Проблема экспериментальной проверки СТО.
Подтверждение принципов СТО, обладающих аксиоматической полнотой, равносильно под-тверждению всего объема данной теории. Проверка исходных двух принципов СТО должна обеспечивать и проверку лоренц-инвариантности, как следствие последних.
Как известно, требование лоренц-инвариантности законов в одной системе отсчета является математическим выражением релятивистской механики. Оно эквивалентно двум основополагающим принципам СТО. Итак, для проверки СТО нет необходимости экспериментально воссоздавать движущуюся с околосветовой скоростью относительно Земли инерциальную систему отсчета (СО). Достаточно переписать законы в одной инерциальной СО и убедиться, что они при этом лоренц-ин- вариантны.Хорошее подтверждение в одной СО получает СТО в процессах со-ударения элементарных частиц. Если импульсы частиц постоянные величины (P,=const). то частицы движутся с релятивистскими скоростями инерциально. Поэтому, проверка вида лагранжиана для свободных частиц должна состоять в проверке законов сохранения момента и центра инерции. Содержание сказанного выше представляет суть семантической интерпретации для случая со свободными частицами. А эйдетическая интерпретация заключается в построении теоретической модели соударения движущейся частицы с неподвижной частицей равной ей массы (піде = т„ — масса покоя), из семантической интерпретации следует угол разлета Z6 после их столкновений будет острым (условие, создающее возможность для графического изображения в полярных координатах Zd
Champion, 1963).Можно показать, что из лоренц-инвариантности законов следует замедление времени движущихся "часов" (т.е. периодических процессов любой физической природы). Для этого достаточно иметь движущуюся СО, в которой градуировка осуществлена таким образом, чтобы с неподвижной СО, движущаяся СО была связана преобразованиями Лоренца. Из-за того, что в неподвижной СО законы лоренц — инвариантны, в движущейся СО они будут иметь тот же вид, что и в неподвижной СО. Это значит, что все процессы в движущейся СО будут протекать одинаково с процессами в неподвижной СО. Следовательно, содержание эйдетической интерпретации сводится к следующему: наглядному образу двух СО; одна из них ("заштрихованная") движется относительно неподвижной СО с релятивистской скоростью. Переход к эмпирической интерпретации в принципе
мог быть связан со следующим МЭ: если в неподвижной СО мы имеем эмпирическое представление о приборе —"разноплечем интерферометре" (МЭ, предшествовавший реальному эксперименту Кеннеди-Торндайка), который не дает смещения полос интерференции при повороте, то такой же интерферометр, движущийся вместе с "заштрихованной" СО, также не должен был бы давать смещений полос интерференции. При наличии со-кращения длин это возможно только тогда, когда частота источника света движущегося интерферометра претерпевает релятивистское изменение, т.е. при наличии замедления времени (Robertson, 1949.).
Замедление хода поступательно движущихся "часов" в принципе может быть проверено еще двумя опытами: путем 1) измерения "времени жизни" (Тж) движущихся мезонов, а также с помощью 2) поперечного доп- лер-эффекта.
Итак, мы убедились, что основные предсказания СТО подтверждаются с помощью ряда экспериментов. Тем самым СТО является новой истинной фундаментальной физической теорией.
"Знал ли Эйнштейн отрицательный рзультат опытов Майкельсо- на? " Как известно, опыты Майкельсона и др. и их отрицательный результат вместе с гипотезой сокращения Лоренца-Фицджеральда не послужили достаточной основой для построения СТО Эйнштейном .
