Специальная теория относительности

Эффекты, возникающие при рассмотрении одного и того же физического процесса с позиций разных наблюдателей, в науке были известны давно. Однако уже в самой наивно реалистической установке классического естествознания содержалось предположение, что по-разному отображаемый наблюдателями феномен обладает определенными, первозданными естественными свойствами сам по себе. Соответственно, зафиксированные с разных позиций характеристики явления рассматривались в отношении к его некоему идеальному состоянию. В плане описания движения материальных тел это означало, что наряду с множеством систем отсчета, заданных относительной позицией наблюдателей, существует также абсолютная система отсчета. В физическом смысле математическая идея абсолютной системы отсчета ассоциировалась с существованием мирового эфира.

В 1905 году в рамках специальной теории относительности (СТО), представленной научному сообществу А. Эйнштейном, это спекулятивное допущение (к тому же изрядно скомпрометированное отрицательными результатами эксперимента Майкельсона) было попросту опущено. В соответствии с последовательной трактовкой принципа относительности все системы отсчета оказывались равноправными. Предполагалось также, что законы физики остаются неизменными в любой системе отсчета. Дело в том, что в условиях бурного приращения новой информации, плохо вписывающейся в теоретические каноны, было очень соблазнительно предположить, что в некоторых необычных состояниях материальные тела обретают новые свойства, не умещающиеся в обычные теоретические интерпретации. Так, например, не удержался от подобного соблазна К. Лоренц, который при составлении своих знаменитых преобразований ввел в интерпретационную модель ряд новых принципиальных допущений, предполагающих, что при больших скоростях конфигурация физических взаимодействий качественно меняется.

Необходимо подчеркнуть, что недопущение существования какой бы то ни было выделенной системы отсчета влекло за собой отказ от использования в науке привычных наглядных представлений наивного реализма. Нелепое с позиций здравого смысла суждение «Земля падает на яблоко», в контексте новой теории оказывалось столь же корректным, как и суждение «Яблоко падает на Землю». Строгие математические соотношения изящно и ясно отображали непостижимые для обыденного сознания явления, порождая еще более неожиданные следствия.

Качественно менял ракурс видения реальности введенный в СТО постулат о постоянстве скорости света. Принятая в классической науке трактовка времени как чистой длительности сменилась здесь неразрывной увязкой временных и пространственных параметров бытия. Это, в частности, приводило к тому, что события, фиксируемые в одной системе отсчета как одновременные, в другой системе отсчета оказывались разнесенными во времени. Длительность из абсолютного континуума превратилась в относительную переменную, рассчитываемую в зависимости от пространства и скорости. Время, равномерно текущее для стороннего наблюдателя, внутри системы, двигающейся с большим ускорением, идет медленнее.

Теряла свою основательность и устойчивость некогда фундаментальная субстанциальная характеристика материальных тел – масса. Ее зависимость от скорости удостоверяло важнейшее следствие СТО, выраженное в знаменитой формуле Е = mC². Становилось ясно, что при увеличении скорости движения материального тела его масса неограниченно возрастает, причем приближение к световому порогу делает ее бесконечной. Это было равносильно запрету движения массивных тел со световыми скоростями. Кроме того, установление эквивалентности энергии и массы позволяло выражать массу в единицах измерения энергии и наоборот. «Материя исчезла!» – это вызвавшее широкий общественный резонанс заявление известного физика, нобелевского лауреата Э. Маха стало символом признания учеными начала 20-го века сомнительности «вещественной» концепции материи.

Новая теория вызвала широкий резонанс в научных кругах и почти сразу была признана учеными. По-видимому, это обстоятельство объясняется тем, что с ее помощью изящно и эффективно удавалось решить ряд застарелых проблем в области теории. Сама по себе СТО работала на высоком уровне спекулятивных обобщений. От уже существующих объяснительных моделей она выгодно отличалась простотой и меньшим числом исходных допущений[16]. Техническая вооруженность науки того времени не позволяла всерьез ставить вопрос об эмпирической верификации ее следствий, поэтому убедительность предлагаемых интерпретаций обеспечивалась прежде всего безупречным математическим аппаратом, который был детально и основательно разработан А. Пуанкаре. С гораздо большими сложностями на пути к всеобщему признанию пришлось столкнуться квантовой теории.

Дата добавления: 2015-08-10