На сегодняшний день в физике специальная теория относительности является общепринятой и экспериментально подтвержденной физической теорией относительно взаимосвязи пространства и времени. В оригинальном виде данная теория Альберта Эйнштейна была основана на двух его постулатах.
Исследования в рамках теории эфира
Отрицательные результаты опытов А.А. Майкельсона стали причиной широких научных дискуссий. С одной стороны, предпринимались попытки объяснить их искусственными дополнениями теории эфира. Так, Дж. Фитцджеральд выдвинул гипотезу о сокращении тел в направлении движения относительно эфира. Швейцарский ученый В. Ритц (1878-1909) выдвинул гипотезу о зависимости скорости света от скорости движения источника. А поскольку в опытах А.А. Майкельсона источник света и Земля перемещаются с одинаковой скоростью, изменение положения интерферометра относительно направления движения Земли не влияет на характер интерференционной картины.
Как известно, до 20% всех звезд – двойные: обе звезды вращаются вокруг общего центра масс с достаточно большими скоростями. Движение этих звезд строго периодический в полном соответствии с законом всемирного тяготения. Однако если бы скорость света зависела от скорости движения источника, то время распространения света от звезды с разных точек на орбите к Земле сильно отличалось, и такая периодичность в их движениях не была бы отмечена.
Так называемая баллистическая гипотеза Ритца не подтвердилась также в опытах Томашека, который в установке для определения скорости движения Земли использовал свет от внеземных объектов (Солнца, звезд), однако получил такие же результаты, как и А. А. Майкельсон. С другой стороны, были проведени и проанализированы опыты другого типа (также безуспешные) по определению абсолютного движения Земли.
Это опыты Г. Роуланда и А. Эйхенвальда с использованием конвекционных электрических токов, наблюдение Ф. Троутона и Нобля за поведением подвешенного заряженного конденсатора в подвижной системе координат, которой была Земля.
Выводы о не состоятельности теории эфира
Научный анализ этих опытов привел к выводу, что предположения о существовании эфира сомнительны, поскольку они противоречат практическим фактам. Не существует среды, которая могла бы являться совершенно неподвижной системой отсчета. Пришлось констатировать, что от значений и направлений скоростей движения систем отсчета скорость света в вакууме не зависит.
Здесь уместно напомнить, что в классической (релятивистской) механике приоритетное место занимали инерциальные системы.
Постулаты Эйнштейна
На рубеже XIX-XX веков полученные факты, не укладывались в закономерности классической физики. Существенные из них – негативные результаты опытов А.А. Майкельсона, нарушение инвариантности относительно преобразований Галилея уравнений электродинамики Максвелла, выявление зависимости массы частицы от скорости в измерениях удельного заряда электрона в опытах английского физика Дж. Дж. Томсона (1856-1940).
Анализируя трудности классической физики в объяснении новых научных фактов, в частности опытов А. А. Майкельсона, А. Эйнштейн констатировал, что Земля на малом отрезке траектории в течение опыта представляла собой инерциальную систему; поставленные в ней электромагнитные и оптические опыты, так же как и механические Г. Галилея, не позволили определить ее движение.
В 1905 А. Эйнштейном были сформулированы два постулата, которые затем легли в основу его специальной теории относительности:
• все инерциальные системы отсчета являются равноправными, во всех таких системах не только механические, но и всякие другие явления природы происходят одинаково;
• во всех инерциальных системах скорость света в вакууме одинакова и не зависит от движения источника света.
Применение этих постулатов, прежде всего постулата постоянства скорости света, при объяснении некоторых оптических опытов привело к коренному изменению привычных взглядов на пространство и время.
Вам нужно срочно заказать статью по физике для публикации? Обратитесь за помощью к нашим экспертам!
Комментарии