Анти-Айнщайн Как се появи теорията на относителността - Светоглед
Вижте света и разберете какво се случва в него.
Анти-Айнщайн: Как се появи теорията на относителността?
Академик А.Ю. Ishlinsky [21], говорейки за Нютонова, релативистка и квантова механика, отбеляза:
— Механиката на Галилей — Нютон описва с повече от достатъчна точност в практически необходими случаи, с малки изключения, движението на реални тела в природата и техниката;
— законите на механиката на теорията на относителността се преобразуват с голяма точност в законите на класическата механика, ако скоростите на телата са малки в сравнение със скоростта на светлината;
- квантовата природа на материята може също в някои случаи да позволи такива движения в телата, които не са в съответствие с класическата механика.
Сензационните открития във физиката в края на 19 век събудиха жив интерес към собствените научни проблеми в най-различни кръгове на обществото, следователно общите научни книги на Поанкаре и Оствалд оказаха значително влияние върху социалния и научен климат.
През 1902 г. Поанкаре публикува Наука и хипотеза; тираж от 6 хиляди копия, няколко дни по-късно беше разпродаден. В своя доклад на Международния конгрес в САЩ през 1904 г. Поанкаре говори за криза във физиката, но също така говори за неизбежността от поддържане на общи принципи за нова теоретична конструкция.
В поредица от статии през 1895 г. Поанкаре стига до важното заключение, че принципът на относителността важи строго за оптичните и електромагнитните явления. В самия край на века вече са открити нови трансформации на пространствено-времевите координати, които са в основата на бъдещата физическа теория. Поанкаре видя в Лоренц тези трансформации началото на нова механика на свръхвисоките скорости и веднага се включи в по-нататъшното развитие на новата теория.
Айнщайн през 1955 г. отговаря на въпроса за независимостта на своето откритие от работата на Лоренц и Поанкаре: „Бях запознат с фундаменталната работа на Лоренц, публикувана през 1895 г., но не знаех по-късната работа и свързаните с нея изследвания на Поанкаре. В този смисъл работата ми беше самостоятелна, а новото в нея се състоеше в следното. Лоренцовите трансформации са получени тук не от електродинамиката, а от общи съображения...”.
Ето, да не вярвам на нобеловия лауреат. Първо, всеки учен, който се занимава с даден проблем, трябва да проучи цялата литература по този въпрос. Второ, всеки човек, който просто се интересуваше от физика, беше наясно със състоянието на нещата в нея по това време. Трето, докато работи в патентното ведомство, Айнщайн може да е наясно с теоретичните разработки във физиката. Четвърто, когато се казва, че съотношението е получено „от общи съображения“ или „по метода на подбор“, това предполага, че то просто е отписано от лицето, което, познавайки математиката, е извело това съотношение. Интересна подробност: не са оцелели чернови на първите статии на Айнщайн. „Още по-интересна подробност: Поанкаре е написал рецензия на първата статия на Айнщайн. Рецензията на Поанкаре е единственият материал в историята на списанието Annals of Physics, който не е запазен в архивите на списанието. Някой наистина трябваше да скрие какво е написал Поанкаре в рецензията и как е коригирал изпратеното му копие от статията” (акад. РАН В. Ф. Журавльов).
По този начин независим изследовател, който никога преди не е публикувал нищо по обсъждания въпрос, твърди, че преоткрива почти мигновено това, което учените от класа на Лоренц и Поанкаре са успели да установят едва след десет години усилия. Освен това, противно на научната етика, в своята статия Айнщайн не прави никакви препратки към работата на своите предшественици, коятоМакс Борн беше особено поразен. В същото време Айнщайн, който чете френски, както и немски, познава работата на Поанкаре * Наука и хипотеза "и, без съмнение, всички други статии на Лоренц и Поанкаре." И отново мнението на биографите [2]: „Статиите на Айнщайн, написани през 1905 г., в никакъв случай не предизвикаха бурна реакция в научния свят, напротив, те практически не бяха забелязани.
