02.12.2012
Вихри в твердом космосе

В рубриках: Физика вокруг нас

Обсуждение статьи Акимова Олега Евгеньевича: Вихри в твердом космосе
Статья размещена на сайте: http://www.scepticratio.ru/ko/vihri.htm

Комментариев (11) »

10.08.2011
Взаимодействие дипольных и многодипольных систем. Гравитационные поля.

В рубриках: Общая физика

Автор: Николай Григорьевич Зуб.

Разместил статью Взаимодействие дипольных и многодипольных систем. Гравитационные поля.

В данной статье, анализируется взаимодействие диполя с однородным и неоднородным электрическим полем, с полем диполя, с полями многодипольных систем.

Статья представлена формате .pdf.

Для просмотра статьи на компьютере должен быть инсталлирован Adobe Acrobat Reader или подобная программа для чтения .pdf файлов.

Комментариев (47) »

15.02.2011
Частотная зависимость сопротивления пленок.

В рубриках: Физика твердого тела

Работая в Научно-исследовательском институте механики и прикладной математики РГУ старшим инженером, я занимался исследованием поверхностного сопротивления тонких сверхпроводящих пленок. Занимаясь одной из тем, столкнулся с тем, что теоретические результаты очень сильно отличались от практических измерений.

Ведущие ученые в данной нише, для того, чтобы состыковать теоретические результаты и практические измерения делали заключение, что это связано с отклонением от модели равномерного распределения тока по поверхности пленок, а поэтому необходимо применять теорию протекания и проводимости сильно неоднородных сред. Теория имела большой объем и в ней физика игнорировалась и заменялась на математику.

Скрупулезно изучая данную проблему, я обнаружил следующую ошибку: В теории делалось предположение, что при глубине проникновения поля много больше толщины пленки, глубину проникновения можно заменять на толщину пленки.

Уже работая в НИИ физической и органической химии РГУ младшим научным сотрудником мною было написано и опубликовано сообщение в ФТТ.

Ксерокопия статьи.

Затем в моей жизни произошли некоторые события и я принял решение уйти из научной деятельности на неопределенное время.

Мораль такова:

Не следует делать скоропалительные выводы писать пухлые научные труды, а нужно скрупулёзно разбираться в проблеме.

 

Комментировать »

07.02.2011
Квантовые эффекты смещения излучения в длинноволновую и коротковолновую части спектра.

В рубриках: Астрофизика и космология & Квантовая электроника & Общая физика

Автор: Николай Григорьевич Зуб.
Всем, кто интересуется фундаментальной физикой рекомендую ознакомиться со статьей:
Квантовые эффекты смещения излучения в длинноволновую и коротковолновую части спектра.

Квантовые эффекты смещения излучения в длинноволновую и коротковолновую части спектра.
В статье, исходя из квантовых представлений об электромагнитных колебаниях, показана связь между поглощенной частью энергии квантов межзвездной средой и смещением спектров пропорциональных относительному расстоянию между источником и приемником квантов, а так же влияние на смещение спектров движения объектов относительно друг друга.
Интересно, что из данной статьи следует, что при поглощении квантов на макроскопическом уровне происходит поглощение не всей энергии кванта, а только его мизерной части и квант проявляет свои волновые свойства, что соответствует высказанным Луи де Бройлем представлениям о двойственной корпускулярно-волновой природе электромагнитного излучения.
Статья представлена формате .pdf.
Для просмотра статьи на компьютере должен быть инсталлирован Adobe Acrobat Reader или подобная программа для чтения .pdf файлов.

Комментариев (53) »

08.12.2010
Наугеймская дискуссия о принципе относительности.

В рубриках: Ленард

Приложение

Наугеймская дискуссия о принципе относительности.

В то время как подготовливалось настоящее новое издание, на наугеймском съезде естествоиспытателей 25-го сентября этого года состоялась дискуссия о принципе относительности. При этом г. Эйнштейн сделал попытку рассмотреть указанные в настоящей книге трудности теории и ответить на вытекающие из них вопросы. Поводом для этого послужили в особенности доклады г. г. Вейля и Ми об электричестве и тяготении.

Общее впечатление от дискуссии, в которой, кроме названных ученых, приняли участие и другие представители математики и физики, подтвердило, по моему мнению, что действительно в указанных в настоящей статье пунктах теория наталкивается на трудности и сомнения, удовлетворительное разрешение которых не так легко может быть достигнуто, и, следовательно, постановка этих вопросов была вполне законна. Казалось вполне ясным, что преодоление препятствий, мешающих дальнейшей разработке указанных вопросов, привело бы к дальнейшему развитию теории и устранению ее нынешних слабых сторон. К такому же развитию теории стремился в своих работах в особенности г. Ми, не без частичного при этом уклонения от первоначального пути г. Эйнштейна

Препятствием к исчерпывающему рассмотрению выдвинутых мною затруднений и вопросов служит, как это еще раз обнаружилось во время дискуссии, та пропасть, которая обычно разделяет сторонников двух различных методов построения картины природы, указанных на стр. 31. Приверженцы первого метода, к числу которых в особенности надо отнести г. Эйнштейна, большей частью, но видимому, не склонны стать на точку зрения второго метода, хотя бы ради того, чтобы наилучше видеть все те затруднения и вопросы, которые именно с этой точки зрения отчетливее могут быть распознаны. Но, несомненно, что на какой бы метод изображения, первого или второго рода, ни опиралась теория, безупречной она может быть признана только тогда, когда нельзя выставить против нее возражений ни с той ни с другой из указанных точек зрения. Ибо развитие естествознания показало, что обе точки зрения вполне законны, и до сих пор все испытанные теории представлялись свободными от противоречий с точки зрения обоих методов. Кто провозглашает и отстаивает „упразднение эфира”, тот, значит, отказывается от построения картины природы по методу второго рода (ср. стр. 31). Но тогда для него закрыт путь исследования проблем с точки зрения этого метода, и потому от него не приходится ожидать ни разрешения возникших трудностей, ни связанного с последним прогресса. Было бы бесполезно пытаться подвергнуть указанные вопросы дальнейшему рассмотрению, и вполне кстати нау гейм екая дискуссия в этом пункте оборвалась сама собой. Ибо здесь нас заставляет быть скромными сознание тех огромных требований, которые в этом пункте развития предъявляются к умственным силам естествоиспытателя. Не часто, как кажется, встречается сочетание крупного математического дарования, позволяющего легко овладеть картиной мира первого рода, со способностью к тому внутреннему динамическому и физическому созерцанию, которое ищет построения мира по второму способу, и обратно. Едва ли можно устранить при этом подозрение в умышленном характере такой односторонности ради пущей сенсации, которую она вызывает. Это факт, достойный сожаления. Но он тем не менее имеет место, и было бы нездоровым и в качестве такового, конечно, еще более прискорбным признаком, если бы он не встречал противодействия. „Релятивисты” должны были бы спокойно отнестись к такому противодействию, ими же самими вызываемому.

