Явленія всеобщаго притяженія массъ были теоретически разработаны и выяснены раньше всѣхъ другихъ вопросовъ физики. Законы тяжести и движеній небесныхъ тѣлъ Ньютонъ свелъ къ простому закону движенія матеріальной точки и къ закону взаимодѣйствія двухъ тяготѣющихъ матеріальныхъ точекъ. Эти законы оказались въ точномъ согласіи съ дѣйствительностью, такъ что съ точки зрѣнія опыта нѣтъ никакихъ серьезныхъ оснований сомнѣваться въ ихъ строгой примѣнимости. И если, тѣмъ не менѣе, теперь врядъ ли найдется физикъ, который вѣрилъ бы въ точность этихъ законовъ, то это объясняется глубокимъ вліяніемъ того развитія, которое за послѣднія десятилѣтія получили наши знанія объ электромагнитныхъ процессахъ.
Электромагнитныя явленія тоже были сведены къ элементарнымъ законамъ, которые строились по точному образцу Ньютонова закона тяготѣнія, и согласно которымъ электрическія массы, магнитныя массы и элементы тока взаимодѣйствуютъ на разстояніи и распространеніе этого действія черезъ пространство не требуетъ времени. Теорія Максвелла заменила непосредственное дѣйствіе на разстояніи дѣйствіемъ отъ точки къ точке, а 25 лѣтъ тому назадъ Герцъ показалъ своими геніальными опытами относительно распространенія электрической силы, что на самомъ дѣлѣ распространеніе электрическихъ действій требуетъ времени. Это содѣйствовало побѣдѣ теоріи Максвелла и доказало несостоятельность теоріи дѣйствія на разстояніи въ области электродинамики. Но этимъ же, естественно, была поколеблена вѣра въ Ньютонову теорію тяготѣнія на разстояніи, и постепенно создалось убѣжденіе, что Ньютоновъ законъ тяготенія не охватываетъ явленій тяготѣнія во всей ихъ совокупности, подобно тому какъ электростатический и магнитостатическій законъ Кулона не охватываетъ совокупности электромагнитныхъ процессовъ. Правда, до сихъ поръ для вычисленія движений небесныхъ тѣлъ можно было довольствоваться закономъ Ньютона, но это объясняется тѣмъ, что скорости и ускоренія нсбесныхъ движеній малы сравнительно съ электромагнитными. Въ самомъ деле, представимъ себе, что движенія небесныхъ тѣлъ определяются электрическими силами, происходящими отъ электрическнхъ зарядовъ на этихъ тѣлахъ, и что скорости и ускоренія этихъ небесныхъ тѣлъ суть того же порядка величины, какъ и въ движеніяхъ известныхъ намъ небесныхъ тѣлъ. Нетрудно доказать, что при такихъ усдовіяхъ мы на этихъ движеніяхъ не могли бы обнаружить законовъ Максвелла; напротивъ, эти движенія можно было бы съ большой точностью описать, исходя изъ закона Кулона.
Хотя такимъ образомъ и была поколеблена вѣра во всеобъемлющее значеніе Ньютонова закона о дѣйствіи на разстояніи, но все же вначалѣ не было прямыхъ и побудительныхъ основаній къ расширенію теоріи Ньютона. Но въ настоящее время такое прямое основаніе возникло для тѣхъ, кто стоитъ на почвѣ теоріи относительности. Согласно этой послѣдней, въ природѣ не существуетъ средства, которое позволяло бы намъ посылать сигналы со скоростью, превышающей скорость свѣта. Но если бы законъ Ньютона обладалъ строгой силой, то мы могли бы при помощи тягогѣнія передавать сигналы моментально въ отдаленный пунктъ, такъ какъ движеніе тяготеющей массы въ одномъ мѣстѣ должно было бы вызвать одновременныя измѣненія въ другомъ мѣстѣ.
Нордштрёмъ (Nördström) расширилъ поэтому теорію тяготѣнія и математически разработалъ ее, и въ этомъ видѣ она не противоречитъ теоріи относительности. Референтъ разобралъ математическія основы расширенной старой теоріи тяготѣнія и показалъ, что онѣ свободны отъ всякой неясности и удовлетворяютъ всѣмъ требованіямъ, которыя могутъ быть предъявлены теоріи тяготенія при современныхъ опытныхъ данныхъ. Имеется только одинъ неудовлетворительный пунктъ: согласно этой теоріи инерція тѣла находится подъ вліяніемъ другихъ тѣлъ, но не порождена ими, такъ какъ сопротивленіе инерціи, оказываемое материальной точкой измѣненію ея скорости, согласно теоріи, становится тѣмъ большимъ, чѣмъ болѣе удалены отъ нея остальныя тѣла.
Эйнштейнъ попытался поэтому самъ расширить теорію относительности. Свой опытъ онъ иллюстрируетъ образомъ, который вмѣстѣ съ тѣмъ долженъ показать, въ какой мѣрѣ установленіе теоріи относительности оправдывается эмпирически.
