Методы естественнонаучного познания 2 страница

Аристотель полагал, что Земля неподвижна, а Солнце, Луна, планеты и звезды обращаются вокруг нее по круговым орбитам.

Интересно, что первые глобальные научные открытия были сделаны учеными не в земной области, а в области Вселенской, космической. Именно из этих астрономических знаний родилась новая картина строения Вселенной, разрушая все старые привычные представления об окружающем людей мире. Эти знания настолько изменили и само мировоззрение всех живших в то время людей, что силу их воздействия на умы можно сравнить разве что с революцией - резкой переменой взглядов на устройство мира. Такие "перевороты" в основах знаний в научном мире так и называются - естественнонаучные революции.

Каждая глобальная естественнонаучная революция начинается именно с астрономии (величайший пример - создание теории относительности). Решая чисто астрономические проблемы, ученые начинают ясно понимать, что у современной науки нет достаточных оснований для ее объяснения. Далее начинается радикальный пересмотр всех имеющихся космологических представлений о мире и о Вселенной в целом. Завершается естественнонаучная революция (если дело доходит до этого) возведением нового физического фундамента под новые, радикально пересмотренные космологические представления обо всем мироздании.

С этой точки зрения первой естественно-научной революцией, преобразовавшей астрономию, космологию и физику, было создание последовательного учения о геоцентрической системе мира, начатое еще в VI в. до н.э. Анаксимандром и Аристотелем. Эту научную революцию естественно назвать Аристотелевой.

3.2 Архимед и геометрия Евклида

Переход к геоцентризму представлял собой первый и очень трудный шаг на пути к пониманию истинного строения Земли и космоса. Видимая полусфера неба, ограниченная местным горизонтом, была дополнена аналогичной невидимой полусферой до полной небесной сферы. Собственно и сама Земля, противопоставленная остальной (небесной) сферической Вселенной, занимающая в ней центральное положение и абсолютно неподвижная, стала считаться сферической (шарообразной). В Древней Греции впервые зародились основы всем известной школьной геометрии, ее постулаты, ее теоремы - это не что иное, как переработанные "Начала" Евклида (III в. до н.э.). Его предшественники - Фалес, Пифагор, Аристотель и другие многое сделали для развития геометрии, но все это были отдельные фрагменты. Единую логическую схему геометрии смог дать только Евклид в своих "Началах"- уникальном произведении в истории человеческой культуры. Трудно оценить то влияние, которое оказали "Начала" на научную деятельность многих ученых, совершивших революцию в естествознании.

Н.Коперник никогда не расставался с томом Евклида. Галилео Галилей также прекрасно владел основами его геометрии. А Исаак Ньютон по примеру Евклида назвал свой фундаментальный труд "Начала". Геометрией Евклида был очарован и Эйнштейн. Он говорил: "Мы почитаем Древнюю Грецию как колыбель западной науки. Там была впервые создана геометрия Евклида - это чудо мысли.... Тот не рожден для теоретических исследований, кто в молодости не восхищался этим творением".

Другим выдающимся ученым древнего мира является Архимед (287-212 до н. э.). Это был первый представитель математической физики, стремящийся воплотить законы механики (закон рычага, учение о центре тяжести, о плавании тел и др.) в действующие конструкции машин. Общеизвестным в настоящее время является закон Архимеда. Этот закон изложен в сочинении "О плавающих телах", где путем логических рассуждений приходит к его формулировке: "На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом". Далее Архимед разбирает условия равновесия плавающих тел, имеющих форму сферического и параболического сегментов. Выводы, полученное Архимедом, были подтверждены и развиты математиками и механиками XIX в. Основы гидростатики, заложенные им, получили развитие в XVI-XVII вв.

3.3 Гелиоцентрическая система мира Коперника. Вторая естественнонаучная революция

Как уже было сказано, Аристотель утверждал, что Земля неподвижна и находится в центре Вселенной. Представления Аристотеля об устройстве мира оставались незыблемыми до XVII века. Это, конечно, не значит, что взамен ничего не предлагалось.

Так, Архимед (ок.310-230 до н.э.) предложил еще в своё время гелиоцентрическую систему, в которой все планеты, в том числе и Земля, вращаются вокруг Солнца. Однако подобная мысль слишком опережала свое время и была полностью отвергнута, в частности из-за ее противоречия аристотелевой картине мира.

Птолемей (ок.100-165 н.э.) превратил идею Аристотеля в полную космологическую модель геоцентрической системы мира.