„Упразднение эфира” вновь было декларировано в Наугейме на торжественном заседании открытия конгресса (раньше это было сделано в Зальцбурге самим г. Эйнштейном, см. цитату в примеч. 17 на стр. 34). Никто при этом не рассмеялся. Я не знаю, впрочем, не встретили ли бы таким же образом провозглашение упразднения воздуха.

Уже по одному этому можно судить, насколько нецелесообразно преподносить широкой публике одностороннее изложение принципа относительности в популярных брошюрах и докладах.

Что касается отдельных вопросов, то дискуссия дала приблизительно следующее.

[Вопрос о понятии пространства четырех измерений был сразу поставлен вне обсуждения. Пред лицом столь многочисленных математиков (часто придающих математике, этому вспомогательному средству, такое же значение, как физическому смыслу явлений) было бы бесцельно настаивать на той точке зрения в этом вопросе, которая мне, как естествоиспытателю (не закрывающему, однако, глаз и на вопросы, лежащие вне материального мира), представляется единственно приемлемой (ср. примеч. 7 на стр. 17). Можно ведь считать делом вкуса, в каких пределах кто-либо готов пожертвовать свободой своего мышления в угоду „признанию относительносги времени".]

Два вопроса были обсуждены особо друг от друга, но существенная их связь настолько была выявлена, что ради краткости мы можем рассмотреть их здесь частью совместно. Первый вопрос был следующий (ср, стр. 18— 20): можно ли в случае заторможенного поезда признать невозможным установить, что именно находится в состоянии неравномерного движения, как этого требует общая теория относительности, несмотря на то, что последствия неравномерного движения односторонне обнаруживаются только внутри поезда. Второй вопрос касается логически недопустимого эксперимента (ср. примеч. 10, стр. 19—20): с точки зрения общей теории относительности, равноценны между собой оба допущения, как то, что вселенная вращается вокруг земли, так и то, что вращается земля, вселенная же находится в покое; но, так как в первом случае пришлось бы принять для движения вселенной скорость, превышающую скорость света, — то не означает ли это допущения внутреннего противоречия общей теории относительности, поскольку она же сама исключает возможность скоростей, превышающих скорость света?

Г. Эйнштейн ссылался, само собой разумеется, на поля тяготения, которые в его теории должны сопровождать каждый случай неравномерного движения. Тем не менее выходило так, что гипотеза этих полей тяготения только для того и выдвигалась, чтобы установить всеобщее значение принципа относительности и получить возможность применения его ко всем случаям. Но отсюда еще не следовало, чтобы эти поля имели еще и дальнейшее отношение к действительности, делающее необходимым их признание, несмотря на связанные с ними теоретические затруднения (ср. стр. 27). При всем этом оставалось вне сомнения, что каждое наступление неравномерного движения сопряжено с известными состояниями окружающего его эфира (или, как предпочитает выражаться теория относительности, “пространства”, ср. стр. 36). И пока эйнштейновские поля тяготения не удовлетворяют запросам здравого рассудка, до тех пор всегда позволительно будет сомневаться в том, насколько правильно они отражают указанные состояния эфира. Напрасно здесь г. Эйнштейн пытается вызвать недоверие к здравому рассудку. Теория, которая оказывается не в силах дать на такие простые вопросы, как два приведенных выше, столь же простые и удовлетворительные с точки зрения здравого рассудка ответы, не может считаться безупречной. Она может приводить к успешным результатам, заслуживающим удивления; может быть способной к исправлению и даже, пожалуй, уже проявлять признаки совершенствования, но она не должна выступать с теми обычными черезчур повышенными претензиями, которые вызвали наше осуждение в настоящей статье. Менее же всего должна была бы она выступать с такими претензиями пред лицом широкой публики, которая по своей неосведомленности легко может быть введена в заблуждение. Выло бы правильнее или знакомить широкую публику, на-ряду с достижениями теории, также и с вызываемыми ею сомнениями, чтобы таким образом показать ей всю серьезность исследуемых вопросов, или же вовсе ей ничего не сообщать.

Но что касается второго из приведенных вопросов, то на него и вообще не было дано никакого решительного ответа и потому можно определенно утверждать, что вытекающие из логически недопустимого эксперимента скорости, превышающие скорость света, представляют для общей теории относительности действительное затруднение.

И в других случаях я был в конце концов изумлен, до чего мало, казалось, был подготовлен г. Эйнштейн к ответу на мои вопросы, хотя уже два года, как они появились в печати, о чем ему было известно. Несмотря на это, и он и еще другой специалист с совершенной определенностью создавали среди газетных читателей впечатление о безусловном превосходстве его теории по сравнению с выдвинутым мною кругом идей. Так как я не являюсь ни приверженцем ни противником какого-либо принципа, но хотел бы быть просто естествоиспытателем, как это уже было выяснено на стр. 14, то я принял бы, как известный плюс, всякое доказательство недостаточной основательности моих рассуждений в каких-либо пунктах, если бы только такое доказательство было приведено (ср. также примеч. к на етр. 28), и притом было бы сделано по существу дела, т. е. так, как вообще протекала наугеймская дискуссия. Во всей дискуссии только у г-на Ми извлек я единственное разъяснение, которое указываю дальше в тексте.

Достаточно принять во внимание, что для любого случая вращения на земле какого-либо тела, хотя бы оно проделывало один оборот в 6000 лет, придется допустить скорость, превышающую скорость света, уже для созвездия Ориона, и во много сот раз большую скорость для во много сот раз более далеких туманностей, если только мы решительно отказываемся приписать вращение исключительно нашему телу и считаем возможным приписывать его окружающему данное тело миру.

Это во всяком случае означает, что в теории самой по себе, совершенно независимо от ее согласования или несогласования с действительностью, т.е., следовательно, с логической стороны, не все в порядке. Внутреннее противоречие, которое она содержит, отпадает, если, согласно предложению г-на Ми, признать преимущественными некоторые, называемые им “рациональными (vernunftgemass)”, системы координат, а другие возможные системы исключить (Ср. G. Mie., Physik. Zeitschr., 18, S. 551, Б74, 596. 1917 и Armalen d. Physik, 62, S. 46, 1920.).

