А.К. Тимирязев Обзор популярной литературы по принципу относительности

За последние три года на книжном рынке в Западной Европе появились многочисленные популярные книги и брошюры по принципу относительности. Издаются они в огромном количестве экземпляров и, по-видимому, тотчас же раскупаются. Насколько можно судить по дошедшим до нас образцам, эта литература за очень немногими исключениями крайне невысокого достоинства. Главный недостаток - исключительная тенденциозность изложения: дело обыкновенно представляется так, как будто теория относительности уже окончательно установлена и все возражения устранены. Приятное исключение составляет прежде всего книжка самого Эйнштейна: это несомненно лучшее популярное изложение принципа относительности. Общедоступной, в широком смысле этого слова, однако ее назвать нельзя: она требует от читателя подготовки в объеме школьного курса алгебры и геометрии. К числу исключительных достоинств книги следует отнести выдержанную объективность: автор нигде не пытается скрыть от читателя, что возможны и другие объяснения приводимых им фактов помимо его теории. Наоборот, он считает особым достоинством своей теории то, что она приводит к выводам, согласным с выводами других теорий, часто отправляющихся от посылок, ничего общего не имеющих с теорией относительности. Выдвигая эту особенность своей теории, Эйнштейн тем самым и не может внушить читателю во что бы то ни стало, что другого объяснения, кроме вытекающего из его теории, и быть не может; т.е. вполне сознательно не делает того, к чему стремятся почти все популяризаторы принципа относительности.

Почти все изложение ведется на примере движущегося железнодорожного поезда и на рассуждениях о том, как воспринимаются физические явления наблюдателями, сидящими в поезде или находящимися где-нибудь вблизи рельсового пути, по которому пробегает поезд. Правда, речь идет о таких измерениях, которые фактически выполнить нельзя, однако в принципе против такого изложения возражать не приходится, так как самые основные положения теории часто выступают всего яснее именно при таком изложении. Крайне любопытно вскользь брошенное замечание (стр. 12), что для большей простоты рассуждений удобнее считать в примере с поездом, что воздух вообще отсутствует. Для специалиста ясно, в чем тут дело. Присутствие воздуха, осложняющее все рассуждения с движущимся поездом, неизбежно наведет читателя на мысли об эфире! А для эфира в теории относительности нет места - по крайней мере в прежних ее вариантах, о которых собственно в этой части книги идет речь. Объяснить же, почему эфир неудобен для теории относительности в немногих словах не так-то легко.

Как мы увидим из дальнейшего, в последнее время сам Эйнштейн склоняется к мысли, что его теория и теория эфира совместимы друг с другом. Большая часть книги Эйнштейна посвящена изложению "специальной" теории относительности, "всеобщая" же теория, опубликованная в специальных журналах (Annalen der Physik) в 1916 году, изложена сжато. Здесь читателю многое приходится принимать на веру, но во всяком случае книжку Эйнштейна можно рекомендовать всякому, желающему познакомиться с этим новым учением. (Русский перевод появился недавно - "Издательство Слово", Петроград. 1921, но, ввиду большого спроса, в Москве Госиздатом будет выпущено другое издание.)

Прекрасным дополнением к книге Эйнштейна может служить книжка известного германского физика Ф. Ленара, выдержавшая за два года три издания. В этой книжке в действительно общедоступной форме указаны те трудности и противоречия, к которым приводит всеобщий принцип относительности, что особенно важно, так как обычное изложение бывает сплошь и рядом крайне тенденциозным. Эту характерную особенность популярной литературы Ленар оценивает следующим образом.

"Популярные книги и лекторы излагают принцип относительности с настолько односторонних точек зрения, что невольно закрадывается подозрение, не стремятся ли к этой односторонности только ради привлечения внимания: это явление прискорбное, но оно существует и было бы нездоровым и еще более прискорбным признаком, если бы оно не вызвало противодействия. "Релятивистам" (т.е. сторонникам принципа относительности), однако, во всяком случае следовало бы спокойнее относиться к этому противодействию, так как оно вызвано ими же самими" (стр. 38).