Земля стоит в центре, окруженная восемью сферами, и несущими на себе Луну, Солнце и планеты. Что лежит за последней сферой, не объяснялось. Но было бы неверным считать, что система Птолемея принималась безоговорочно. Уже в конце XIII века среди ученых появилось недовольство этой системой из-за ее сложности и громоздкости. Постепенно начали возникать и более обоснованные возражения.

Французский философ Николай Орезмский (1320-1382) высказал мысль, что легче представить себе вращение самой Земли, чем вращение вокруг нее огромной звездной сферы. Однако дальше идеи не пошел.

Начало научной революции, которая низвергла систему Птолемея, а вместе с ней и всё здание механики Аристотеля положил труд Николая Коперника (1473-1543). Коперник еще студентом познакомился с идеями о возможном движении Земли. Он проникся убеждением, что наблюдаемые движения небесных тел лучше всего объясняются двумя движениями Земли: ее вращением вокруг своей оси и обращением вместе с другими планетами вокруг Солнца, которое находится в центре мира. В 1543 г. в год смерти Коперника вышла в свет его книга "О вращении небесных сфер".

Идея гелиоцентрической Вселенной и движущейся Земли начала быстро завоевывать умы ученых. В Англии теория Коперника нашла прочную поддержку. Там вышла книга Томаса Диггса (ок. 1545-1595) "Совершенное описание небесных сфер", где Диггс почти полностью перевел труд Коперника на английский язык.

В 1583 г. Англию посетил доминиканский монах Джордано Бруно, где он познакомился с теорией Коперника. Его горячую поддержку идей Коперника и представлений о бесконечном звездном космосе католические церковники сочли проявлением еретических отношений к церкви. В 1600 г. Джордано Бруно был сожжён на костре за ересь, а его страстная пропаганда новых представлений о Вселенной привела к тому, что католическая церковь предала теорию Коперника анафеме.

В Россию сведения о гелиоцентрической системе стали проникать только в XVII в. Ученый монах Епифаний Славинецкий с двумя помощниками перевел "Космографию" Янсона Блеу. Это был первый русский источник, излагавший теорию Коперника. Вскоре была переведена и "Селенография" Гевелия, в которой также говорилось об учении Коперника. Однако обе книги так и не были напечатаны.

Первой книгой, которая познакомила широкий круг русских людей с учением Коперника стала работа Фонтенеля "Разговор о множественности миров", переведенная на русский язык в 1740г. Она в простой и занимательной форме знакомила с воззрениями Коперника, Бруно, Галилея.

Грандиозные успехи небесной механики (в конце XVII - начале XIX b.) вынудили католическую церковь снять запрет с книги Коперника, а вместе с ней и с произведений Галилея и Кеплера.

Величие созданной Коперником гелиоцентрической системы мира обнаружилось после того, как Кеплер открыл истинные законы эллиптического движения планет, а Ньютон на их основе - закон всемирного тяготения. Леверье и Адамс на основании данных этой системы предсказали существование и теоретически определили местонахождение неизвестной планеты (Нептуна), а Галле, направив телескоп в указанную точку неба, открыл ее.

Самым знаменитым сторонником системы Коперника был итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642), который первым применил телескоп для астрономических наблюдений. Огромное значение имели труды Галилея по механике - они во многом способствовали созданию непротиворечивой теории механики и тяготения. Галилей, пожалуй, больше чем кто-либо другой ответственен за рождение современной науки.

Галилей сделал открытия, полностью изменившие представление человека о Вселенной. Многое в этих открытиях противоречило учению Аристотеля и давало очевидные подтверждения правильности систем Коперника.

Галилей обнаружил на поверхности Луны горы, долины, - то есть то, что свойственно земным ландшафтам. Он увидел тысячи и тысячи звёзд, слишком слабых, чтобы их можно было наблюдать без телескопа, причем Млечный Путь, как оказалось, состоит из множества звёзд, а отнюдь не представляет собой некое атмосферное явление, как утверждал Аристотель. Наблюдая в телескоп планеты, Галилей заметил, что они предоставляют собой вполне различимые светящиеся диски, тогда как звёзды и при самом большом увеличении остаются светящимися точками. Это означает, что звёзды находятся на гораздо больших расстояниях от Земли, чем планеты.