Тем самым бил бы также разрешен первый из поставленных нами вопросов; нам надо бы только устранить систему координат, связанную с поездом, из числа систем, которые мы можем считать покоющимися, и, напротив, применить систему координат, связанную с землей, в качестве рациональной системы, чтобы вопрос потерял свою трудность. Но этот выход означает не спасение, а упразднение принципа относительности в его наиболее общей форме, в той форме, в которой он был выдвинут г. Эйнштейном, вал отвечающий простому и в то же время всеобъемлющему закону природы, и в которой он поэтому и вызвал к себе исключительный интерес с философской точки зрения. Ибо в этой форме принцип утверждал, что течение всего совершающегося в природе, следовательно, формулирование общих законов природы, не зависит от выбора исходной системы, вследствие чего ни в одном случае нет возможности абсолютно решить при помощи каких-либо наблюдений природы, что именно покоится и что двигается.

В этом действительно и заключался, согласно происхождению принципа, его простой смысл, если таковой вообще имеется, в философском отношении было не к чему вводить более сложную и обставленную оговорками формулировку. Если она тем не менее необходима, то, хотя принцип и сохранит свою возможную ценность, как вспомогательного средства в естествознании, он должен будет отказываться от притязаний на свою важность для общего мышления, лля понимания природы в целом.

А тогда и все исходные системы должны быть совершенно равноценны по вытекающим из них выводам (поэтому-то г. Эйнштейн неуклонно стремится представить, как принципиально равноценные, различные системы координат, даже и такие, которые ведут или к совершенно очевидным трудностям или к внутренним противоречиям. Но в действительности, такая равноценность не имеет места, как это было выяснено на примере двух наших вопросов и в более строгой форме — исследованиями г. Ми.

Только практические, а не принципиальные основания должны, по заявлению г. Эйнштейна, удержать нас от выбора некоторых систем координат. Но в этом содержится указание, что некоторые, самим принципом совершенно не обозначаемые, системы координат ведут к заблуждениям, т.е. именно признание (хотя и в скрытом виде) неосновательности высших теоретических притязаний принципа. Это, конечно, отнюдь не умаляет его возможной эвристической ценности, содействующей успехам исследования.

Итак, при теперешнем положении вопроса общий принцип относительности не может быть принят в качестве закона природы в строгом смысле слова. При этом из исследований г-на Ми, повидимому, вытекает (считаю необходимым особо здесь отметить, что это не вошло в мое прешедствующее изложение), что общий принцип относительности даже и в том случае не может быть признан законом природы, если приписываемую ему общезначимость ограничить только случаями действия сил, пропорциональных массе (принцип тяготения, см. стр. 25).

Неограниченный общий принцип относительности, проводимый строго последовательно, обнаруживает свою несостоятельность на обоих изложенных нами вопросах. Напротив, принцип тяготения (представляющий предложенное мною ограничение общего принципа относительности) не связан ни с какими трудностями по отношению к первому вопросу (так как к этому случаю он совершенно не относится), но и по отношению ко второму вопросу он оказывается внутренне противоречивым. Опасность такого внутреннего противоречия, как теперь кажется, грозит каждой попытке применения принципа относительности к неравномерному движению, если только не пытаться избегнуть ее при помощи соответственных искусственных приемов. Таким образом, можно было бы сказать, что принцип тяготения представляется в большей мере свободным от возражений, нежели общий принцип относительности, но что и он со своей стороны не может быть безусловно признан вполне безупречным. Все же разлачие в дефектах обоих принципов достаточно велико для того, чтобы оправдать эту трактовку и то подчеркивание принципа тяготения, которое было сделано в настоящем изложении.

И если мы хотим избегнуть ложных выводов, то мы можем его принять только в качестве эвристического принципа. При его применении для устранения возможности ложных выводов (ср. примеч. 11, стр. 21), придется прибегать к допущению не вытекающих из самого принципа условий, или же ему должно сопутствовать особое искусство иди счастие в дополнительных гипотезах. Таким образом, при известных обстоятельствах, он может дать нам правильное и ценное познание совершенно новой зависимости наблюдаемых явлений. Но действительное доказательство правильности сделанных таким путем предсказаний может дать только дополнительная проверка их опытом, как бы математически безупречно ни были они выведены из принципа.

Здесь мы замечаем различие по сравнению с другими физическими принципами, например, с принципом сохранения энергии. Заключения, математически точно выведенные из этих принципов, при правильной трактовке соответствующих понятий, могут непосредственно считаться столь же верными, как и вся совокупность данных опыта, лежащих в основе принципа, уже доказавших его правильность. Это различие агожет быть обусловлено новизной принципа относительности, не позволившей еще с достаточной ясностью установить границы его приложимости, или дополнительные условия, которые подлежат соблюдению при его применении и потому должны быть отнесены к существу принципа. Во всяком случае при таком положении вещей, мне представляется, что в вопросе о перемещении перигелия Меркурия „выведенная” Гербером правильная количественная зависимость (пусть даже ее вывод не был безупречен), попрежнему, в виду того, что она была уже установлена значительно раньше, заслуживает внимания наряду с формулой Эйнштейна, которая тоже, как следует из сказанного, лишь по видимости представляется строго выведенной только из одного принципа (ср. стр, 11—14 ). Таково мое мнение об открытии Гербера совершенно независимо оттого, что мне представляется абсолютно недопустимым, как это имело место, упрекать в „негодной стряпне” или в чем-либо подобном давно умершего человека, который установил некоторую зависимость (а именно, конечное уравнение перемещения перигелия), признаваемую на ми правильной, т. е. совершил таким образом нечто полезное (хотя бы он неудачно присоединил к этому спорное доказательство, без всякого, однако, намерения выставлять его напоказ). Я думаю, что, если бы Пифагор только опубликовал, но не доказал своей теоремы, мы все же и сейчас еще называли бы ее по его имени, — принимая во внимание, что она с достаточной быстротой стала широко известной, в виду того, что теорема оказалось правильной и ценной.

Принцип относительности представляет собою, возможно, принцип, имеющий большую практическую ценность, но не такой, на котором можно было бы построить новое мировоззрение, или который был бы призван разом упразднить испытанные, но несколько иначе идущие пути исследования природы, в то время как сам он дает новый, в данный момент весьма оспариваемый путь.

