-601.
Фейнмановские лекции по физике. Вып. 1-2. - М.: Мир, 1976. - С.264-271, 283-290.
77
Философские проблемы естествознания. - М.: Высшая школа, 1985. - С.208-233.
Дополнительная:
Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физйки//Собр. науч. тр. Т. 4.
Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. - М.,1980
- Как рассматривались понятия времени и пространства в классической механике?
- Приведите формулировку принципа относительности для законов механики.
- Что нового вносит специальная теория относительности в прежний принцип относительности классической механики?
- Почему специальная теория относительности постулирует постоянство скорости света?
- Как изменяется характер времени в движущейся и покоящейся инерциальных системах отсчета? Объясните, исходя из этого, парадокс близнецов.
- Чем отличается поле тяготения от других физических полей?
- Почему инертная масса равна тяжелой массе?
- В чем заключается единство и различие между специальной и общей теориями относительности?
- Как была проверена правильность общей теории относительности?
- Почему луч света искривляется вблизи тяготеющих масс?
- Объясните, что представляет собой кривизна пространства.
- К каким новым философским выводам приводит теория относительности?
78
