Теория относительности и ее влияние на научную мысль

Главное творение Эйнштейна - это новый закон тяготения, а не новое объяснение его. Он приписывает притяжение массивных тел кривизне мира в окружающей их области и этим бросает свет на всю проблему. Но он первоначально не заботится ни о том, чтобы объяснить, как материальные тела производят эту кривизну мира вокруг себя (или ассоциируются с ней) ни о том, как эта кривизна подчиняется закону. Хотя было бы полным непониманием Эйнштейновой постановки вопроса об общей теории относительности, рассматривать ее как попытку объяснить тяготение, тем не менее я думаю, что именно дальнейшее развитие его идей привело к настоящему объяснению настолько полному, насколько можно было только желать. Но я не думаю здесь излагать Вам объяснения. Иногда объяснение требует очень много пояснений.

То, что случилось по отношению к земле, произошло также и относительно мира, и такая же революция мысли нужна опять. Наблюдатель, скажем, в центре земли находит, что существует сеть пространства и времени-плоская или Евклидова сеть - в которой он может уместить вещи, встречающиеся в окрестности его, без искажения их естественной простоты. Нет ни тяготения, ни стремления тел падать покуда наблюдатель ограничивает свои наблюдения непосредственной окрестностью. Он расширяет эту сеть пространства и времени на более отдаленные расстояния и, наконец, на поверхность земли, где встречает явление падающих яблок. Так как в этом новом явлений приходится давать себе отчет, то он изобретает некоторого deus ex machinа, которого называет тяготением, и его действию приписывает наблюдаемое возмущение. Но мы видели, что мы можем также хорошо стать на точку зрения падающего яблока. Оно имеет плоскую сеть пространства и времени, в которой явления его окрестности укладываются без искажения; и с его точки зрения тела, находящиеся близь него, не испытывают ускорения. Но когда оно расширяет эту сеть далее, простота теряется и оно также должно постулировать существование в отдаленных частях демонической силы тяготения, заставляющей, например, предметы, покоющиеся по отношению к центру земли, падать в направлении к нему. Когда мы переходим, от одного наблюдателя к другому - от одной плоской пространственно временной сети к другой - мы должны изменить область активности этого демона. Разве не ясно теперь решение? Демон просто представляет собой усложнение, которое возникает тогда, когда мы втискиваем мир в плоскую Евклидову пространственно-временную схему, к которой он не может быть приноровлен без искажения. Миру не впору эта сеть, потому что он не является Евклидовым или плоским миром. Допустите кривизну мира и таинственное возмущение исчезнет. Эйнштейн изгнал демона.
Эйнштейн, поняв, что в явлении тяготения он имет дело не с „тягой", но с кривизной мира, должен был пересмотреть закон тяготения. Он не мог предложить возможного закона кривизны, который в точности соответствовал-бы предварительно принятому закону тяготения. Таким образом он пришел к предложению нового закона тяготения-закона, который для большинства практических приложений отличается очень мало от закона Ньютона, хотя имеет совершенно отличное основание.

Признание того, что простирающееся на весь мир мгновение „ТЕПЕРЬ" создано нами самими и не существует вне нашей геоцентрической точки зрения, настолько противоречит нашим естественным предубеждениям» что я посвящу несколько минут попытке выяснить искусственность этого понятия. Когда я говорю, что сознаю мгновение ТЕПЕРЬ, я сознаю его лишь постолько, посколько оно здесь - во мне. Что же заставляет меня воображать, что существует продолжение его вне меня? Это то, что я наблюдаю внешний мир, вижу различные события, происходящие „ТЕПЕРЬ" и перескакиваю отсюда к заключению, что то мгновение, которое я сознаю, должно быть распространено так, чтобы включить эти события. Однако, эта идея есть другое наследие безвозвратного прошлого, опровергнутое еще Рёмером в 1675 году. Не самые события, но чувственные впечатления, которые они порождают, совершаются в Мгновение ТЕПЕРЬ. Таким образом совершенно исчезло оправдание того, что я помещаю событие вне меня в то мгновение, которое я сознаю.

Странное заблуждение думать, что четвертое измерение должно быть чем-то лежащим совершенно вне представлений обыкновенного человека и что только математик может быть посвящен в его тайны. Правда, математик имеет преимущество понимания техники механизма для решения вопросов, которые могут возникнуть при изучении четырехмерного мира; но в смысле понятия о четырех измерениях мира его точка зрения та же, что и всякого другого. Надо ли думать, что упорной мыслью он приводит себя в особое состояние транса, в котором он постигает некоторое до сего неподозреваемое направление, простирающееся под прямым углом к длине, ширине и толщине? В этом было бы мало пользы. Мир четырех измерений, о котором мы теперь говорим, близко знаком всякому. Очевидно для каждого, даже для математика, — что мир телесных и прочных предметов имеет три измерения и не больше; что предметы размещены в тройном порядке, который для всякого отдельного индивидуума может быть разложен на вправо и влево, вперед и назад, вверх и вниз. Но не менее очевидно для всякого, что мир событий четырехмерен; что события размещены в четверном порядке, который в опыте отдельного индивидуума разлагается на вправо и влево, взад и вперед, вверх и вниз и раньше и позже. Предметом нашего изучения служит внешний мир, который является миром событий, общим для всех наблюдателей, но рисующимся для них в их родной сети пространства и времени; повседневный опыт делает очевидным, что этот абсолютный ми содержит четыре порядка.