Можно также сказать, что в обобщенном принципе относительности мы имеем дело с системой угадывания процессов природы, системой, облеченной в форму математических количественных отношений. Такое предсказывание с помощью достаточно обширного математического аппарата вообще играет в современной физике значительную роль по сравнению с прежним временем. Укажем, например, на построения теории квантов. Метод этот оказался чрезвычайно полезным в случаях, когда возможно было наряду с ним прибегнуть к контролю посредством наблюдения. Но было бы ошибкой вилеть, по примеру некоторых математиков, конечную цель развития физики в ее превращении в одну из побочных отраслей математики. Природа, исследование которой составляет задачу физики, не так скоро исчерпает свои чудеса, которыми она не перестает поражать даже самых глубоких исследователей. Конечно, дело вкуса —принимать ли те или другие положения, заслуживающие дальнейшей опытной проверки, пользуясь при этом математическими выводами, или нет, в тех случаях, когда вывод не дает точной связи этих положений с данными опыта или с посылками, имеющими простой физический смысл.

Возможное практическое значение принципа должно быть тем выше оценено, что он помог, быть может, правильно указать новые соотношения в области учения о тяготении, т.-е. в области применения той силы, к познанию которой со времени Ньютона и Еавендиша, т.-е, в течение промежутка времени, превышающего сто лет,не удавалось систематически приблизиться на шаг дальше (К чему же, раз дело идет о таких достижениях, выставлять еще преувеличенные,— при строгом анализе,—притязания.)

В этом отношении, как известно, мы имеем пред собой три результата: уравнение перемещения перигелия (указанное уже Гербером), искривление световых лучей и смещение под действием центров тяготения спектральных линий к красному концу спектра. Теперь следует проверить их на опыте, который и должен решить вопрос о большей или меньшей ценности теории.

Что касается перемещения перигелия и искривления световых лучей, то уже раньше было указано, в каком положении находится в настоящее время проверка их на опыте, в чем по самой сути вещей здесь не так скоро можно ждать повторения возможности такой проверки. Напротив, более подвигается третий вопрос о смещении спектральных линий по направлению к красному концу спектра (ср. примеч. стр. 24). При этом, все наблюдения, произведенные авторитетнейшими исследователями и наилучше обставленные, повидимому, до сих пор согласно приводили к отрицательному результату (Содержательный обзор опубликованного по этому вопросу материала дан в указанной на стр. 47 и только что появившейся в Annalen d. Physik работе Г. Вихерта.).

Во всяком случае для этого вывода теории представлялось неблагоприятным то обстоятельство, что на наугеймской дискуссии только боннские наблюдатели могли сделать сообщения в его пользу (с положительным разультатом), при чем, насколько известно, их наблюдения были обставлены менее совершенно, чем у американских наблюдателей, пришедших к отрицательным результатам, также, как это было я в новых недавних опытах Юлиуса в Утрехте (W. Н. J u 11 i u s u. P. H. van С i 11 е г t, Kon. Akademie лап Wettenschappen te Amsterdam, 29 Mai 1920,).

Что касается боннских наблюдений, то вызываемые ими сомнения напоминают мне о двух случаях, показывающих, что спектрально-аналитическим наблюдениям в Боннском Физическом Институте отнюдь не сопутствует традиционная удача. Вспомним совершенно неверные указания относительно пространственного распределения спектрального излучения в пламени вольтовой дуги с электродами из щелочных металлов. Еще и в настоящее время эти исследования служат источником заблуждений в недостаточно критически обработанных сочинениях (см, по этому поводу Heidelb. Akad. 1914 А 17. сноска 94, S. 64, также Starks Jahrb., 13, S. 234, 1916). Так же было и с наблюдениями над распределением в спектре лучистой энергии, возбуждающей полосы спектра фосфоресценции, поведшими к ложным выводам, в виду предполагавшейся большей точности их по сравнению с прежними опытами (см. Heidelb. Akad., 1915 А, 19 примеч. 1, S. 3).

Таким образом в настоящее время еще не приходится говорить об экспериментальном подтверждении выводов, касающихся смещения спектральных линий к красному концу спектра. В двух других вопросах выводы теории, правда, подтвердились, но, однако, таким образом (как это было разъяснено на стр. 23—24, что остается еще под вопросом, можно ли вообще отнести это подтверждение к принципу тяготения. Дальнейшее покажет только будущее. Тогда можно будет видеть, насколько принцип тяготения доказал, но крайней мере, свою эвристическую ценность, между тем как общий принцип относительности уже опровергнут простейшим повседневным опытом.

 

Комментировать »

08.12.2010
Тяготение

В рубриках: Ленард

Тяготение

Отправным пунктом для электромагнитной модели, объясняющей тяготение, к которой я пришел, исходя из допущения распространения действия тяготения со скоростью света, послужил ранее опубликованный мной “Очерк кинетики проницаемого эфира” (“Ueber Aether und Materie”, 1 Aufl. 1910, 2 Aufl. 1911, S. 30 и 50.).

Воззрения, высказанные в этой работе, и сейчас представляются мне заслуживающими дальнейшего развития. Они, мне кажется, вполне допускают математическую обработку, без которой нельзя, вообще, обойтись. Я хотел бы их здесь коснуться, хотя модель для объяснения тяготения сохраняет силу и независимо от них.

Тяготение при этом представляется непосредственно, как магнитная сила, действующая между динамидами, из которых состоят атомы материи.

(Движущиеся вокруг положительных квантов электроны (P. L e n a r d. Ann. der Physik, 12, 735 и ff., 1905), позже получившие также название магнетонов (ср. также “Quafltitatives uber Katodenstrahlen”, 1918, Spez. Teil III F, и дальше выноску 24-а). О том, что тяготение в нашей картине мира может и не быть электрической силой, — допущение, обыкновенно приписываемое Г. А. Лоренцу, но, как мне кажется, имеющееся уже у В. Вебера (Ges. Werke, IV, S. 479) — я уже упоминал (“Ueber Aether u. Materie> 1911, S. 39 в сноске). Препятствием к при знанию тяготения магнитной смой до опубликования работы Гербера казалась мне предполагавшаяся тогда скорость
распространения тяготения, значительно превышавшая скорость света.)

В названной кинетике я отказался от представления о непрерывном или непрерывно движущемся эфире, представления, от которого отказались в виду достаточно выясненной его неудовлетворительности, и пришел к картине “пространственно-прерывного подвижного проницаемогоэфира”.

В. Нернст также пользуется представлением об эфире с “атомистической структурой” (впервые, насколько я мог видеть, в 4-м издании своей “Теоретической химии”, 1903, стр. 391); позднее, он пытается при помощи этого представления разрешить такие вопросы, как вопрос о сохранении внутренней атомной энергии (энергии дянамид) или о регенерировании радиоактивных элементов (см. W. Kerns t, Verh. d. Phys. Ges., 18, особенно S. 85—88, 1916). Попытки разрешения этих вопросов г. Нернстом построены, конечно, совершенно иначе, чем это было сделано мною в моих, насколько можно судить, более ранних попытках (см. “Ueber Aether u. Materie”, 1911, S. 44, или Heidelberg. Akad. 1910, A 17, S. &); все же, думаю, я могу с удовольствием констатировать общность исходной точки зрения.