В статия от 1906 г. Айнщайн пише: „Ние показахме, че промяната в енергията трябва да съответства на еквивалентна промяна в масата с количество, равно на промяна в енергията, разделена на квадрата на скоростта на светлината... Въпреки че простото формално съображение, което трябва да се даде, за да се докаже това твърдение, се съдържа главно в Поанкаре (1900), ние няма да разчитаме на тази работа от съображения за яснота.“ Някакви въпроси?
Геометрична илюстрация (според забележката на академика на Руската академия на науките В. Ф. Журавльов) на теорията на относителността е дадена в трудовете на немския математик Минковски (1907 г., доклад „Принципът на относителността“), но той не споменава в нито една от статиите си изключителните резултати на Поанкаре в развитието на математическия апарат на теорията на относителността и не споменава идеята за четириизмерно представяне на тази теория, предложена от него. В същото време в редица въпроси Поанкаре изпреварва и Минковски.
Какво е това, оценка на популяризаторската роля на Айнщайн?
Може би това се дължи на факта, че Лоренц позволи името му да се използва за организиране на частна фондация за събиране на дарения? „Това събитие, което няма прецедент, говори за появата в почти научната среда на много делови хора, на чиито организационни действия великият учен не успя да устои. И още една интересна подробност - през 1912 г. Лоренц напуска специално създадения за него отделтеоретична физика, предавайки я на Пол Еренфест (най-близкия до Айнщайн европейски физик, с когото той е поддържал контакт в продължение на двадесет години).
Специалната теория на относителността се основава на следните основни положения:
1) отсъствието на етер в природата;
2) принципът на относителността;
3) принципът на постоянството на скоростта на светлината;
4) инвариантността на интервала, състоящ се от три пространствени координати и произведението на времето и скоростта на светлината;
5) принципът на „едновременността“, който определя едновременността на настъпващо събитие в зависимост от момента на пристигането на светлинен сигнал до наблюдателя.
Първата позиция - идеята за етера като неподвижна среда, която следователно може да бъде избрана като референтна рамка, по този начин направи възможно да се отдели абсолютното движение. Въз основа на признанието за съществуването на етера, Лоренц получава неговите трансформации, използвани от Айнщайн в специалната теория на относителността, с отказ да признае факта за съществуването на етера. Трансформациите на Лоренц бяха удобни като формално средство за решаване на проблемите на електродинамиката, възникнали в края на 19 век.
Второто по същество е обобщение на механичния принцип на относителността на Галилей (1632) за всички природни явления. Галилей, разглеждайки механичните явления, възникващи в затворената кабина на кораба, стигна до заключението, че никакви експерименти вътре в кабината не могат да разкрият факта на покой или равномерно и праволинейно движение на кораба. Айнщайн разширява това заключение до немеханичните явления. По този начин принципът на относителността гласи, че всички закони на природата (а не само законите на механиката) са еднакви във всички инерционни координатни системи (инерционна система е тази, в която важат законите на Нютон), т.е.системи, движещи се праволинейно и равномерно една спрямо друга; всички инерциални системи са равни.
Третото положение – скоростта на светлината във вакуум е еднаква във всички инерциални координатни системи. Това предположение беше разбрано от Айнщайн като постоянството на скоростта на светлината. Отново след като е въведен от Поанкаре. Имайте предвид, че в механиката скоростта е една от основните характеристики на движението на материална точка, а скоростта на разпространение на светлината във вакуум е една от основните физични константи: c = 299 792 458 m/s.
Айнщайн стига до извода, че фактът, че една система се движи с определена скорост, влияе върху нейния размер, скоростта на времето и масата и твърди, че е получил връзка между енергията и масата на тялото. Всъщност тази връзка е получена от Поанкаре (повече за това по-долу). Оттук възниква така нареченият парадокс на „близнаците“: астронавт, летял на кораб в продължение на една година (според часовника на кораба) със скорост, близка до скоростта на светлината, връщайки се на Земята, ще срещне брат близнак, който е на почти четиридесет години.
Третото предположение е обобщение на резултатите от експеримента на Майкелсън (1881 г.), от който следва, че скоростта на светлината е еднаква в различни посоки и не зависи от факта на движението на Земята. Основата на четвъртото и петото допускане е обвързването със скоростта на светлината. Общата теория на относителността, разширявайки специалната теория на относителността до ускорените движения, за които беше необходимо да се покаже, че не само динамичните ефекти на движението, но и оптичните явления могат да бъдат приписани на гравитацията, стигна до заключението, че светлината има гравитационна маса.
