<<
>>

ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ А.ЭЙНШТЕЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ ВЫБОРА ПРИНЦИПОВ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО)

Эволюция электродинамики движущихся тел (от Герца до Пуанкаре). Как известно, исходными принципами "предпосылками"344 СТО являются специальный принцип относительности и принцип инвариантности (постоянства) скорости света .
Названные выше релятивистские принципы СТО образуют ее теоретическую программу на стадии фундаментального теоретического исследования.

Рассмотрим сначала построение А. Эйнштейном СТО. Как пишет сам Эйнштейн: "Распространение электродинамики движу щихся тел выпало

на долю многочисленных последователей Максвелла" Впервые уравне-ние электродинамики движущихся тел предложил Г. Герц в 1890 г. При этом он опирался на гипотезу увлекающуюся движущими телами эфира. В соответствии с этой гипотезой он видоизменил два уравнения Максвелла, выбрав вместо обычных производных так называемые субстанциональные производные. "Но теория Герца противоречила фундаментальному эксперименту Физо по распространению света в движущейся жидкости" . По Эйнштейну: "Выход из положения указал Г.А. Лоренц". По Лоренцу, су-ществует всюду неподвижный эфир, в котором движутся электрические заряды. В эфире распространяется электромагнитное возмущение, создаваемое зарядами и, в свою очередь, действующее на заряды. На этом основании он получает новые уравнения для движущихся сред , которые для неподвижных сред при усреднении превращаются в обычные уравнения Максвелла. В отличие от Герца Лоренц применил развитую им теорию к оптическим явлениям в движущихся телах. За исключением результатов опыта Майкельсона, он объяснил все известные экспериментальные факты (Физо (1853), Респиги и Гука (1858), Клинкерфюса (1870), Роуленда (1876), Рентгена (1885), Троутона и Нобла (1903) и др.). Что касается опыта Майкельсона, то Лоренц как раз и предложил гипотезу сокращения . Стало быть, теория Лоренца (1895 г.) была явно предпочтительна перед теорией Герца, что впоследствии подтвердилось в экспериментах А.

А. Эй- хенвальда .

В 1900 г. Дж. Лармор сделал следующий шаг в развитии электродинамики движущихся сред. Он, как и Лоренц, рассматривал электромагнитные и оптические явления в движущихся телах с позиции электронной теории, к развитию которой он имел отношение. Лармор считал, что все тела состоят из заряженных частиц, которые являются особыми точками неподвижного эфира. Силы, действующие между частицами, имеют электромагнитное происхождение и подчиняются уравнениям Максвелла. Как и Лоренц, Лармор — сторонник гипотезы сокращения в интерпретации

опыта Майкельсона. С помощью математического метода преобразования координат, времени и полей для эфира он обосновывает гипотезу сокращения, при котором уменьшается расстояние между зарядами в 1/( 1 -("І2)'2 раз .

Под воздействием новых опытов (Релея (1902), Бреса (1904), Троуто- на и Нобла (1903) и др.) и с учетом результатов теории Лармора Лоренц обобщает ранее разработанную теорию путем введения двух гипотез: 1) он считает, что размеры всех частиц изменяются в направлении своего движения в 1/(1-р2)1/2 раз и 2) Он полагает, что все силы, которые действуют ме5вду частицами, образующими тело, также изменяются соответствующим образом. Таким образом, он спасает концепцию эфира от окончательного краха.

Позже Анри Пуанкаре обратился к проблемам, рассмотренным выше. В отличие от Лоренца Пуанкаре сразу исходил из принципа относительности, который он распространил на оптические явления. В 1905 г. исходя из принципа относительности он уточнил формулы преобразования Лоренца и показал полную инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца (он так их назвал). Следуя принципу относительности как общему закону природы, Пуанкаре и пришел к необходимости исправления преобразований Лоренца для плотности зарядов и скорости. В последующем Пуанкаре на основании принципа относительности выбирает математический аппарат теории относительности, который устанавливает, что преобразования Лоренца образуют группу2.

Далее он показывает, что при преобразованиях Лоренца величина "интервала" x2+y2+z2- c2t2, а также значение Е2-Н2 остаются инвариантными, т.е. он вводит в рассмотрение четырехмерное пространство до Г. Минковского. В этом пространстве Пуанкаре представляет группу как поворот осей. Более того, Пуанкаре предвосхищает ОТО Эйнштейна, предполагав влияние принципа относительности на теорию гравитации, выражающем в конечности скорости распространения силы тяготения и что скорость эта должна рав-

няться скорости света.

Еще в 1898 г. Пуанкаре обратил внимание на вопрос измерения времени и понятие одновременности событий . До Пуанкаре понятия направления времени, равномерного его течения и понятие одновременности событий пока еще не подвергались научному анализу. В основе этих понятий лежали интуитивные представления, основанные на здравом рассудке. Пуанкаре рассматривает различные способы течения времени и одновременности для удаленных событий, включая случай использования световых сигналов. Здесь он указывает, что для определения одновременности двух удаленных событий надо принять постулат постоянства скорости света во всех направлениях. Это именно постулат, так как он принимается без экспериментального доказательства. Вот почему: при измерении скорости света в направлениях "туда и обратно" мы по существу измеряем среднюю скорость, которая не доказывает и не опровергает. В результате, по Пуанкаре, существует произвол в определении одновременности двух удаленных событий, т.е. одновременность относительна. Для того чтобы устранить этот произвол, вводят постулат постоянства скорости света в различных направлениях, как наиболее простое предположение. "Одновременность двух событий или порядок их следования, равенство двух длительностей, — пишет А. Пуанкаре, — должны определяться таким образом, чтобы формулировка законов природы была бы настолько простой, насколько это возможно. Другими словами, все эти определения являются лишь плодом неосознанного соглашения" . В статье "Настоящее и будущее математической физики" (1904) мы находим у Пуанкаре рассуждения, которые в некоторой степени изоморфны рассуждениям А.Эйнштейна в его знаменитой статье "К электродинамике движущихся тел": у Пуанкаре и у Эйнштейна часы, подлежащие сверке с помощью световых сигналов находятся в пунктах А и В; потом система отсчета, связанная с последними приводится в движение и т.д. Таким образом, мы видим, как близко по-дошел Пуанкаре к открытию СТО . Однако не до конца проанализировал

понятие одновременности: различая "истинное время" и "местное время", он считал возможным использовать понятие абсолютного движения (относительно неподвижного эфира).

<< | >>
Источник: Очиров Д.Э.. Методологическая физика. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004- 346 с.. 2004

Еще по теме ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ А.ЭЙНШТЕЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ ВЫБОРА ПРИНЦИПОВ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО):

  1. ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ А.ЭЙНШТЕЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ ВЫБОРА ПРИНЦИПОВ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (СТО)
  2. СООТНОШЕНИЕ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ И РЕГУЛЯТИВНОЙ ФУНКЦИИ ФИЛОСОФСКИХ ПРИНЦИПОВ в ФОРМИРОВАНИИ НОВОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
  3. ВВЕДЕНИЕ