Естественнонаучная картина мира - [51]

С другой стороны, теория относительности являет собой уникальный пример теории, принятой научным сообществом по историческим меркам не просто очень быстро, но почти стремительно. Если квантовой механике приходилось доказывать свою научную состоятельность десятилетиями (в том числе преодолевая внутренние разногласия), то эйнштейновская теория в целом была принята и признана научным сообществом уже в 1920-х гг.

С теорией относительности связано множество спекуляций тех, кого Ричард Фейнман тонко обозвал «философами за чашкой чая». Действительно, реальность, рисуемая в СТО и ОТО, далека от привычных для нас представлений. Объекты здесь сжимаются, пространство искривляется, время замедляется и т. д. Однако большинство подобного рода парадоксов – лишь аберрации, возникающие при перенесении эйнштейновских эффектов в мир, где они не встречаются и не наблюдаются, то есть в мир нашей обыденной повседневности. Что же касается науки, то она никогда не заботилась об удобствах нашего повседневного опыта, «здравого смысла» и наивного реализма слишком серьезно.

Наконец, существует очень распространенное мнение, что никакой заслуги, собственно, Альберта Эйнштейна в формулировке теории относительности нет – он лишь обобщил результаты работы других крупных ученых. Преобразования в системах координат для движущихся тел были выведены Хендриком Лоренцем. Четырехмерная система пространства-времени описана Германом Минковским. Сам принцип относительности прочно математически подтвержден в начале ХХ в. Анри Пуанкаре. Более того, некоторые авторы прямо указывают на ошибки, сделанные Эйнштейном в расчетах и формулах, или на явные допущения без достаточных оснований. Оставим ошибки, ибо ошибаться свойственно даже гению. Мы уже имели возможность поговорить о заблуждениях, например, Галилея. Что же касается плагиата, то действительно, сам Эйнштейн открыто признавал, что очень многим обязан своим коллегам, в том числе и в плане конкретизации ряда положений теории относительности, высказанных лишь как постулаты, либо выведения из СТО необходимых теоретических следствий, вроде четырехмерного пространства-времени. Однако практически никто из указанных выше коллег и современников Эйнштейна никогда и ни под каким видом не обвинял последнего в некорректных заимствованиях. Да, безусловно, появление теории относительности было подготовлено всем ходом развития науки. Но решающий шаг здесь принадлежит именно Эйнштейну и заслуженно признается за ним научным сообществом.

§ 2. Проблемы и постулаты

Проблема, с которой столкнулись ученые, изначально выглядела так: инвариантны ли уравнения Максвелла в различных инерциальных системах? Дело в том, что в сложившейся к началу ХХ в. практике такая инвариантность не наблюдалась. Известно, что вокруг проводника с электрическим током возникает магнитное поле, а под действием магнитного поля возникает электрический ток в проводнике. Однако одно и то же явление описывается в электромагнитной теории по-разному, в зависимости от того, какая система избирается как движущаяся. Эйнштейн описывает это так: «Если движется магнит, а проводник покоится, то вокруг магнита возникает электрическое поле, которое порождает ток в проводнике. Если же магнит покоится, а движется проводник, то никакого электрического поля вокруг магнита не возникает; зато в проводнике возникает электродвижущая сила, вызывающая точно такой же ток, как и в первом случае».

Летом 1905 г. Эйнштейн публикует небольшую работу «К электродинамике движущихся тел», формулируя свой исходный постулат следующим образом: «…Не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя…» Все физические процессы описываются как происходящие в системах, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно (инерциальных), при этом все эти системы рассматриваются как равноправные. Поезд движется относительно перрона или перрон относительно поезда – все описания движения остаются одинаковыми. Ни одна система не является привилегированной и ни один наблюдатель в системе не может определить, движется он «на самом деле» или неподвижен. Этот постулат получил наименование «принципа относительности» и, как мы видели, в основе своей восходит еще к Галилею. К нему примыкает второй постулат, на первый взгляд несовместимый с только что сформулированным: «Свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела». Оба постулата составили основу специальной теории относительности (СТО).

Если же говорить проще, то Эйнштейн вводит для естественнонаучного мышления два фундаментальных ограничения или даже запрета. Он запрещает постулировать любые абсолютные пространственно-временные системы отсчета и определять абсолютное положение наблюдателя в пространстве-времени. Второй запрет накладывает табу на все попытки представить скорость света больше или меньше константной. Если первый постулат решал в большей степени проблемы электромагнитной теории, то второй прямо затрагивал основы теории механического движения – всем хорошо знакомой теории Галилея – Ньютона.