Наблюдение замеченных на поверхности Солнца пятен помогло Галилею выяснить, что оно вращается вокруг своей оси. Получалось, что и Солнце совсем не идеальное эфирное тело, каким его считали до сих пор. Более того, если оно вращается вокруг своей оси, то и Земля может совершать подобное движение. Выяснилось также, что у Венеры наблюдается периодическая смена фаз, а это не находило объяснения в системе Аристотеля - Птолемея. Но, пожалуй, самым важным открытием Галилея, опубликованном в его труде "Звёздный вестник" в 1610 г. было наблюдение четырех спутников планеты Юпитер. Этот факт доказывал, что Земля не является единственным центром Вселенной, а, скорее всего, как это и следовало из системы Коперника, сама движется вокруг Солнца.

Наблюдения Галилея согласовывались с взглядами Коперника и, кроме того, являлись убедительным свидетельством против догмата о разделении мира на небо и Землю.

В своей знаменитой работе "Диалог о двух главнейших системах мира: Птолемеевой и Коперниковой", изданной в 1632г., он приводит в пользу истинности учения Коперника не только астрономические, но и механические доводы.

Опровергая аргументы Птолемея, направленные против утверждения о вращении Земли, Галилей приходит к открытию Закона инерции и механического принципа относительности. Открытием Закона инерции было ликвидировано многовековое заблуждение Аристотеля о необходимости постоянной силы для поддержания равномерного движения. Оказалось, что равномерное и прямолинейное движение, равно как и покой, может существовать при отсутствии всяких сил. Это имело огромное, не только чисто научное, но и мировоззренческое значение. Как известно, к инерциальным системам отсчета относятся покоящиеся (неподвижные) системы и системы, которые движутся относительно неподвижных равномерно и прямолинейно. Равноправность таких систем Галилей доказывал различными опытами и логическими рассуждениями.

Именно Галилей впервые обратил внимание на относительность механического движения, сформулировав свой принцип относительности, согласно которому: "Никакими механическими опытами, проведенными внутри системы, невозможно установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно".

Преследование инквизиции, затем унизительное судилище подорвали здоровье Галилея. Однако, несмотря на запрет инквизиции за четыре года до смерти, он тайно переправил в голландское издательство рукопись своей второй большой книги "Две новые науки". Именно эта работа дала рождение современной науке. Галилей по праву считается одним из основоположников опытного естествознания, т.к. им были впервые в истории науки сформулированы требования к научному эксперименту.

3.4 Кеплер и его законы движения планет

Вторым ученым, сыгравшим решающую роль в утверждении гелиоцентрической системы, был Иоганн Кеплер (1571-1630). В 1600г. Кеплер, вплотную занявшись исследованием Марса, пришел к выводу: орбита Марса должна быть эллипсом.

Кеплер открыл три основных закона движения планет, которые так и называются - законами Кеплера. В современной формулировке они звучат так:

1. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

2.Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора орбиты, описанная радиус-вектором планеты, изменяется пропорционально времени обращения.

3.'Квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него.

Созданием своих законов Кеплер положил конец более чем двухтысячелетнему господству догматической веры в совершенство небес и идеи об идеальном круговом движении небесных тел как единственно возможном. Более того, Земля была окончательно "свергнута" со своего пьедестала в центре мироздания.

3.5 Закон всемирного тяготения Ньютона

На этом этапе развития естествознание находилось уже совсем близко от второй глобальной научно-технической революции, для совершения которой "не хватало только" Ньютона с его выдающимся трудом "Математические начала натуральной философии". Но основы механики для построения теории тяготения Ньютона уже были заложены Галилео Галилеем. Исаак Ньютон (1643-1727) - выдающийся английский физик, механик, астроном и математик - сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, разработал (наряду с Лейбницем) дифференциальное и интегральное исчисления.

Ньютон по-настоящему занялся проблемой тяготения в 1665г. Существует легенда, согласно которой, увидев в саду падающее с дерева яблоко, Ньютон подумал: не заставляет ли падать яблоко та же самая сила, что удерживает Луну на околоземной орбите? Однако, это только красивая легенда.

В действительности понадобилось величайшее умственное напряжение, обработка многих экспериментальных фактов для того, чтобы прийти к фундаментальному закону Природы - закону всемирного тяготения.

После многочисленных расчетов и уточнений, Ньютон приходит к твердому убеждению, что движением планет, Луны и всех тел, падающих на Землю, управляет одна и та же сила, известная под общим названием - тяготение. Прежде, чем дальше развивать свою теорию, Ньютон разработал необходимый математический аппарат. Это фактически была совершенно новая область математики - математический анализ.

В книге "Начала" им были сформулированы три основных закона движения, имеющие фундаментальное значение и в современной физике. Приведем их современные формулировки.

Первый закон: всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят этого состояния.

