Все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы.
С философской точки зрения наиболее значительным результатом общей теории относительности является установление зависимости пространственно-временных свойств окружающего мира от расположения и движения тяготеющих масс. Именно благодаря воздействию тел с большими массами происходит искривление путей движения световых лучей. Следовательно, гравитационное поле, создаваемое такими телами, определяет в конечном итоге пространственно-временные свойства мира. В специальной теории относительности абстрагируются от действия гравитационных полей, и поэтому ее выводы оказываются применимыми лишь для небольших областей пространства-времени.
Важнейший вывод теории относительности о физической эквивалентности массы и энергии Е= тс2 может навести на мысль, что вещество представляет собой огромную концентрацию энергии. Понятие же энергии служит характеристикой поля. Нельзя ли было бы поэтому построить всю физику на едином понятии поля? Такая грандиозная программа была выдвинута А. Эйнштейном, но, к сожалению, осталась нереализованной.
Концепцию относительности, лежащую в основе общей и специальной физической теории, не следует смешивать с принципом относительности наших знаний, в том числе и в физике. Если первая из них касается движения физических тел по отношению к разным системам отсчета, т.е. характеризует процессы, происходящие в объективном, материальном мире, то вторая относится к росту и развитию нашего знания, т.е. касается мира субъективного, характеризуя процессы изменения наших представлений об объективном мире. Не подлежит сомнению, что между этими процессами имеется определенная связь, и сами физики признают, что возникновение теории относительности повлияло на характер мышления ученых. Об этом ясно и убедительно рассказал в своих известных лекциях выдающийся американский физик Р. Фейнман. Отвечая на вопрос, какие новые идеи и предложения внушил физикам принцип относительности, Фейнман указывает, что первое открытие, по существу, состояло в том, что даже те идеи, которые уже очень долго держатся и очень точно проверены, могут быть ошибочными. Каким большим потрясением было открыть, что законы Ньютона неверны, и это после того, как столько лет они казались
104
точными! Следующее: если возникают некие «странные» идеи, вроде того, что когда идешь, то время тянется медленнее, то неуместен вопрос, нравится ли это нам. Уместен здесь другой вопрос: согласуются ли эти идеи с тем, что показал опыт? И наконец, теория относительности подсказала, что надо обращать внимание на симметрию законов или (что более определенно) искать способы, с помощью которых законы можно преобразовать, сохраняя при этом их форму.
К сожалению, принцип относительности в физике был использован некоторыми философами для защиты философского релятивизма, суть которого сводится к отрицанию объективно истинного содержания в нашем знании о реальном мире. Раз наши принципы и теории меняются, значит, заявляют релятивисты, в них не содержится никакой истины, и поэтому сама истина объявляется соглашением ученых, удобным средством для классификации фактов, экономным описанием действительности и т.п. Даже предварительное знакомство с результатами физической теории относительности показывает явную несостоятельность философского релятивизма. Поэтому следует ясно различать релятивизм, или относительность, в реальном физическом мире и релятивизм только как утверждение об относительном характере наших знаний и отрицание в них наличия достоверных истин.
Основные понятия, вопросы и задания
| Декартовы координаты | Преобразование Лоренца |
| Инерциальная система | Принцип относительности |
| Искривление луча света | Релятивизм |
| Поле тяготения | Система отсчета |
| Преобразование Галилея | Эфир |
1. Как рассматривались понятия времени и пространства в классической механике?
2. Какое движение в механике считалось абсолютным?
3. Приведите формулировку принципа относительности для законов механики.
4. Существует ли привилегированная система отсчета?
5. Что нового вносит специальная теория относительности в прежний принцип относительности классической механики?
6. Почему специальная теория относительности постулирует постоянство скорости света?
7. Как изменяется время в движущихся и покоящихся инерциальных системах отсчета? Как, исходя из этого, объясняется «парадокс близнецов»?
8. Как меняются масштабы линеек в движущихся инерциальных системах?
9. Чем отличается поле тяготения от других физических полей?
10. Почему инертная масса равна тяготеющей массе?
11. В чем заключается единство и различие между специальной и общей теориями относительности?
12. Как была проверена правильность общей теории относительности?
13. Какие другие, косвенные выводы подтверждают теорию относительности?
14. Почему луч света искривляется вблизи тяготеющих масс?
15. Что представляет собой кривизна пространства?
16. К каким новым философским выводам приводит теория относительности?
Литература
Основная:
Фейнмановские лекции по физике. Вып. 1—2. М., 1976. С. 264—271, 283—290.
Философские проблемы естествознания. М., 1985. С. 208—233.
Философия науки. Современные философские проблемы областей научного знания. М., 2005.
Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение) // Собр. научных трудов: В 4 т. Т. 1. М., 1965. С. 530—601.
Дополнительная:
Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике. М., 1980.
Философия: энциклопедический словарь / Под ред. А.А. Ивина. М., 2004. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики // Эйнштейн А. Собр. научых трудов: В 4 т. Т. 4.
Глава 6