Майкельсона (1852—1931), американского физика, создателя точных оптических приборов (интерферометр Майкельсона, эшелон Майкельсона) и автора остроумных экспериментов по определению скорости света.
Эксперименты по измерению скорости света впервые были проведены им в 1881 г. и впоследствии в 1887 г. совместно с Морли. Во многом именно за эту работу в 1907 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике.
Результаты его экспериментов, которые были призваны найти абсолютную систему отсчета любого движения в мировом пространстве, обескуражили многих. В качестве такой системы предполагался мировой эфир, представление о котором в те годы было чем-то аксиоматичным для физиков. Но вот обнаружилось, что доказать его существование не удается, даже с помощью приборов, точность которых была заведомо выше необходимой и должна была обнаружить эффект «эфирного ветра», значительно меньше предполагаемого теорией[42].
Объясняющая гипотеза была выдвинута в 1892 ирландским физиком Джорджем Фицджеральдом (1851 —1901), который показал, что отрицательные результаты опыта Майкельсона можно объяснить, если принять, что размеры тел, движущихся со скоростью
Это было всего лишь блестящей гипотезой, но впоследствии (1904) Хендрик Антон Лоренц (1853—1928), известный голландский физик, лауреат Нобелевской премии за 1902 год, предложил ее теоретическое обоснование. Он исходил из того, что все положения атомов и молекул в любой линейке определяются электростатическими силами; между тем Лоренц (эти вопросы были детально исследованы в его работах) уже знал, что кулоновские поля движущихся зарядов испытывают точно такое же сокращение, что и должно было объяснять сокращение, о котором говорил Фицджеральд.
Лоренц выдвинул предположение о том, что при высокой скорости движения материального тела через эфир сокращаются не только линейные размеры объекта (в направлении движения), но также происходит увеличение сопротивления ускорению (что равносильно увеличению его массы) и к замедлению его «внутреннего» времени. Им были предложены математические формулы, описывающие эти эффекты, которые впоследствии получили название релятивистских.
Математический аппарат именно этих преобразований, которые в честь обоих ученых впоследствии получили обозначение преобразований Лоренца-Фицжеральда, в неизменном виде вошел в частную теорию относительности Эйнштейна и составил едва ли не самую ее сердцевину. В этой теории единицы длины (
…Словом, здравый смысл должен был отступать, пространство и время переставали быть тем, чем они были для него на протяжение всей истории человеческой мысли…
Основы учения о пространстве были заложены еще Евклидом, древнегреческим математиком, работавшим в Александрии в III веке до нашей эры и умершим где-то между 275 – 270 годами. Но собственно определения пространства долгое время вообще не существовало, была только совокупность принимаемых без доказательства аксиом, осмысление которых и порождало интуитивное представление о нем. Строгое формальное определение пространства (а заодно и времени) только через два тысячелетия после Евклида дал Исаак Ньютон (1643 – 1727), английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики.
Знаменитое его сочинение «Математические начала натуральной философии»[43] (
Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему и остается всегда одинаковым и неподвижным.
Словом, по Ньютону пространство – это какое-то особое начало, которое существует совершенно независимо от вещества Вселенной. Пространство само по себе, то есть абсолютное пространство, есть пустое «вместилище тел». Оно совершенно неподвижно, непрерывно, однородно (то есть одинаково во всех своих точках) и изотропно (другими словами, одинаково по всем направлениям), проницаемо (другими словами, никак не воздействует на материю и само не подвергается ее воздействиям) и бесконечно. Оно обладает тремя измерениями.
От абсолютного пространства Ньютон отличал относительное, которое сводится к протяженности и взаиморасположению материальных тел. При этом абсолютное пространство вследствие полной неразличимости своих частей принципиально непознаваемо человеком, предметом же науки может быть только относительное.
Абсолютное время в концепции Ньютона есть ни от чего не зависящая чистая длительность, равномерно текущая от прошлого к будущему. Оно является таким же пустым, как и пространство «вместилищем событий», которые могут его заполнять (но, кстати, могут и не заполнять). Подчиненный своим законам ход событий нисколько не влияет на течение времени; оно универсально, одномерно, непрерывно, бесконечно и однородно. Как и абсолютное пространство, абсолютное время принципиально непознаваемо человеком и неизмеримо; измерению – с помощью равномерно текущих событий (часов) – поддается только относительное время. Поэтому предметом научного исследования может быть только оно.
Правда, уже во времена Ньютона высказывались и другие воззрения на этот предмет. Так, например, Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716), не только выдающийся немецкий математик, но и крупнейший философ, а кроме того физик, языковед, категорически отрицал всякую возможность самостоятельного существования пространства и времени наряду с материей и независимо от нее, то есть как простого вместилища всех материальных тел и физических событий. Это отрицание проистекало из органического неприятия им общей ньютоновской картины мира, в которой тот представал как простая совокупность независимых материальных частиц, связанных между собой только случайными механическими столкновениями и какими-то мистическими силами дальнодействия (тяготением). Такой взгляд на вещи, по мнению Лейбница, существенно упрощает и примитивизирует реальную действительность, а потому не позволяет объяснить ни целостность всех вещей (каждая их которых отнюдь не сводится к простой сумме движений составляющих ее атомов), ни согласованность их совместного движения; наконец, он просто противоречит некоторой высшей гармонии мира. А высшая гармония этого мира была столь же обязательной и программной вещью для любого естествоиспытателя того времени, сколь и само его существование.
