Cтраница 2
В соответствии с избранным методом изложения содержание и результаты опыта Майкельсона описываются не так, как их понимала классическая физика, когда опыт Майкельсона был задуман и осуществлен, а так, как следует толковать содержание и результаты опыта с точки зрения теории относительности. [16]
С точки зрения теории относительности материальные тела не могут иметь скорости, большей, чем скорость света. Скорость света образует верхний предел скоростей для всех материальных тел. Если скорость тела относительно корабля равна скорости света, то и относительно берега она тоже будет равна скорости света. Простой механический закон сложения и вычитания скоростей больше несправедлив или, более точно, справедлив лить приближенно для малых скоростей, но не для скоростей, близких к скорости света. Число, выражающее скорость света, явно входит в преобразования Лоренца и играет роль предельного случая, подобно бесконечной скорости в классической механике. Эта более общая теория не противоречит классическим преобразованиям и классической механике. [17]
Поэтому не требуется уже никаких граничных условий на бесконечности. С точки зрения теории относительности кажется на первый взгляд лишенным смысла говорить, что мир конечен, поскольку путем преобразования координат его можно сделать бесконечным, евклидовым или гиперболическим. Но такие преобразования оставляют неизменным инвариант G и, следовательно, после перехода к евклидовым или гиперболическим координатам мир все же остается конечным и сферическим в естественных единицах измерения. [18]
Только с точки зрения теории относительности оказывается возможным отчетливо изложить те разногласия, которые возникли между классической физикой и теорией относительности, и указать те опыты, которые должны решить, какая из этих теорий верна. Классическая же физика была не в состоянии этого сделать. Именно поэтому в настоящем очерке все вопросы излагаются не так, как они возникали в свое время в классической физике, а так, как они были освещены позднее в теории относительности. Вследствие этого в последующем изложении классическая физика и теория относительности выступают как две равноправные, одинаково ясные и последовательные теории, выбор между которыми должен быть сделан лишь на основании опыта. Между тем в действительности дело обстояло не так, ибо не только ответы на вопросы, но и сама постановка некоторых вопросов в классической физике оказались неправильными. Тем самым в последующем изложении нарушается историческая перспектива, но зато устраняются те трудности, с которыми безуспешно пыталась справиться классическая физика и которые благодаря правильной и более глубокой постановке вопросов разрешила теория относительности. [19]
Его объяснение следует непосредственно из уравнений поля ( G) и формул преобразования ( 269а) для тока J. В то время как раньше этот опыт считался аргументом в пользу существования эфира, с точки зрения теории относительности он является просто следствием того, что разделение электромагнитного поля на электрическую и магнитную части зависит от системы отсчета. [20]
Любая система, движущаяся с постоянной скоростью по отношению к нашей первой, была бы столь же хорошей инерциальной системой; законы Ньютона, справедливые по определению в первоначальной системе, были бы справедливы и во всех остальных. Когда мы проводим опыты по механике и обнаруживаем, что законы Ньютона строго выполняются, то с точки зрения теории относительности просто демонстрируем, что наша первоначальная лаборатория была практически инерциальной системой. Напротив, любые эксперименты, демонстрирующие вращение Земли, показывают несовершенство нашего выбора инерциальной системы. Однако, сказав Земля вращается, мы представляем себе идеальную систему, в которой законы Ньютона выполняются совершенно точно. [21]
Новые воззрения на природу механического движения имеют первостепенное значение при скоростях движения, близких к скорости света; они расширяют и уточняют законы классической механики. Однако следует отметить что изучение движений при скоростях, малых по сравнению со скоростью света, пока еще нецелесообразно проводить с более широкой точки зрения теории относительности. Открытия, сделанные в теории относительности, не означают, что закономерности классической механики перестали быть верными. [22]
Формулировка основного закона механики в виде уравнения ( 73) предполагает выбор определенной системы отсчета. В движущейся относительно нее системе отсчета величины, входящие в уравнение ( 73), должны бить преобразованы при помощи преобразования Лоренца. С точки зрения теории относительности это неудовлетворительно. Соотношение, которое выполняется во всех системах отсчета, должно выражаться уравнением между мировыми векторами. [23]
Скорость распространения была бы бесконечно большая. Это еще один пример того, как представление об абсолютно жестких телах приводит к физически неприемлемым результатам. С точки зрения теории относительности никакой импульс ( сигнал) не может распространяться со скоростью, большей скорости света. [24]
Поскольку формой существования всех видов материи является пространство - время, естественно включить в число основных единицы протяженности и времени. Здесь уместно сделать следующее замечание. Хотя с точки зрения теории относительности длины отрезков и промежутков времени утратили свою абсолютность, поскольку они зависят от относительного движения систем отсчета, они сохранили свою объективность, подобно тому как в обычной геометрии проекции отрезка на координатные оси, будучи относительными ( т.е. зависящими от системы координат), тем не менее остаются объективными. Эти соображения позволяют нам без всяких оговорок включить в число основных единицы длины и времени. То же в полной мере относится и к третьей величине - массе, единицы которой обычно также выбираются в качестве основных. [25]
Она явно предпочла статическую картину и нашла в этом представлении движения, как того, что существует в пространстве-времени, более удобную и более объективную картину реальности. Мы должны еще ответить на вопрос, почему эти две картины эквивалентны с точки зрения классической физики и не эквивалентны с точки зрения теории относительности. Ответ будет понятным, если снова рассмотреть две системы координат, движу-щиесяпрямолинейно и равномерно друг относительно друга. [26]
Против вышеприведенного рассуждения часто выдвигается возражение, заключающееся в следующем. Поскольку все часы системы К должны быть синхронизованы между собой, то они должны давать в один и тот же момент времени одинаковые показания. Это возражение основано, однако, на ошибке, связанной с некритич. С точки зрения теории относительности, понятие момент времени имеет смысл только при указании одной определенной системы отсчета. [27]
Мир событий может быть описан динамически с помощью картины, изменяющейся во времени и набросанной на фоне трехмерного пространства. Но он может быть также описан посредством статической картины, набросанной на фоне четырехмерного пространственно-временного континуума. С точки зрения классической физики обе картины, динамическая и статическая - равноценны. Но с точки зрения теории относительности статическая картина более удобна и более объективна. [28]
Если элементарная частица имеет конечные размеры, является протяженной, то она, будучи единым целым, не должна деформироваться, так как деформация по смыслу этого понятия связана с возможностью независимых движений отдельных частей целого. Но в применении к элементарной частице это означает, что внешнее воздействие на нее должно было бы мгновенно передаваться от одних ее частей к другим. Это противоречит основному положению теории относительности об отсутствии в природе скоростей передачи взаимодействий, больших скорости света в вакууме. Таким образом, с точки зрения теории относительности элементарная частица должна быть точечной. [29]
Это значит, что мы берем некоторую величину в пространстве-времени с каким-то направлением временной оси, а при повороте этой оси получаем новую величину, относящуюся не только к непосредственной окрестности той точки, где была задана исходная величина, но и к областям пространства, отдаленным от нее в той или иной степени. Ситуация отчасти напоминает теорию дальнодействия. Это не очень хорошо с точки зрения теории относительности, но ничего лучшего у нас в настоящее время нет. [30]