Айнщайн идентифицира гравитацията с кривината на пространство-времето. Идеята за гравитационна маса на светлината и съответната кривина на светлинен лъч под действието на тежко тяло в неговатагравитационното поле даде нова хипотеза за Вселената.
Айнщайн базира своята обща теория на относителността на следните предположения:
1) гравитационното поле се моделира от извито пространство с безкрайно малък обем и съответното ускорение на референтната система се проявява във факта, че локалното гравитационно поле може да бъде елиминирано чрез координатна трансформация;
2) уравненията на гравитационните и материалните полета са инвариантни (независими) по отношение на произволни координати;
3) потенциалите на гравитационното поле, които са геометричните характеристики на пространство-времето, удовлетворяват уравненията на Айнщайн, които всъщност трябва да се наричат уравнения на Хилберт (те са изведени от Хилберт през 1915 г.).
4) скоростта на разпространение на гравитационните вълни (гравитацията) е равна на скоростта на светлината. Но ако светлината има гравитационна маса, тоест е обект на действието на гравитационно поле, тогава под въздействието на тези сили тя трябва да изпита ускорение. За да се допусне такова ускорение, е необходимо да се изостави основният постулат на специалната теория на относителността - постоянството на скоростта на светлината;
5) космосът е немислим без етер.
Айнщайн пише (1924): *... Не можем без етер в теоретичната физика, т.е. континуум, надарен с физически свойства...” По този начин последното предположение е опровержение на предположението, направено по-рано от Айнщайн (в специалната теория на относителността) за липсата на етер. Както се казва в такива случаи в Одеса: „Интересно кино!“, когато според една „теория“ - етерът не съществува, а според друга - не можете без него!
Трябва да се отбележи, че несъответствието между класическата физика и теорията на относителността по отношение на броя и съдържанието на основните постулати е много голямо.фундаментален. Двойна е била оценката на теорията на относителността през живота на Айнщайн [3]. От една страна, „... започва пряко преследване на теорията на относителността, главно в Германия“, а от друга страна, „... следвайки Мах, Адлер се обявява против теорията на относителността и написва работа в затвора, която според него неопровержимо доказва фалшивостта на възгледите на Айнщайн. Съдът назначи експертиза, която трябваше да установи дали това произведение свидетелства за психическо разстройство на подсъдимия. И по-нататък – „... атаките срещу Айнщайн и срещу теорията на относителността станаха част от голям заговор срещу демокрацията, мира и прогреса“. Това е като старата поговорка: „Запомни, като изневеряваш на мен, изневеряваш на цялата страна!“
Освен това има и друго мнение по въпроса за „преследването“ на теорията на относителността в Германия: по това време Айнщайн и Минковски бяха силно възхвалявани от немската школа на физиците като единствените създатели на теорията на относителността. Относно неприкосновеността на физическите принципи на теорията на относителността във версията на Айнщайн могат да се цитират думите на Д.Д. Томсън: „Очарованието на физиката се крие във факта, че в нея няма твърди и твърди граници, че всяко откритие не е граница, а само алея, водеща до страна, която все още не е изследвана, и колкото и наука да съществува, винаги ще има изобилие от нерешени проблеми ...“
Луи дьо Бройл също говори в същия дух: „Историята на науката показва, че прогресът на науката непрекъснато се възпрепятства от тираничното влияние на определени концепции, които в крайна сметка започнаха да се разглеждат като догми. Поради тази причина е необходимо от време на време принципите да се подлагат на много задълбочено изследване, което в крайна сметка се прилага без обсъждане.
Самият Айнщайн вярва: „На този, който създава, плодовете на собственото му въображение изглеждат таканеобходимо и естествено, че самият той ги разглежда не като начини на мислене, а като дадени реалности и иска всички да мислят така.
От книгата на V.I. Бояринцев „Анти-Айнщайн. Основният мит на ХХ век.