Весьма ясное, как мне кажется, указание на структуру эфира я вывел недавно на основании наблюдений над катодными лучами (см. “Quantitative s iiber Katodenstrahlen, Heid., 1918, S. 183, прим. 517).

Части этого “проницаемого эфира” движутся со скоростью света и свободно проникают друг через друга (или же они столь чрезмерно малы, что их столкновения заметного влияния не оказывают). Кроме того, эти частицы характеризуются втремлением к равномерному пространственному распределению и движутся прямолинейно. В пространстве, свободном от действия сил, движение всех частей эфира совершается прямолинейно и во всех направлениях. В этом эфире имеются раздельные (не гидродинамические гельмгольцевские) вихревые нити, но одной нити, идущей от каждого имеющегося электрона к соответствующему положительному заряду; кроме того, имеются еще и замкнутые выхревые кольца, оторвавшиеся, от указанных нитей. Эти вихревые нити эфира представляют собой электрические силы; оторванные от них замкнутые части составляют электрические волны. Всякое поступательное движение вихревой нити вызывает поперечное течение эфира; возникающие таким образом потоки эфира вдоль известных направлений магнитных силовых линий образуют магнитные силы. При этом, из уже упомянутого основного допущения “проницаемости эфира” следует, что эти потоки не увлекают всего эфира в силовом поле, но захватывают только некоторые из разбросанных его частей в числе, соответствующем силе магнитного поля; остальная же часть эфира не участвует в движении (или же она может принадлежать и другим магнитным полям). Части эфира, входящие в состав потока, движущегося в направлении, перпендикулярном к вызвавшему этот поток движению электричества, и создают магнитные силовые действия, как, напр., действие друг на друга двух замкнутых круговых электрических токов, действие, выражающееся сначала в ориентировке двух круговых токов: установке их параллельно друг к другу, а затем в непосредственном взаимном притяжении.

Вся материя состоит из динамид, представляющих “обой замкнутые круговые токи и девствующих друг на друга, как таковые: с одной стороны, они вызывают соответствующие поперечные течения эфира (магнитное иоле замкнутого тока), с другой—сами, в свою очередь, захватываются поперечными течениями других динамид в только что указанном смысле. Отсюда следует, что мы должны принять силу притяжения за общее свойство всей материи, как только будет выяснено (чем мы непосредственно дальше и займемся), в силу чего противоположные действия противоположно расположенных динамид не оказывают влияния на окончательный результат.

При таном построении пропорциональность тяготения массе должна явиться результатом пропорционального массе числа динамид.

Первоначальное мое допущение о пропорциональности между числом динамид и массой (не порядковым числом) атома недавно снова нашло свое применение в моделях атома г. Э. Герке (см. Verhandl. d. D. Phys. Ges., 21 Jahrg., S. 779,1919 Heidelb. Akad. 1919, A 14).

Закон квадрата расстояния вытекает из чисто геометрических соображений, в виду малой величины доступных измерению скоплений динамид и их беспорядочной ориентировки в пределах данного скопления. Скорость же распространения тяготения, равная скорости света, обусловлена таковой же •скоростью частиц эфира в указанных выше потоках.

Такие действия, как перемещение перигелия Меркурия, найдут себе объяснение, если, кроме допущения распространения тяготения со скоростью света, принять еще, что динамиды движущегося тела (Меркурия) претерпевают изменения, зависящие от относительной скорости его по отношению к эфиру (скорость вращения). Такое допущение соответствует принципу относительности (простому и общему с указанными ограничениями) и, следовательно, уже в силу этого должно содержаться в динамике эфира, поскольку последняя представлена полно и правильно.

Что касается нашего допущения об отсутствии влияния взаимных действий противоположно расположенных динамид, при каковом условии только и может получиться отличное от нуля результирующее действие беспорядочных скоплений динамид, то оно вытекает из принятого вами положения о том, что течения эфира не являются непрерывными ни пространственно, ни во времени, и что части эфира взаимно проницаемы, вследствие чего каждая отдельная динамида может действовать, как будто она была одна. В самом деле, тогда течения, обусловленные двумя смежными, противоположно направленными динамидами, будут действовать на третью удаленную динамиду не в одно и то же время, и, следовательно, отдельные их действия, не влияя друг на друга, будут складываться и давать некоторую среднюю силу, вычисляемую за известный промежуток времени. При этом будет иметь место сложение абсолютных величин отдельных действий, а не геометрическое сложение. В этом рассуждении предполагается, что динамиды обладают способностью с достаточной скоростью следовать за отдельными частицами эфира, меняя положение плоскости своей орбиты, и тогда эти частицы при изменившемся положении (вследствие поворота плоскости орбиты) действуют друг на друга в смысле взаимного притяжения.

(Механизм, изложенный здесь сжато, надо себе представлять следующим образом: два произвольно расположенных электрических круговых тока прежде всего поворачиваются так, чтобы стать параллельно друг другу, и затем притягиваются. Так как действия не непрерывны во времени, то указанный здесь процесс для одной пары динамид, I и III, успеет закончиться прежде, чем начнется взаимодействие II и III, а так как в результате каждого взаимодействия получается притяжение, то, в конце концов, и суммарное действие подучается в виде притяжения. – Прим. Ред.)

Такую быстроту смены последовательных ориентаций необходимо допустить для динамид всех атомов вообще, так как иначе не может быть объяснена констатируемая на опыте пропорциональность тяготения массе; вместе с тем, нет оснований для каких-либо возражений против этого допущения. Эта последовательная смена ориентировки динамид может происходить лишь с очень малыми амплитудами; большие амплитуды противоречили бы как чрезвычайно малой силе тяготения всех масс, не обладающих огромной величиной, так и тому факту, что обыкновенные упорядоченные сильные магнитные поля не обнаруживают никакой заметной силы тяготения, но. лишь силу, соответствующую магнитной проницаемости и называемую “магнитной” силой. Последняя же создается такими замкнутыми круговыми токами в данном веществе, которые при достаточном промежутке времени могут с большой амплитудой следовать за ориентирующим действием поля. Магнитные силы отдельных динамид, результатом которых мы считаем силу тяготения, не могут быть, согласно сказанному, обнаружены при помощи магнитных стрелок, кусков железа или замкнутых цепей, присоединенных к гальванометру. Все эти приборы не обладают способностью с достаточной скоростью или с достаточной чувствительностью реагировать на действие отдельных частей эфира, приводимых в движение отдельными динамидами; они реагируют только. на более длительные действия очень большого числа в одинаковом направлении кружащихся электронов.