Второй закон: произведение массы тела m на его ускорение а, равно действующей на него силе F = m х а, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

Третий закон: действию всегда соответствует равное по величине и противоположно направленное противодействие.

Первый и второй законы Ньютона окончательно опровергли учение Аристотеля о силе и движении. Ньютон предельно ясно объяснил, что для поддержания движения сила не нужна. В его работах были определены и сами понятия силы, массы, инерции. Как следует из "Начала" Ньютона, его динамические законы не только следуют из соответствующих кинематических законов Кеплера и Галилея, но и сами могут быть положены в основу всех трех кинематических законов Кеплера и обоих кинематических законов Галилея (закон инерции и закон свободного падения).

Именно Ньютон впервые создал единую механику всех земных и небесных тел, с общими для них законами инерции, динамики, действия и противодействия, а также взаимного тяготения.

Последующие многочисленные наблюдения показали истинность законов Кеплера и закона всемирного тяготения Ньютона. Уже к концу первой половины XIX в. было установлено, что закон всемирного тяготения существует повсеместно в наблюдаемой области Вселенной.

Лишь один из аспектов теории казался неудовлетворительным: сила ньютоновского тяготения действовала по всей огромной Вселенной, однако, природа этой силы оставалась загадочной. Сам Ньютон упорно отказывался даже от попыток объяснить природу гравитационной силы. Действительно, из закона тяготения сила взаимодействия между двумя телами F ~ kmМ (где k - коэффициент пропорциональности, m -масса притягиваемого тела, М – масса притягивающего тела). Такое взаимное тяготение различных тел, не соприкасающихся друг с другом, возможно только при условии мгновенного дальнодействия и при условии, что точечное тело обладает малой массой m в центральном силовом поле тяготения основного притягивающего тела массы М. В 1873 г. французский математик Бертран рассчитал орбиты движения точечного тела с постоянной массой m, которое движется в центральном силовом поле притяжения к неподвижному телу массы М. Оказалось, что эти орбиты представляют собой замкнутые окружности в том случае, когда величина радиальной силы притяжения F либо прямо пропорциональна текущему радиусу r, либо обратно пропорциональна его квадрату.

В первом случае мы имеем дело с законом, аналогичным закону Гука: F ~ r (где r - радиус орбиты, a F - сила). Во втором - альтернативном случае - мы получаем универсальную силу всемирного тяготения Ньютона F = - GmM/ r ², где G - ньютоновская гравитационная постоянная.

На то, что универсальная сила тяготения в трехмерном пространстве убывает с удалением обратно пропорционально именно квадрату расстояния, обратил внимание еще Иммануил Кант: "Трехмерность происходит, по-видимому, оттого, что субстанции в существующем мире действуют друг на друга таким образом, что сила действия обратно пропорциональна квадрату расстояния".

Важно подчеркнуть, что Кант в принципе допускал возможность существования и других миров с совершенно иными по размерности пространствами, ведь он полагал, что в них соответствующая универсальная сила взаимодействия всех материальных тел уже не была бы обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Однако, результат решения "проблем Бертрана", приведенный выше, означает, что сила всемирного тяготения F в центральном радиальном силовом поле, обратно пропорциональна текущему радиусу r в степени n = - 1.

Из этих рассуждений видно, что закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном носит фундаментальный характер, ибо затрагивает существо нашего мира. Вот почему можно говорить о второй глобальной естественнонаучной революции, и эта революция, по существу, была физически завершена Ньютоном.

Вторая глобальная естественнонаучная революция, преобразовавшая все естествознание представляла собой переход от геоцентризма к гелиоцентризму, а от него - к полицентризму.

3.6 Универсальный закон сохранения Ломоносова

История человечества знает много разносторонне одаренных людей. И среди них одно из первых мест принадлежит великому русскому ученому Михаилу Васильевичу Ломоносову (1711-1765). Оптика и теплота, электричество и тяготение, метеорология и искусство, геология и астрономия - вот те области, в которых Ломоносов оставил свой неизгладимый след.

Все начинания Ломоносова в науке были новаторскими. Став профессором, Ломоносов построил первую химическую лабораторию, издал в своем переводе "Экспериментальную Вольфианскую физику". С появлением этого перевода русская физика получила не только первый учебник на русском языке, но и основы русского научного языка. Он разработал и прочитал в 1752-1754 гг. совершенно новый и необычный курс физической химии, т.е. по существу заложил фундамент новой науки.

