Очевидное? Нет, еще неизведанное… - Вольдемар Смилга

Обратите внимание на дату — 1913! Уже восемь лет прошло после того, как вышел труд Эйнштейна. Когда Эйнштейн писал свою работу, не существовало ни экспериментов, непосредственно противоречащих баллистической теории, ни, впрочем, самой теории, которую предложил Ритц только в 1908 году[58]. Нет сомнения, что в процессе работы Эйнштейн обязан был рассмотреть гипотезу, которую впоследствии высказал Ритц. Действительно, стоит принять принцип относительности, как баллистическая гипотеза напрашивается, «стучится в дверь». Несколькими строками выше мы пытались доказать, что она единственно возможное следствие принципа относительности. Просмотрите еще раз эти рассуждения и попробуйте найти ошибку! Все кажется так безукоризненно ясно и логично. Но если так, то мы попали в очень неприятное положение. Поглядите, что получилось.

Мы зашли в тупик. Анализ положения.

1. Опыт Майкельсона убеждает нас в принципе относительности.

2. Принимая принцип относительности, мы как будто доказали, что скорость света должна зависеть от скорости источника, и тем самым обосновали баллистическую теорию.

3. Мы утверждаем, что многие опыты опровергают баллистическую теорию.

Согласовать эти три положения между собой невозможно — следовательно, какое-то из них ошибочно. Принцип относительности, по-видимому, справедлив. Поэтому надо отбросить либо 2-й, либо 3-й пункт. Но какой?

Теперь-то мы знаем, что неправилен 2-й пункт в нашем списке. Но ведь как раз он кажется столь убедительным. Просмотрите еще раз те рассуждения, что привели нас к этому выводу. Они представляются идеально строгими.

А вспомним теперь, что у Эйнштейна не было твердой уверенности в положении № 3.

Решающие опыты, опровергающие баллистическую теорию, были сделаны только в 1913 году (Де-Ситтер!). В распоряжении Эйнштейна только косвенные доводы против баллистической гипотезы, те доводы, вес которых можно оценивать, лишь призывая интуицию.

Неутешительный и, к счастью, неправильный, вывод.

Но интуиция — это нечто неопределенное, а пока создается впечатление, что:

1) принцип относительности и

2) независимость скорости света от движения источника

согласовать нельзя!

Если принять первое, надо отбросить второе и стать на позиции баллистической теории.

Если принять второе, то необходимо пожертвовать принципом относительности и вернуться к эфиру.

И Эйнштейн выбрал, казалось бы, самую невероятную среди всех имевшихся возможность объяснить опыт Майкельсона. Именно эти два положения он взял как основные постулаты своей теории.

Трудно понять, как именно он понял то, что он понял. Пожалуй, решающую роль сыграло то непонятное и неуловимое, что обычно определяют как «интуиция».

Как рассказывает сам Эйнштейн, с 16 лет он задумался над вопросом: что увидит наблюдатель, который движется за лучом света со скоростью света?

«Если бы я стал двигаться за лучом света со скоростью с (скорость света в пустоте), то я должен был бы воспринимать такой луч света как покоящееся, переменное в пространстве электромагнитное поле. Но ничего подобного не существует; это видно как на основании опыта, так и из уравнений Максвелла. Интуитивно мне казалось ясным с самого начала, что с точки зрения такого наблюдателя все должно совершаться по тем же законам, как и для наблюдателя, неподвижного относительно Земли»[59].

Кстати, забавно, хотя и не очень связано с тем, что нас сейчас волнует, что наблюдатель, начавший в какой-то момент двигаться от источника света со скоростью большей, чем скорость света, должен видеть события, происходящие в источнике света, в обратном порядке. Он как бы увидит кинопленку, пущенную от конца к началу.

Итак, Эйнштейн не понимал, как можно удовлетворительно построить теорию, допуская, что скорость света в разных системах отсчета различна и зависит от движения источника света в данной системе. После многих лет размышлений он, наконец, находит выход: следует изменить не только электродинамику, нет… всю физику. Как видите, все было очень просто.