Главное возражение основывается на разборе одного из примеров, приводимых в книжке Эйнштейна. Быстро и равномерно бегущий железнодорожный поезд внезапно тормозится и притом настолько быстро, что в вагонах все слетает со своих мест, багаж вылетает из сеток и т. д. По Эйнштейну возможны два объяснения: или поезд в самом деле двигался по поверхности земли; вследствие быстрого замедления появившиеся силы инерции произвели разрушительную работу, или - и это будет второе объяснение - поезд был неподвижен, а земной шар вместе с рельсовым путем, станционными зданиями, колокольнями и проч. двигался в противоположную сторону. Земля и все на ней находящееся затормозилось, вследствие чего по Эйнштейновой теории появляется новое поле силы тяжести, производящее разрушение в поезде. Ленар задает вполне законный вопрос: почему разрушения всегда произойдут в поезде, даже и тогда, когда тормозится земной шар, а не поезд? Почему должна существовать какая-то удивительная и непонятная односторонность? И почему при торможении земли не произойдут разрушения на ее поверхности, не пострадают здания, деревья, колокольни. Ответа на эти вопросы Эйнштейн не дал, хотя этот вопрос и был поставлен еще до съезда в Наугейме осенью 1920 года. (В добавление к третьему изданию приложен крайне интересный обзор прений, происходивших на этом съезде.) Ленар объясняет это противоречие тем, что всеобщий принцип Эйнштейна не приложим к силам трения, проявляющимся при торможении поезда, потому что эти силы не пропорциональны массам. Таким образом выясняется граница приложимости этого всеобщего принципа, который тем самым теряет уже свой характер всеобщности.

В тесной связи с только что указанным возражением стоит второе возражение Ленара по поводу трудностей, возникающих при попытках приложить принцип Эйнштейна к вращательным движениям. Приводим полностью это едва ли не наиболее любопытное место всей книги. "Вращение, как частный случай неравномерного движения, может быть установлено абсолютно [т.е. в пределах самой движущейся системы. Пассажир, идущий по вагону движущегося поезда, отлично соображает, когда поезд внезапно затормозится или когда он описывает дугу на закруглении пути. Для этого не требуется сравнивать положение поезда с видимыми в окна предметами, не участвующими в движении поезда. В этом смысле еще со времен Ньютона говорят, что неравномерное движение воспринимается безотносительно или "абсолютно"], как это, например, и производится с помощью маятника Фуко для вращения земли. Глашатаи всеобщего принципа относительности отрицают такое абсолютное определение вращения или относятся к нему с сомнением, что, по-видимому, заставляет их испытывать большое философское наслаждение; они подсовывают читателю мысль, что опыт с маятником будет протекать совершенно одинаково, будет ли иметь место вращение земли или вращение всего мира вокруг земли. Я не знаю, замечают ли они при этом, что простая постановка этой альтернативы (сопровождаемая оскорблением здорового рассудка Коперника и Галилея) равносильна недозволенному "мысленному опыту" - и притом недозволенному именно с точки зрения принципа относительности. При этом "опыте" даже и не очень далеким небесным телам придется приписать скорость, во много раз превосходящую скорость света, в то время как допущение возможности таких скоростей равносильно опровержению простого (специального) принципа относительности [Так как основное положение этого принципа: не может быть скорости, большей скорости света, равной 300.000 километров в секунду].

Далее Ленар довольно подробно останавливается на отношении принципа относительности к эфиру. Он справедливо указывает, что добровольный отказ от эфира равносилен отказу от объяснения многих и многих глав современной физики, потому что каких-либо новых объяснений, взамен старых, этот новый принцип попросту не дает.

Ленар вкратце излагает свои воззрения на эфир; но это наименее удачная часть книги, так как она переполнена ссылками на предшествующие работы автора и, если читатель не знаком заранее с ними, то ему трудно следить за ходом мысли автора. Впрочем, эта часть книги составляет всего 4 страницы из 44. Крайне интересно указание Ленара на то, что Эйнштейн, изгнав из своей теории эфир, вынужден был, сам того не замечая, ввести его вновь. Действительно, Эйнштейн "вводит пространственные координаты, которые этому принципу свойственны и которые по изменяемости их свойств могут легко являться определяющими состояниями пространства, при чем получается впечатление, - говорит Ленар, - как будто здесь только что изгнанный эфир под измененным словом "пространство", сам дал о себе знать".