Отсюда также видно, что максвеллевские уравнения могут вовсе и не быть приложимы к тяготению, хотя мы и рассматриваем его, как магнитную силу, ибо эти уравнения исчерпывающе изображают только такие явления, при которых действуют бесчисленные количества одинаково направленных электронов (см. “Ueber Aether und Materie”, 1911 S. 34).

Существенным в только что набросанной картине электромагнитной природы тяготения является только следующее: 1) материя состоит из кружащихся электронов (динамид); 2) каждые две динамиды действуют друг на друга, как замкнутые круговые токи; 3) плоскости этих замкнутых круговых токов могут слегка поворачиваться; 4) магпитное поле этих элементарных замкнутых токов не заполняет пространства непрерывно, но перемежается во времени и пространстве. Для наглядного изображения этих существенных черт нашей картины может служить следующая модель. Притягивающее тело представлено круговым замкнутым током на раме около 60 см. диаметром, имеющей обмотку в 400, примерно, оборотов толстой проволоки, установленной вертикально. Притягиваемое тело — такая же рама с замкнутым током, но более легкая, с обмоткой из более тонкой проволоки, и притом подвешенная так, что она может легко двигаться. Подвешена она таким образом, чтобы возможны были два рода движения: 1) вращение вокруг какого-либо диаметра кругового тока, как оси, и 2) изменение расстояния, отделяющего подвижной проводник от неподвижного. Начальное положение обоих круговых токов в отношении друг друга может быть избрано произвольно, расстояние между ними равно нескольким метрам. Если мы устраним особым приспособлением возможность вращения вокруг диаметра подвешенного проводника, то, смотря по направлению токов в обоих проводниках, мы будем иметь только или отталкивание или притяжение их. Если мы станем менять направление тока в неподвижно стоящем проводнике через равные (не очень большие) промежутки времени, например, через каждые 5 секунд, то в конечном результате (при постоянном прохождении тока в подвижном проводнике) не получится ни приближения ни удаления обоих проводников друг от друга. Но когда подвешенному проводнику будет дана возможность движений обоего рода, то при каждой перемене тока в неподвижном круге подвижной проводник будет делать небольшой поворот вокруг диаметра так, чтобы стать параллельно неподвижному. Вследствие этого действие притяжения получит перевес, и подвешенный проводник все более будет приближаться к неподвижному, пока они не столкнутся. Перемена направления тока в неподвижном проводнике изображает прерывность динамидных полей и возможность любого расположения по отношению друг к другу обеих динамид, изображенных замкнутыми токами.

Если этот только что набросанный с точки зрения явлений тяготения эскиз механизма эфира (более подробно развитый в указанной выше работе), и не достаточен” т. е. если он пока еще не может быть облечен в форму уравнений, которые дали бы количественные соотношения для тех качественных признаков, которые мы уже приписали механизму, и притом так, чтобы максвелловские уравнения были заключены и них, как частный случаи, то все же, думается мне, нельзя отказаться от дальнейшей разработки этого или сходного механизма эфира. Ибо, отказываясь от механизма эфира, надо было бы в принципе отказаться от всякой картины мира второго рода, а, следовательно, и вообще от механического истолкования природы. “Я не думаю, что это случится, даже в том случае, если для уяснения механики эфира придется ввести наряду с эфиром или за ним и его частями еще другой эфир”.

Я полагаю, что это уже и сейчас должно быть доступна искусным и находящимся во всеоружии своей науки математикам. Если выведенные таким способом уравнения и не были бы еще уравнениями механики, то это все же не уменьшило бы их ценности. Следует напомнить, что и максвелловские уравнения, ценность которых известна, также развились из представлений о механизме эфира, и что они не являются уравнениями механики.

Такой, как я хотел бы его назвать, “мета-эфир”, или первоначальный эфир был бы той заполняющей все пространство средой, которая заставляет частицы эфира удовлетворять условиям, установленным нами для их движения.

Думалось бы, что такого рода положительные идеи в смысле плодотворности предпочтительнее постоянных отрицательных утверждений о ненужности и невыполним мооти теории эфира. Природа неустанно преподносит естествоиспытателям всяческие сюрпризы, и поэтому правильнее было бы продолжать считать путь исследования еще открытым, чем отказываться от него без принудительных к тому оснований. Ведь еще не так давно считалось необходимым но возможности избегать оперирования с атомами материи, как слишком “гипотетическими”.

Бунзен совершенно избегая говорить об атомах, Гельмгольц и особенно Кирхгоф довольно близко стояли к нему в этом отношении. Б у н з е н избегал также говорить об атомных весах и для характеристики химических соединений пользовался исключительно эквивалентными формулами. , см. также сходные воззрения S. Wiechert’a, Astron. Nachr. Bd. 211, Nr. 3054, S. 275,1920. Там же указано на предстоящее опубликование в Annalert d. Physik дальнейшего исследования того же автора о тяготении (во время издания настоящей работы напечатано в 63 томе, стр. 301).

И разве, несмотря на это, не исследуют теперь с величайшим успехом не только движения атомов во всех агрегатных состояниях, но и движения внутренних составных частей атомов? Между тем, самое существование последних незадолго до этого было далеко не общепризнанным. В самом деде, ранние воззрения В. Вебера о “положительных и отрицательных электрических частицах”, как составных частях атома, явным образом до такой степени показались его современникам чуждыми и безнадежными, что впоследствии эти воззрения пришлось заново раскапывать, когда частицы вновь дали знать о своем существовании в явлениях, которые не были предвидены.

 

 

1 комментарий »

08.12.2010
Эфир

В рубриках: Ленард

Эфир

В последнее время со стороны провозвестников принципа относительности были сделаны попытки упразднить заполняющую пространство среду — эфир, как ненужный и обременительный придаток. Попытки совершенно ничем не оправдываемые. Эфир не только был и продолжает быть вместе с материей главной составной частью в картине мира, созданной выдающимися естествоиспытателями. Он, кроме того, доказал свою ценность в качестве важного вспомогательного орудия исследования, о чем убедительно свидетельствует история естествознания, особенно в тех случаях, когда она может проследить первоначальное зарождение новых открытий. Вспомним основание и разработку современной оптики в ее главных частях Гюйгенсом и Френелем, или историю возникновения основных уравнений электродинамики у Максвелла, или же открытие электрических волн Герцем.

