Сибирские огни, 1955, № 6

В то же время всякое ускорение или замедление ощущ ается приборами и ор­ ганами чувств: р езкая остановка вы зы ­ вает толчок вперёд. Механические при­ боры регистрируют лишь изменение ско­ рости, т. е. ускорение, но не самую ско­ рость лаборатории. Приборами можно обнаружить и вращательное движение. Как же установить: находимся ли мы в покое или в прямолинейно-равномер­ ном движении? Имеется ли практиче­ ская возможность, скажем , обнаружить движение Земли вокруг Солнца, имея в виду, что скорость — 30 километров в секунду — нам уже известна, и полагая , что при огромной траектории , которую описывает Земля , в хорошем приближе­ нии, можно принять на каком-то отрезке движение Земли вокруг Солнца за пря­ молинейное? Ещё первыми создателями механики Галилеем и Ньютоном был установлен так называемый принцип относительно­ сти классической механики, который гласит: «При помощи механических приборов н ель зя обнаружить прямолинейно-равно­ мерное движение лаборатории». Если обратиться от механики к опти­ ке, такая принципиальная возможность легко обнаруживается. Представим себе, что в середине вагона зажигается элек­ трическая лампа. Можно полагать, что лучи света сперва дойдут до задней стен­ ки вагона, которая идёт навстречу лучу света , а лишь потом до передней стенки, убегающей от луча. Идея такого опыта возникла ещё в середине прошлого сто­ летия . Технический прогресс сделал осуществимой постановку опыта в 1875 году Майкельсоном и Морлеем, о чём говорилось выше. Неожиданный отрицательный ре зул ь ­ тат этого опыта Эйнштейн сформулиро­ вал в виде общего принципа, так назы ­ ваемого специального принципа относи­ тельности современной физики: «Н е только при помощи механических приборов, н о и п р и п о м о щ и Э л е к т р о м а г н и т н ы х ( о п т и ч е ­ с к и х ) у с т р о й с т в нельзя обнару- яш ть прямолинейно-равномерное движе­ ние лаборатории» . Этот принцип можно сформулировать и проще: «В прямолинейно-равномерно движу­ щ ейся лаборатории (например, в вагоне) все без исключения процессы природы протекают так , как и в покоящ ейся , и поэтому не существует средств обнару­ жить прямолинейно-равномерное движе­ ние лаборатории, тогда как ускоренное, замедленное или вращ ательное движе­ ние обнаруживается сравнительно эле ­ ментарными средствами». Сформулировав специальный принцип относительности современной физики, Эйнштейн встал перед необходимостью привести в соответствие с этим принци­ пом веками сложившиеся представления и понятия, радикально пересмотреть ос­ новные положения созданной Ньютоном механики и создать новую, так н азывае­ мую релятивистскую механику, содер­ жащую старую как частный предельный случай , справедливый лишь тогда, когда идёт речь о движении тел со скоростя­ ми малыми в сравнении со скоростью света. И злагать сущность теории относитель­ ности Эйнштейна можно по-разному. Можно, следуя историческому ходу ве­ щей, попытаться воспроизвести последо­ вательно рассуждения Эйнштейна и на­ громоздить огромное количество пара­ доксальных следствий этой теории, из которых многое и сегодня недоступно Не­ посредственному наблюдению на опыте. Можно, однако, подойти к этому по-ино­ му и попытаться дать представление Q теории относительности, исходя из тех её положений, которые уже приобрели практическое значение в наше время. В классической механике и повседнев­ ной жизни мы часто незаметно для себя используем закон сложения скоростей. Вот простой пример: если поезд идёт со скоростью 60 километров в час, а чело­ век движется из заднего вагона к паро­ возу со скоростью 10 километров в час, мы, не задумываясь, скажем , что относи­ тельно железнодорожного пути этот че­ ловек движется с о , скоростью 70 кило­ метров в час; если два поезда идут на­ встречу со скоростью 50 километров в час, очевидно, что скорость одного поез­ да относительно другого будет 100 ки­ лометров в час. Ещё пример: скорость звука равна 3 0 0 м /сек ., а современный реактивный самолёт летит со скоростью 31 0 м /сек., следовательно , самолёт относительно фронта распространения звуковой волны имеет скорость 10 м /сек., то есть обго­ н яет звук. Во всех приведённых примерах мы пользуемся простой арифметикой, про­ стым законом сложения скоростей. По­ смотрим, что получится, если мы обра­ тимся к большим скоростям . Если мы движемся навстречу свето­ вому лучу, который имеет скорость 3 0 0 .0 0 0 км /сек ., с огромной скоростью в 1 .000 км /сек ., то на основе житейского опыта можем полагать , что относитель­ ная скорость луча света будет 3 0 1 .0 0 0 км /сек ., а если мы движемся в сторону луча , то относительная скорость соста­ вит 2 9 9 .0 0 0 км/сек. Эйнштейн доказал , что при этом мы допускаем ошибку, неправильно приме­ няя- закон сложения скоростей, установ­ ленный на опытах с телами, имеющими м алы е скорости, к такой гигантской ско­ рости, как скорость света. Он вывел в теорий относительности новый, более общий закон сложения скоростей, кото­ рый применим й в тех случаях , когда