В последнее время Эйнштейн, действительно, стал на эту точку зрения (А. Эйнштейн. "Эфир и принцип относительности". Петроград. Научное Издательство. 1921).

Вот заключительные слова этой речи, произнесенной Эйнштейном 5 мая 1920 года в Лейдене: "Резюмируя, мы можем доказать: всеобщая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами; таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно всеобщей теории относительности пространство не мыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только не было бы распространения света, но не могли бы существовать масштабы и часы, и не было бы никаких пространственных и временных расстояний в физическом смысле слова. Но нельзя представить себе этот эфир из частей, которые можно исследовать во времени; такими свойствами обладает только весомая материя; точно также нельзя применять к нему понятие движения". Всякий беспристрастный читатель должен будет согласиться, что в этом новом толковании теория относительности приводит в подлинном смысле к какому-то абсолюту: к эфиру, к которому запрещается применять понятие движения! Теорию Лорентца философы поднимали на смех, так как из нее вытекает, что движение земного шара не передается окружающему эфиру, и потому, следовательно, она допускает возможность абсолютного покоя; но из того что не всякое движение может передаваться эфиру, было крайне, легкомысленно делать вывод, что данная теория приводит к абсолютной неподвижности эфира. Эйнштейн же определенно говорит, что о движении эфира не может быть и речи. Интересно знать, что скажут теперь критики, которые расхваливали теорию относительности за то, что она изгнала окончательно абсолютно неподвижный эфир?

Интересно сопоставить, с только что приведенными словами Эйнштейна, торжественное заявление на съезде в Наугейме о том, что эфир окончательно упразднен. Ленар по этому поводу делает следующее ироническое замечание: "Упразднение эфира было провозглашено в Наугейме (на съезде), как окончательное решение. При этом никто не рассмеялся. Я не знаю, впрочем, обстояло ли бы дело иначе, если бы кто-нибудь провозгласил упразднение воздуха". Съезд происходил в сентябре 1920 года. Сопоставление этих двух дат и двух выдержек показывает, что в лагере сторонников теории относительности не все благополучно.

Последние две книжки Леммеля и Шликка ниже всякой критики. Авторы сознательно злоупотребляют неподготовленностью и неосведомленностью доверчивого читателя и сразу принимаются его "обрабатывать" в желаемом им направлении. Леммель начинает с внушения читателю, что в мире существуют две категории явлений: одни обусловлены "силами природы", - другие - "жизненной силой" (!!!). После воскрешения витализма автор убеждает, что закон тяготения не доказан, но в него "верят". Молекулярное строение вещества и теория строения атома, перешедшая из области гипотез в область прочно обоснованных фактов, признается автором лишь как "фантастическая картина" (стр. 68, 69). Очевидно, это делается в угоду философии Маха, которого автор считает "творцом новой физики" (!). На стр. 70, после ряда ошеломляющих неподготовленного читателя рассуждений о тождестве энергии и материи, автор обращается к нему с вопросом, не замечает ли он (читатель) как постепенно "самое бытие материи непрерывно отступает перед взором исследующего ее человека" (!), а так как перед тем доказывалось, что материя и энергия одно и то же, то значит остается сделать вывод, что и бытие энергии куда-то отступает! А немного дальше на той же странице говорится без всяких, конечно, объяснений, что "свет есть вещество" (!).

Книга Шликка, написанная, правда, в гораздо более умеренном тоне, почти вся состоит из специфически философских рассуждений, например: обладает ли реальностью пространство и время. А конец книги весь переполнен цитатами из Юма, Канта и Маха.

Вообще эти две книжки Леммеля и Шликка являются образцовым примером того, какую опасность представляет теория Эйнштейна, когда она попадает в руки людей, стоящих далеко от производства самой науки, от непосредственных опытных исследований, т.е. от единственного источника действительно новых идей - новых течений научной мысли.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.