Определенно принимая допущение эфира в введении к своему знаменитому „Трактату о свете”, Гюйгенс говорит в нем об „истинной философии”, подразумевая под ней естествознание, „которая сводит причины всех явлений в природе к механическим основам”, и добавляет: „Я считаю, что мы именно так и должны поступать, или же нам придется отказаться от всякой надежды когда-либо что-нибудь понять в физике” (си. у Оствальда, Klassiker, 20, 5—10).

Что эфир постоянно играл серьезную и важную роль в построениях Г. Герца, я могу подтвердить по собственным воспоминаниям, относящимся в последним годам его жизни. Несомненно, что и в осуществлении или открытии электрических волн ему также помог эфир, причем Герцу не было для этого необходимо предварительно полностью разрезать оба тома Максвелла. Достаточно было принять, что действия индукции распространяются в эфире с конечной скоростью, и на этой основе построить опыты с быстрыми колебаниями.

То обстоятельство, что другие ученые считают возможным обойтись без эфира как для построения общей картины мира, так и при своих исследованиях, ничего не говорит против эфира, и напротив, будет совершенно понятно, если мы учтем два рода картин неодушевленной природы, которые до сих пор создавала человеческая мысль. Я позволю себе повторить здесь однажды уже сделанное мною разъяснение сказанного („Ueber Aether und Materie”, Heidelb. (С. Winter), 1911, S. 5):

“Картина природы, даваемая естествоиспытателем, может быть двоякого рода. И в том и в другом случае она будет иметь количественный характер. Но она может,—и это будет первый способ, — всецело заключаться в одном установлении количественных отношений между наблюдаемыми величинами. В этом случае она может быть вполне выражена в виде математических формул, большей частью дифференциальных уравнений. Этот путь избрали Кирхгоф п Гельмгольц. Кирхгоф назвал его математическим описанием природы. Научное использование данных такой картины природы и вместе с тем проверка их правильности заключается в построении отчасти вытекающих из них выводов. Выводы эти суть математические выводы из уравнений, и только. Но можно не останавливаться на этом, и тогда мы имеем картину мнра второго рода. В ней мы руководствуемся тем убеждением, без которою в наших естественно-научных исследованиях, несомненно, никогда ие достигли бы успехов. А именно, мы исходим из того, что все процессы в природе являются только процессами движения, т. е. состоят в пространственных перемещениях раз навсегда данной материи. В этом случае мы в каждом явлении природы должны установить его механизм, и те уравнения, которые нам давали картину мира первого рода, должны здесь быть уравнениями механики, должны соответствовать совершенно определенным механизмам. Эти механизмы н будут для нас образами, в которых мы мыслим себе процессы природы. Образами лее вещей в нашем представлении будут механические, динамические модели. Механические модели и уравнения, т. е. оба способа изображения мира, если только они правильны, будут совершенно равноценны друг другу в результатах, к которым они приводят”.

Из сказанного видно, что картину мира второго рода я ставлю выше, чем первого, так как она в завершенном виде представляет по сравнению с картиной первого рода ее дальнейшее развитие. Но в начале исследования она, наоборот, нередко является лишь введением к математической картине. В виду этого, естественно, иногда бывает, что мы имеем надлежащую картину первого рода там, где еще не в состоянии дать законченную картину второго рода, и в этих случаях первой должно быть отдано преимущество перед последней.

Сказанным разъясняется вопрос о правильности нашей идеи эфира, о том, в праве ли мы объявить его “уже ставшей нам ненужной точкой зрения”. При методе описания первого рода вполне можно обойтись без эфира, поскольку мы в этом случае хотим ограничиться единственно выражением в уравнениях отношений между доступными непосредственному наблюдению величинами. Здесь нам дана возможность такого ограничения, но она исключена в картине второго рода, так как для того, чгобы она была понятна, существенным ее условием является принятие “скрытых соучаствующих факторов” (эфир, атомы материи, электроны).

Само собою разумеется, что часто имеет место соединение обоих методов построения картины мира, и лишь в редких случаях до конца проводится возможное лишь при первой из них полное устранение „скрытых соучаствующих факторов”. Но — явление, характерное для нашего времени, — теперь по преимуществу принято избегать именно эфира, как чего-то в особенности подозрительного, тогда как электроны признаются вполне допустимыми. Напротив, некоторое время раньше столь же необходимым считалось отказываться от признания электричества, и ограничивать рассмотрение только доступными прямому наблюдению „электрическими силами”. В подобных случаях отказа от уже оправдавших себя гипотез дело идет только о некотором добровольном пуританизме своего рода в угоду какому-либо научному направлению, составляющему в данный момент центр внимания. В этом не было бы особой беды, если бы это часто не влекло за собой игнорирования вещей, весьма важных для успехов исследования. Так, например, высказанное когда-то Максвеллом предостережение против принятия электричества, несомненно, затормозило открытие электронов.

В этом можно видеть сильпую и слабую стороны обоих способов построения картины мира. Указанная возможность ограничиться в картине первого рода непосредственно наблюдаемыми величинами, избегая, таким образом, менее достоверного и более трудного, составляет его силу. Но в этом же и его слабая сторона, так как для здравомыслящего и обладающего современными познаниями естествоиспытателя не представляет на малейшего сомнения, что подавляющее большинство вещей, даже в чисто материальной природе, остаются скрытыми для наших жалких пяти или шести чувств, и что, следовательно, ограничение, совершенно устраняющее эти скрытые соучаствующие факторы, является ограничением поистине, ужасающего объема. Такое ограничение естественнонаучной картины мира только непосредственно доступным наблюдению может быть названо человеческим, т.е. приноровленным к человеческой природе, поскольку оно заранее все строит на наших чувствах. Но оно противоречит также и человеческой природе, так как не считается со способностью человеческого духа и с присущим ему стремлением воссоздавать в своем воображении соответственные образы скрытых от нас соучаствующих факторов. Практически оно облегчает описание природы, так как устраняет все, что не может быть непосредственно контролируемо; но оно и затрудняет его, так как оставляет в нем зияющие пустоты, объем которых подавляюще велик, как это только что было указано, и через Которые должен быть переброшен мост при помощи соответствующих математических построений. В виду всего этого, претензии некоторых из сторонников первого способа построения картины природы, так сказать, упразднить эфир производят впечатление основанного на недоразумении самомнения. Или ими здесь объявляется “ставшей излишней точкой зрения” такое допущение, относительно которого и так можно было заранее сказать, что без него при известных условиях можно обойтись. Или же отвергается существование пропасти только потому, что оказалось возможным через нее перепрыгнуть.