Когда человѣкъ находится въ вагонѣ съ завешаннымъ окномъ, при чемъ вагонъ движется прямолинейно и равномерно, то онъ не въ состояніи определить, въ какомъ направленіи и съ какой скоростью движется вагонъ; онъ не можетъ даже, если исключить неизбѣжныя сотрясенія вагона, рѣшить, движется ли вагонъ или нѣтъ. Говоря абстрактно, по отношенію къ системѣ (вагонъ), движущейся равномѣрно относительно некоторой начальной системы координатъ (поверхность земли), законы явленій таковы же, какъ относительно начальной системы (поверхность земли). Это предложеніе мы называемъ принципомъ относительности равномернаго движенія. Иначе, конечно, обстоитъ дело, если вагонъ движется неравномерно. Когда вагонъ мѣняетъ свою скорость, то пассажиръ получаетъ толчокъ, который даетъ ему почувствовать ускореніе вагона. Отвлеченно говоря: не существуетъ принципа относительности неравномѣрнаго движенія. Такое заключеніе было бы, однако, не вполнѣ безупречно, такъ какъ не обязательно, вѣдь, чтобы сидящій въ вагоне непременно приписывалъ испытываемый имъ толчекъ ускоренію вагона. Что такое заключеніе преждевременно, можно понять изъ следующаго примера: два физика и , пробудившись отъ наркотическаго сна, замѣчаютъ, что они со всѣми своими инструментами находятся въ закрытомъ ящикѣ съ непрозрачными стѣнками. Они совершенно не знаютъ, гдѣ расположенъ ящикъ, движется ли онъ и каково его движеніе. Они видятъ, что тѣла, которыя они выпускаютъ въ серединѣ ящика, всѣ падают, по одному и тому же направленію — скажемъ, внизъ — и съ одинаковымъ ускореніемъ. Какое заключеніе могутъ изъ этого сделать физики? Физикъ заключаетъ, что ящикъ находится въ покоѣ на некоторомъ небесномъ тѣлѣ, и что направленіе «внизъ» есть направленіе къ центру небеснаго тѣла, если оно шарообразно. Другой же физикъ полагаетъ, что ящикъ, можетъ быть, движется равномѣрно-ускоренно «вверхъ» подъ дѣйствіемъ приложенной къ нему внѣшней силы, и что небеснаго тѣла вблизи можетъ и не быть. Существуетъ ли критерий, по которому физики могли бы рѣшить, кто изъ нихъ правъ? Мы не знаемъ такого критерія, и есть основаніе полагать, что такого критерія не существуетъ. Но если наши воображаемые физики дѣйствительно не могутъ рѣшить принципіально, какая изъ двухъ точекъ зренія верна, то и ускореніе, подобно скорости, не имеетъ абсолютнаго физическаго значенія. Объ одной и той же системѣ координатъ можно съ одинаковымъ правомъ сказать, что она обладаетъ ускореніемъ или не обладаетъ; но въ зависимости отъ выбранной точки зрѣнія придется принять существованіе гравитаціоннаго поля, которое вмѣстѣ съ предполагаемымъ состояніемъ ускоренія системы опрѣделяетъ движеніе свободно движущихся тѣлъ относительно системы координатъ. То обстоятельство, что въ системе координатъ, которая съ нашей точки зрѣнія не имѣетъ ускоренія, тѣла при наличіи поля тяжести ведутъ себя точно такъ же, какъ если бы система имѣла ускореніе, принуждаетъ насъ попытаться распространить принципъ относительности на случай координатныхъ системъ, обладающихъ ускореніемъ.
Вмѣстѣ съ Гроссманномъ (Grossman) референтъ обобщилъ теорію относительности въ указанномъ направленіи и въ связи съ этимъ далъ расширенную теорію тяготенія Ньютона и подробно изложилъ ея математическіе основы. По этой теоріи скопленіе массъ въ окрестности покоющейся матеріальной точки влечетъ за собой увеличеніе ея инерціи. Этотъ результатъ представляетъ высокій теоретическій интересъ; въ самомъ дѣлѣ, если инерція тѣла можетъ увеличиться отъ скопленія массъ въ его окрестности, то мы вынуждены принять, что инерція точки зависитъ отъ существованія остальныхъ массъ. Оказывается такимъ образомъ, что инерція обусловливается нѣкоторымъ взаимодѣйствіемъ материальной точки, которой сообщаютъ ускореніе со всѣми другими матеріальными точками. Этотъ результатъ представляется весьма удовлетворительнымъ, если принять во вниманіе следующее: понятіе о движеніи или ускореніи тѣла, взятаго само по себѣ, лишено смысла; можно лишь говорить о движеніи или ускореніи тѣла относительно другихъ тѣлъ. То же самое должно относиться и къ сопротивленію инерціи, которое тѣло оказываетъ ускоренію; можно ожидать a priori, — хотя логически это и не представляется необходимымъ, — что сопротивленіе инерціи есть не что иное, какъ сопротивленіе ускоренію разсматриваемаго тѣла относительно совокупности всѣхъ прочихъ.
Очерченное здѣсь расширеніе теоріи относительности приводитъ, правда, къ весьма сложнымъ уравненіямъ; но они выводятся изъ основъ посредствомъ поразительно малаго числа гипотезъ, и имѣютъ, повидимому, преимущество предъ теоріей Нордштрёма, удовлетворяя воззрѣнію объ относительности инерціи. Однако, при современномъ состояніи опытной науки нельзя, конечно, сказать, какая изъ двухъ теорий лучше согласуется съ природой. Этотъ вопросъ решатъ фотографическіе снимки звѣздъ, появляющихся около солнца во время солнечныхъ затменій. Нужно надѣяться, что солнечное затменіе въ 1914 году принесетъ съ собою важное для насъ рѣшеніе.
Примѣчанія править
- ↑ Краткое содержаніе доклада, читаннаго на Съѣздѣ естествоиспытателей въ Вѣнѣ, составленное авторомъ.