Вот как он формулирует постулаты новой теории в первой работе.

Внимание! Вот они, постулаты Эйнштейна.

1. «Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении, эти изменения относятся».

2. «Каждый луч света движется в „покоящейся“ системе координат (в любой данной инерциальной системе координат. — В. С.) с определенной скоростью с, независимо от того, испускается этот луч покоящимся или движущимся телом».

Итак, первое — принцип относительности, второе — независимость скорости света от движения источника.

А как быть с эфиром в новой теории?

«Введение светового эфира окажется при этом излишним, — пишет Эйнштейн, — поскольку в предполагаемой теории не вводится абсолютно покоящегося пространства, наделенного особыми свойствами…»

Как видите, загадку эфира Эйнштейн решает сразу. Эфира нет. Не существует никакой гипотетической среды с механическими свойствами. Просто само пространство обладает свойствами передавать электромагнитные колебания, и только. Вообще-то для истребления эфира достаточно одного принципа относительности, и в баллистической теории Ритца эфир также уничтожается.

Ну что же, эфиром скрепя сердце можно пожертвовать. В конце концов отрицательные результаты всех попыток выявить абсолютное движение Земли принцип относительности объясняет сразу, а с эфиром достаточно намучились и помимо опыта Майкельсона.

Второй постулат сам по себе выглядит также довольно естественно (между прочим, он был принят в теории неувлекаемого эфира).

Но как можно их согласовать? Ведь совсем недавно мы как будто показали, что из принципа относительности однозначно следует баллистическая теория.

Новая атака на постулаты Эйнштейна!

Если вспомнить, как доказывалась зависимость скорости света от движения источника, мы увидим: кроме принципа относительности, использовалась только формула сложения скоростей, хорошо известная из механики. Вот она.

Если скорость тела B относительно тела A равна v1, а скорость C относительно B — v2, то скорость C относительно A равна v1 + v2. Сомнение в справедливости этой формулы означает ни много ни мало, как сомнение в самих основах механики.

Вспомним пример со световыми вспышками в вагоне поезда и посмотрим, можно ли совместить принцип относительности с постулатом о постоянстве скорости света.

Попытаемся опровергнуть Эйнштейна. Чтобы показать несостоятельность теории относительности, используем, например, классический прием — reductio ad absurdum («приведение к нелепости», или «доказательство от противного»). Примем постулаты Эйнштейна и посмотрим, к каким выводам они приводят[60].

Пусть точно в середине вагона экспресса произошла мгновенная вспышка света. Световая волна побежит во все стороны и через ничтожный промежуток времени достигнет как передней, так и задней стенок вагона. Допустим, этот момент прихода мы можем зафиксировать точными приборами.

Одновременно или неодновременно придет световой сигнал к задней и передней стенкам?

Наблюдатель, использующий систему отсчета, жестко связанную с вагоном (для естественности посадим его внутрь вагона), заявит: «Конечно, световой сигнал дошел до обеих стенок одновременно». Действительно, скорость света одинакова во всех направлениях (изотропность пространства), расстояние до стен одинаковое (источник в середине), вагон покоится. Естественно, сигнал дойдет одновременно до задней и передней стенок.

Наблюдатель же на полотне (система отсчета — полотно железной дороги) заявит, что сигнал дошел до стенок неодновременно. Действительно, источник света в его системе движется, но согласно второму постулату Эйнштейна это движение на распространение света никак не влияет. Световой сигнал снова распространяется по всем направлениям с одной и той же скоростью с относительно источника. Однако передняя стенка вагона «убегает» от светового сигнала, а задняя соответственно «набегает» на него. Следовательно, задней стенки сигнал достигнет несколько раньше, чем передней.

Итак, пáра событий в одной системе одновременна, а в другой — нет. Результат достаточно странный. Может быть, этот «нелепый» вывод доказывает, что постулаты Эйнштейна противоречивы?