Неоценим его вклад в развитие естествознания. Ломоносов является одним из основоположников кинетической теории теплоты и газов, автором закона сохранения материи и движения, впервые предсказал существование абсолютного нуля температуры. Ломоносов впервые высказал мысль о связи электрических и световых явлений, об электрической природе северного сияния, защищал волновую теорию света.

Ученый оставил после себя большое количество идей, которые осуществлялись наукой в течение 100-150 лет после его смерти. Записывая наблюдения, что "наэлектризованная чаша весов притягивается к железной плите", Ломоносов делает вывод, что "весами можно весить электрическую силу". Действительно, из истории науки мы знаем, что позже это было реализовано лордом Кельвином и У. Томсоном в абсолютном электрометре. Занимаясь электричеством, Ломоносов делает пометку: "Надо поставить опыт, будет ли луч света иначе преломляться в наэлектризованном стекле и воде". Такой опыт был позднее проведен в 1875 г. Керром, открывшим двойное преломление луча в электрическом поле (эффект Керра).

Ломоносов был разносторонним и глубоким философом, мечтавшим написать грандиозную корпускулярную философию природы, объясняющую все явления органической и неорганической природы с единой точки зрения. В своих исследованиях он строго руководствовался основной идеей: "Природа крепко держится своих законов и всюду одинакова".

3.7 Рождение науки об электричестве

Девятнадцатое столетие ознаменовалось огромными успехами в исследовании природы электричества и магнетизма. Первоначально электрические явления - искры, молнии, свойства лейденских банок накапливать заряд - считались совершенно не связанными с явлениями магнетизма, наблюдаемыми в минералах некоторых видов, в поведении стрелки компаса и т.д. Однако датский физик Эрстед (1777-1851) и французский физик Ампер (1775-1836) продемонстрировали на опыте, что проводник с электрическим током порождает эффект отклонения магнитной стрелки. Эрстед высказал мысль, что вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое является вихревым. Ампер по существу стал творцом новой науки - электродинамики.

Ампер заметил, что магнитные явления происходят тогда, когда по электрической цепи течет ток, причем величина магнитного действия зависит от интенсивности движения электричества. Для измерения этой интенсивности Ампер впервые вводит понятие силы тока, поэтому неслучайно единица силы тока носит его имя - ампер. С помощью своего учения о круговых токах, он сводит магнетизм к электричеству! Ампер формулирует до сих пор не известный закон о взаимодействии токов и высказывает следующую мысль: "Все явления, которые представляют взаимодействие тока и магнита, открытые Эрстедом, входят как частный случай в законы притяжения электрических токов".

Работа Ампера над созданием электродинамики продолжалась вплоть до 1826 г., когда вышел в свет его обобщающий труд "Теория электродинамических явлений, выведенная из опытов". В этой работе Ампером была разработана не только качественная теория, но и количественный закон для силы взаимодействия токов. Это один из основополагающих законов электродинамики.

Эстафета, принятая Ампером от Эрстеда, была передана в руки Майкла Фарадея (1791-1867). Он открыл явление электромагнитной индукции - возникновение тока в проводнике вблизи движущего магнита.

Исследуя диэлектрики, Фарадей приходит к мысли о существенной роли среды в электрических взаимодействиях. Изучая характер магнитных явлений, Фарадей склоняется к мысли, что передача силы представляет собой явление, протекающее вне магнита. Он считает неверным, что эти явления представляют собой простое отталкивание и притяжение на расстоянии, полагая, что пространство, окружающее магнит, играет столь же существенную роль, как и сам магнит.

3.8 Создание теории электромагнитного поля Максвеллом

Открытия, сделанные Фарадеем в области электромагнетизма, были развиты выдающимся английским математиком и физиком Максвеллом (1831-1879). Основываясь на идеях, высказанных ранее Фарадеем, Максвелл вводит понятие электромагнитного поля.

Согласно теории Максвелла, каждая заряженная частица окружена полем - невидимым ореолом, оказывающим воздействие на другие заряженные частицы, находящиеся поблизости, т.е. поле одной заряженной частицы действует на другие заряженные частицы с некоторой силой (концепция близкодействия). Такие взгляды на природу взаимодействия резко отличались от ньютоновской концепции тяготения (концепции дальнодействия), где притяжение считалось силой прямого взаимодействия между разделенными пространством массами, где самому пространству не отводилось ни какой роли. В теории Максвелла движение частицы, помещенной в данную точку пространства, определялось силовой характеристикой - напряженностью поля в этой точке.

