|
Фундаментальные противоречия в основаниях классической механики
В начале XX в. на смену классической механике пришла новая фунда¬ментальная теория — специальная теория относительности (СТО). Созданная усилиями ряда ученых, прежде всего А. Эйнштейном, она позволила непротиворечиво объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамки классических представлений. В первую очередь это касалось закономерностей электромагнитных явлений в движущихся телах.
Создание теории электромагнитного поля и экспериментальное доказательство его реальности поставили перед физиками задачу выяснить, распространяется ли принцип относительности движения (сформулированный еще Галилеем), справедливый для механических явлений, на явления, присущие электромагнитному полю. Во всех инерциальных системах (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг по отношению к другу) применимы одни и те же законы механики. Но справедлив ли принцип, установленный для механи¬ческих движений материальных объектов, для немеханических явле¬ний, особенно тех, которые представлены полевой формой материи, в частности электромагнитных явлений?
Ответ на этот вопрос требовал изучения закономерностей взаи¬мосвязи движущихся тел с эфиром, но не как с механической средой, а как со средой — носителем электромагнитных колебаний. Отдален¬ные истоки такого рода исследований складывались еще в XVIII в. в оптике движущихся тел. Впервые вопрос о влиянии движения источ¬ников света и приемников, регистрирующих световые сигналы, на оптические явления возник в связи с открытием аберрации света английским астрономом Брадлеем в 1728 г. (см. 7.1). Данный вопрос применительно к волновой теории света был значительно более сложным, чем для теории, основанной на представлении о корпуску¬лярной природе света. Его решение требовало введения ряда гипоте¬тических допущений относительно явлений, которые очень сложно выявить в опыте: как взаимодействуют весомые тела и эфир (полага¬ли, что эфир проникает в тела); отличается ли эфир внутри тел от эфира, находящегося вне их, а если отличается, то чем; как ведет себя эфир внутри тел при их движении, и т.д. В физике сложилось три различных интерпретации характера взаимодействия вещества и эфира.
Возрождавший волновую теорию света в начале XIX в. Т. Юнг, касаясь вопросов оптики движущихся тел, отметил, что явление абер¬рации света может быть объяснено волновой теорией света, если предположить, что эфир повсюду, в том числе и внутри движущихся тел, остается неподвижным. В этом случае явление аберрации объяс¬няется, как и в корпускулярной теории света.
В 1846 г. английский физик Дж. Г. Стокс разработал новую тео¬рию аберрации, основанную на аналогиях с гидродинамикой. Он исходил из предположения, что Земля при своем движении пол¬ностью увлекает окружающий ее эфир и скорость эфира на поверх¬ности Земли в точности равна ее скорости. Но последующие слои эфира движутся все медленнее и медленнее, и это обстоятельство и вызывает искривление волнового фронта, что и воспринимается как аберрация. Из этой теории следует, что в любых оптических опытах, проведенных на Земле, не может быть обнаружена скорость ее движения.
Существовала и третья точка зрения, принадлежавшая Френелю. Он предположил, что эфир частично увлекается движущимися тела¬ми. Френель показал также, что коэффициент увлечения имеет поря¬док (v/c)2, а значит, опытная проверка этой идеи требует очень точ¬ного эксперимента.
Сравнивая свою теорию с теорией Френеля, Стокс указывал, что эти теории хотя и основываются на противоположных гипотезах, но практически приводят к одинаковым результатам. Опыты, имевшие целью обнаружить скорость движения Земли относительно эфира, не дали положительных результатов. Они объяснялись и теорией Стокса, и теорией Френеля, поскольку их точность была недостаточ¬ной для обнаружения эффекта порядка (v/с)2.
Принципиальная сторона вопроса сводилась в сущности к двум возможным гипотетическим допущениям. Первое допущение состояло в том, что эфир полностью увлекается движущейся системой.
Допустим система X'Y'O' (рис. 2) с источником света (скорость света с) движется со скоростью V по отношению к неподвижной системе XYO (в условиях, когда эфир полностью увлекается движущейся системой). Тогда в соответствии с принципом относитель¬ности:
для наблюдателя в системе X'Y'O' скорость света будет одинакова и равна с;
для наблюдателя в системе XYO скорость света будет различной и равна V = с± V.
Вместе с тем ряд опытов, которые были поставлены еще в XIX в., показал, что скорость света всегда одинакова во всех системах координат независимо от того, движется ли излучающий его источник или нет, и независимо от того, как он движется. Таким образом, гипотеза о том, что эфир полностью увлекается движущейся системой позволяла придерживаться принципа относительности, но тем не менее проти¬воречила опыту.
Второе допущение прямо противоположно первому: движущаяся
|
|
1. Акимов А.Е. «Отражение духовной роли России в развитии земной цивилизации», Доклад на международной общественно-научной конференции «Духовный образ России в философско-художественном наследии Н.К. и Е.И. Рерих», М., 1996 год
2. Богомолов С.А. Актуальная бесконечность. М. 1994.
3. Виргинский В.С.; Хотеев В.Ф. «Очерки развития истории науки и техники» М. 1997.
4. Григорьева А.А. «Города и окружающая среда. Космические исследования». М. 1996.
5. Дайзард У. Наступление информационного века, М. 1996.
6. Кирилин В.А. «Страницы истории науки и техники» М. 1999.
7. Кулешов В.У.; Лотпнова Н.Д. «Наука, техника, человек» М. 1990.
8. Кун Т. Структура научных революций, Москва. 1997.
9. Максаковский В.П. Географическая картина мира. Ч.1. Общая характеристика мира. – Ярославль. 1995.
10. Рыков А. Мир, в котором мы живем. М. 1999.
11. Страны мира. Справочник под редакцией Р. Иванова. М. 1999.
12. Хомяков П.М. «Технические реалии новой цивилизации и ее социальные и политические последствия». М. 1998.
13. Черняк В.С. «История, логика, наука» М. 1986.
14. Эллион Л., Уилконс У. Физика. - М.: Наука, 1997.
15. Юнг Р. «Будущее уже началось» Курьер Юнеско, 1991 г. Апрель.
|
На уровень вверх
Купить