Сам Эйнштейн писал: "Когда я развивал свою теорию, результат Майкельсона не оказал на меня заметного влияния. Я даже не могу припомнить, знал ли я о нем вообще, когда я писал свою первую работу по специальности теории относительности (1905 г.). Объяснить это можно просто тем, что из общих соображений я был твердо убеяеден в том, что никакого абсолютного движения не существует и моя заслуга состояла только в том, чтобы сочетать это обстоятельство с тем, что известно из электродинамики" .В то же время, как пишет А. Пайс: "Но как бы то ни было, на вопросы, знал ли Эйнштейн о работе Майкельсона до 1905 г. и повлиял ли опыт Майкельсона-Морли на создание СТО, нужно, без всякого сомнения, ответить утвердительно. Это следует из беседы Шенкланда с Эйнштейном в 50-е годы, а также из лекции "Как я создал теорию относительности", прочитанной Эйнштейном 14 декабря 1922 г. в университете города Киото (Япония) . Далее А. Пайс убедительно обосновывает с помощью соответ-
ствующих ссылок свой утвердительный ответ во многом на сакраментальный вопрос: "Знал ли Эйнштейн...?" В своем письме Шенкланду Эйнштейн признается, что "влияние решающего эксперимента Майкельсона- Морли на меня было довольно косвенным. Я узнал о нем из основополагающего труда Г. А. Лоренца, посвященного электродинамике движущихся тел (1895 г.), с которым познакомился до начала разработки специальной теории относительности" .
Знание замечательной работы Лоренца 1895 г. Эйнштейном подтверждается и в его киотской лекции 1922 г.: "Еще студентом я познакомился с неотъемлемыми результатами опыта Майкельсона и интуитивно пришел к выводу, что возможно, мы ошибаемся, считая, будто Земля движется относительно эфира, так как опыт не подтверждает этого. По сути, так я пришел к тому, что сейчас именуется СТО.. ." . В двух беседах с Шенкландом в 50-х годах Эйнштейн подчеркнул о косвенном влиянии опыта Майкельсона.
Беседа, состоявшаяся 4 февраля 1950 г.: "Когда я спросил Эйнштейна, как он узнал об опыте Майкельсона-Морли, он ответил, что прочитал о нем в работах Лоренца, но обратил на него внимание лишь после 1905 г.!" "В противном случае, — сказал он, — я бы упомянул о нем в своей статье".
Он также сказал, что из экспериментальных результатов наибольшее влияние на него оказали наблюдения аберрации звезд и опыты Физо по измерению скорости света в потоке воды. "Этого было достаточно, — сказал Эйнштейн" .Беседа, состоявшаяся 24 октября 1952 г.: "Я спросил профессора Эйнштейна, когда он впервые услышал о Майкельсоне, его опыте. Он ответил: "Трудно сказать, когда я впервые услышал об опыте Майкельсона, я не ощутил его прямого влияния в течение тех семи лет, когда жил теорией относительности. Видимо, я просто считал его результат само собой разумеющимся". "Потом он понял, что знал о результате Майкельсона и до 1905 г., так как читал работы Лоренца, но в основном просто полагал, что этот результат верен" (Шенкланд) .
"Я убежден, что посредством чисто математических конструкций мы можем найти те понятия и закономерные связи между ними, которые дадут нам ключ к пониманию явлений природы" . Как добавляет Пайс: "что здесь Эйнштейн переоценивал возможности человеческого разума, даже такого мощного, как свой" .
"Общие соображения", побудившие Эйнштейна построить СТО были инициированы не знаменитыми опытами, а выявлением единства классической механики и классической электродинамики и целью их объединения . Можно предположить, идея совместного использования понятий механики и электродинамики для процесса излучения черного тела, рассмотренной в статье "Об одной эвристической точке зрения, относящейся к процессу возникновения и преобразования света", опубликованной им тремя месяцами раньше, чем статья по СТО, являлась эвристической в том плане, что она правильно указала направление его поиска. Возникновение СТО связано с "общим соображением" Эйнштейна дать еще более общее и, в этом смысле, более простое объяснение физической реальности по сравнению с тем, которое дано электронной теорией Лоренца. Концепция электродинамики Лоренца базировалась на большом количестве независимых допущений, среди которых многие были введены ad hoc. Так, например, гипотезы о существовании локального ("местного") времени и сокращения продольных размеров всех тел, в том числе и плеча интерферометра, в направлении движения и т.д. — искусственность их не вызывает сомнения. Таким образом, на примере построения СТО логично предположить об относительной самостоятельности теоретического исследования (и знания) по отношению к эмпирическому исследованию (и знанию) (обратное тоже верно), в результате чего становится возможным возникновение новых теорий, не всегда связанных с обнаружением опытных данных.