Расстояние и продолжительность являются основными понятиями физики; скорость, ускорение, сила, энергия и т. п. все зависит от них; и мы едва-ли можем установить какое-нибудь физическое предложение, которое прямо или косвенно не заключало бы этих понятий. Мы поэтому несомненно всего лучше отметим революционные следствия того, что мы узнали, если укажем, что расстояние и продолжительность и все физические количества, производимые от них, не дают нам чего либо абсолютного во внешнем мире, но являются относительными количествами, которые меняются, когда мы переходим от одного наблюдателя к другому, обладающему другим движением. Те последствия, которые имело в физике открытие, что ярд не есть неизменный кусок пространства, и что то, что есть ярд для одного наблюдателя может быть восемнадцатью дюймами для другого это можно сравнить с последствиями открытия в политической экономии, что фунт стерлингов не есть неизменное количество богатства и при не-которых обстоятельствах может в „действительности" быть семью с половиной шиллингами.

Проведем по листу бумаги циркулем кривую. Будет ли полученная кривая круг или эллипс? Коперник с своего наблюдательного пункта на солнце объявляет, что, благодаря Фиц-Джеральдову сокращению, ножки циркуля сблизились, когда были повернуты в направлении земного годичного движения; поэтому кривая сплющилась в эллипс. Но здесь, я думаю, мы должны выслушать и Птолемея; он указывает, что с самого возникновения геометрии круги проводились таким именно образом циркулем, и всякий разумный человек понимает, что когда произносится слово „круг", то имеется в виду именно эта кривая. Одна и та же карандашная линия фактически есть круг в пространстве земного наблюдателя и эллипс в пространстве солнечного наблюдателя. Она в одно и то же время движущийся эллипс и покоющийся круг. Я думаю, что это иллюстрирует, насколько возможно, что мы разумеем под относительностью пространства.

Это сокращение движущегося материального предмета обнаружилось вначале на опыте Майкельсона Морлея; но оно отнюдь не противоречит тому, что можно было предвидеть на основании теоретических соображений. Достаточно вспомнить, что прут состоит из огромного числа молекул, удерживаемых в своем положении взаимными силами, главным образом сцеплением. Врядли можно сомневаться, что последнее имеет электрическую природу. Но когда прут при-веден в движение, электрические силы в не должны измениться. Например, каждый электрический заряд при этом становится электрическим током; а электрические токи испытывают взаимное притяжение, что не имеет места в системе, находящейся в покое. Под влиянием новой системы сил молекулы должны будут занять новые положения равновесия; они окажутся размещенными иначе и нет ничего удивительного поэтому в том, что форма прута меняется. Не выходя за пределы классических законов Максвелля, мы можем теоретически предсказать, каково будет новое состояние равновесия прута — длина его оказывается сокращенной как раз в таком размере, какой требуется результатами Майкельсона - Морлея.
Сокращение движущегося прута не должно поражать нас; было бы более удивительно, если бы прут сохранил ту же самую форму, вопреки изменению электрических сил, которые определяют расположение молекул. Замечательно, однако, что это сокращение обнаруживается лишь на опыте для наблюдателя на солнце; мы же на земле, путешествуя вместе с прутом, не можем его уловить То обстоятельство, что происходящее сокращение оказывается очень малым, не имеет значения. Для удобства допустим, что скорость земли увеличилась в 8000 раз, так что сокращение достигает почти половины первоначальной длины прута. Мы все же не заметим его в повседневной жизни. Скажем, что движение земли направлено вертикально вверх.
Я подымаю руку из горизонтального положения в вертикальное и она сокращается до половины своей длины. Нет, Вы не можете меня убедить, что я неправ; я не боюсь измерений. Принесите ярд и измерьте мою руку с начала в горизонтальном положении; полу-чается 30 дюймов; теперь в вертикальном получается зо полудюймов! Ибо Вы должны припомнить, что повернули шкалу вдоль линии движения земли, так что каждое деление сократилось наполовину. „Но мы ведь можем видеть, что Ваша рука не сократилась. Разве мы не должны доверять своим глазам?" Конечно нет, покуда Вы раньше не внесете в Ваши зрительные впечатления поправки на сокращение сетчатки по вертикальному направлению и на влияние нашего быстрого движения на видимое направление распространения световых волн. Если Вы расчислите эти поправки, то найдете, что они как раз скрадывают сокращение. „Но если сокращение имеет место, разве не должно оно ощущаться рукой?" Это не необходимо; я земной наблюдатель и мои чувства, как и другие впечатления, принадлежат геоцентрическому способу восприятия природы, который Коперник убедил нас покинуть.

Переворот состоял B перемене точки зрения, с которой рассматривались явления. Путь планеты, как он представляется земному наблюдателю, есть вычурный эпицикл, но Коперник предложил нам перенестись на солнце и снова взглянуть на этот путь. Вместо линии с петлями и узлами, орбита теперь оказывается одной из наиболее элементарных кривых эллипсом. Мы должны признать, что маленькая планета, на которой мы стоим, не имеет большого значения в общем плане мироздания и, чтобы выявить этот план, мы должны вначале освободить природу от искажения, вытекающего от выбора места, с которого мы ее наблюдаем. Солнце, а не земля - есть действительный центр мирового плана, по крайней мере той части его, которой астрономы того времени интересовались; и, перенося нашу точку наблюдения на солнце, мы обнаруживаем простоту планетной системы. Надобность в громоздком сооружении сфер и кругов исчезла.