Теория электромагнитного поля Максвелла ознаменовала собой начало нового этапа в физике и естествознании. Именно на этом этапе развития физики электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия. Мир постепенно стал представляться электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредством электромагнитного поля.

Анализируя свои уравнения, Максвелл пришел к выводу о том, что должны существовать так называемые электромагнитные волны, причем скорость их распространения должна быть равна скорости света. Отсюда был сделан совершенно новый вывод: свет есть разновидность электромагнитных волн.

Предсказанные теорией Максвелла электромагнитные волны действительно были открыты в 1888г. Генрихом Герцем (1857-1894). Он сумел осуществить передачу и прием электромагнитных волн очень большой длины - радиоволн. Сегодня мы имеем дело с целым набором электромагнитных волн, длина которых варьирует от значений очень маленьких, меньше, чем 1/1000 000 000 000 м до многих километров. Все вместе они составляют электромагнитный спектр. Это и гамма, и рентгеновские лучи, ультрафиолетовые излучения, видимый свет, инфракрасное, микроволновое и радиоизлучение. Излучения всех этих видов распространяются в вакууме со скоростью света, и имеет одну и ту же природу.

Трудно представить какую-либо волну без среды, в которой она могла бы распространяться. Звуковые волны распространяются в различных материальных средах: воздухе, воде, твердом теле. Поверхностные волны движутся по поверхности воды. В какой же среде распространяются электромагнитные волны?

Максвелл возродил старую идею о существовании эфира, заполняющего пространство, который и должен был служить носителем электромагнитных волн. Система отсчета, связанная с неподвижным эфиром, рассматривалась как абсолютный критерий состояния покоя и отождествлялась с абсолютным пространством.

Вскоре были предприняты попытки экспериментального определения скорости Земли относительно эфира, но все они приводили к отрицательному результату. Эфир обнаружить не удавалось. Наиболее известны эксперименты американского физика Майкельсона (1852-1931). Постепенно становилось ясно, что никакой эксперимент не в состоянии выявить факт движения Земли относительно эфира.

Возникала еще одна проблема. Если законы механики верны во всех инерциальных системах отсчета, то для электродинамики Максвелла это правило как будто не подходит. Почему?

3.9 Специальная теория относительности Эйнштейна

В 1905 г. Альберт Эйнштейн (1879-1955), служащий Швейцарского патентного бюро в Берне опубликовал работу, посвященную специальной теории относительности, которая разрешила проблемы электродинамики и эксперимента Майкельсона и окончательно разрушила непрочные основы классических понятий пространства и времени. Эта теория основывалась на двух постулатах.

Первый постулат - принцип относительности: все инерциальные системы отсчета эквивалентны друг другу в отношении постановки в них любых физических экспериментов.

Второй постулат теории Эйнштейна - скорость света является постоянной во всех инерциальных системах отсчета.

Первый постулат означает, что равномерное и прямолинейное движение такой лабораторной системы никак не отражается на результатах проводимых в ней опытов, если она не ускоряется и не вращается. Принцип относительности устранил различия в проявлении законов механики и электродинамики при переходе в другие инерциальные системы отсчета и отбросил как ненужную идею о неподвижном эфире ньютоновского абсолютного пространства.

Второй постулат означает, что скорость света в вакууме не зависит от движения источника и приемника, она одинакова во всех направлениях и равна 300 тыс. км/с. Казалось бы, это противоречит здравому смыслу. Действительно, если космический корабль приближается к какому-либо источнику света со скоростью 100 тыс. км/с, и если свет от этого источника распространяется со скоростью 300 тыс. км/с, то тут здравый смысл подсказывает нам, что относительная скорость космического корабля и света, измеренная экипажем, должна быть равна 400 тыс. км/с. Однако, специальная теория относительности утверждает, что в этом случае наблюдатель определит скорость приходящего к нему света по-прежнему равной 300 тыс. км/с!

Хотя выводы такого рода могут показаться абсурдными, они полностью согласуются с результатами опыта Майкельсона и неудачей всех остальных экспериментов, призванных продемонстрировать влияние относительного движения источника и наблюдателя на измеренную величину скорости света.

Вселенная устроена так, что все наблюдатели должны получить в результате своих измерений одну и ту же скорость света. Перед лицом не подлежащих никакому сомнению результатов, полученных в результате множества самых точных и сложнейших экспериментов, нам не остается ничего другого, как признать истинным вывод о постоянстве скорости света, хотя он и противоречит тому ограниченному опыту наших знаний, который именуется "здравым смыслом".

Дата добавления: 2014-11-16