Таким прыжком через пропасть могло казаться в свое время открытие световых квантов. На одной стороне были световые волны, на другой — нового рода световые кванты, а между ними оставалась незаполненной пропасть,|чего, конечно, никто не мог поставить в вину смелому автору прыжка. Но уже слишком далеко шло по пути отрицания сделанное в связи с этим открытием заявление: „Отныне гипотеза эфира должна, конечно, рассматриваться как точка зрения, теперь ставшая уже излишней”. (Съезд естествоиспытателей в Зальцбурге 21-го сентября 1909 г., Verh. d. D. Phys. Ges., S. 482. Phys. Zeitschr., Bd. 10, S. 817, 1909). Такое заявление не мог.ю внушить бодрости для дальнейших попыток перебросить мост через указанную пропасть, что, однако, было желательно в интересах научного исследования. Тем не менее, я попытался это сделать и пришел к выводу, что в световых квантах мы имеем то же самое явление, которое уже задолго до того было отмечено под видом когерентных верениц световых волн, но только дополненное новым существенным прздположением о концентрации энергии в луче определенного направления. Последнее я объяснял, принимая, как это, впрочем, и вообще представлялось вероятным, что в каждой из испускаемых колеблющимся отдельным электроном световых волн заключается только одно кольцо электрических силовых линий, мыслимое в виде отдельного эфирного вихревого кольца. (См. „Ueber Aether und Materie”, 1911, S. 19 u. ff. и Untersuchung iiber Phnsphorescenz, Heidelb. Akad., 1913, A 19, S. 34, сноска 61). Как я установил позже, уже и Г. А. Лоренц объяснял световые кванты, как когерентные вереницы волн (Physik Zeitschrift. Bd. 11, S. 353, 1910). Возможность такого объяснения доказывает, — и это отнюдь не безразлично для общей картины естествоиспытателя, — что световые кванты не произвели никакого переворота в теории света, в особенности же, что они ровно ничего не говорят ни за, ни против „гипотезы эфира”. Напротив, теория световых квантов по существу касается особого, бывшего до того неизвестным, свойства испускающих свет атомов.заключающегося в том, что они приспособлены к испусканию когерентных верениц волн с определенным содержанием энергии, зависящим от периода колебания.

Взгляд на световые кванты, как на когерентные вереницы волн, длина коих может быть таким образом измерена в каждом отдельном случае при помощи построенных на оптической интерференции опытов, был с очевидностью подтвержден новыми опытами г. В. Вина, в которых была измерена продолжительность испускания световых квантов (Annalen d. Physik, Bd. 60, S. 597, 1919).

Весьма замечательно, что, как выяснилось при этом в результате непосредственного наблюдения, энергия светового кванта распределена неравномерно по длине ряда волн, но что мы имеем здесь постепенное затухание испускающего свет атома (согласно показательной функции, как при акустическом ряде волн от звука колокола). Таким образом, мы только тогда можем определить длину всей вереницы волн, когда установим, к какой стадии затухания должен быть отнесен его конец. Если мы его фиксируем, примерно, при 1/7 (точнее, при 1/е2 начальной интенсивности), то, согласно измерениям г. В. Вина, длина светового кванта будет около 10 m. Притом длина эта, что опять-таки весьма замечательно, будет одинакова, согласно произведенным до сих пор измерениям, для световых квантов всех длин волн, несмотря на то, что содержание энергии световых квантов различно при различной длине волн. Это могло бы означать (если позволительно уже теперь делать обобщения на основе этих новых опытов), что энергия каждой отдельной волны какого-либо светового кванта будет одинакова при одинаковом расстоянии от места излучения данного ряда волн. Тогда, по нашему представлению, различное количество энергии волн, неодинаково далеко отстоящих от начала, выражалось бы в различной ширине кольца замкнутых в кольцо электрических силовых линий волны, отсчитанной перпендикулярно к лучу.

Любопытно при этом отметить следующее. С особой энергией настаивает на отрицании эфира именно обобщенный принцип относительности, но зато он приходит к “пространственным координатам”, составляющим его существенную принадлежность. Последние же, по приписываемой им изменчивости их свойств, вполне могут быть приняты за нечто определяющее состояния пространства. В результате получается впечатление, что тот же самый изгнанный эфир вновь дал о себе знать под измененным именем “пространства”.

Понятие абсолютного движения также могло бы быть наилучше определено с помощью эфира, и именно, как относительного движения по отношению к эфиру. Тогда содержание принципа относительности могло бы быть выражено так: возможно установить только относительное движение материи по отношению к материи же, а не равномерное относительное движение материи по отношению к эфиру (первоначальный или специальный принцип относительности). Что касается неравномерного относительного движения материи к эфиру, то по общему правилу оно может быть установлено (на основании связанных с ним, как мы видели, сил инерции или же при помощи отдельных электрических зарядов как основных частей материи, благодаря возбуждаемым ими в эфире волнам”). Только, в случае когда мы имеем в.качестве действующей силы тяготение, не может быть установлено также и неравномерное относительное движение материи к эфиру (так как силы инерции, служащие его признаком, в данном случае не имеют места; это будет ограниченный обобщенный принцип относительности, или, лучше, принцип тяготения).

Но есть еще и особая причина, сыгравшая роль в столь часто высказывавшемся за последнее десятилетие отрицательном отношении к этой заполняющей пространство среде. Это — очевидное несовершенство наших теперешних представлений об эфире. Законченное и в пределах доказуемого свободное от противоречий представление об эфире, пригодное для наших исследований, мы имели бы только в том случае, если бы внутренний механизм его частей был нами настолько же выяснен, насколько у лее выяснен внутренний механизм материи, со времени развития кинетической теории газов. В этом случае максвеллевские уравнения, представляющие в известном смысле квинтэссенцию физики эфира (поскольку они охватывают свет, электричество и магнетизм), так же могли бы быть выведены из теории механизма эфира, как оказалось возможным вывести уравнение состояния материи из указанной кинетической теории. Но до сих пор в этом отношении, как это неоднократно особо подчеркивалось за последние годы, мы имели с максвеллевскими уравнениями только отрицательные результаты.

Надо считать доказанным, что эти уравнения не могут быть приведены к уравнениям движения эфира, непрерывно заполняющего пространство. Но и уравнение состояния материи также не может быть выведено из движения непрерывно распространенных масс, но только из движения раздельно распределенных атомов. Подобно этим уравнениям, также и максвелловские уравнения должны быть рассматриваемы лишь как статистические уравнения, применимые только при взаимодействии весьма большого количества электронов, но теряющие свою силу, поскольку речь идет об отдельных элементарных процессах. (Ср. „Ueber Aether u. Materie”, 1911, S. 34). О прерывном зернистом строении эфира мы будем говорить в следующей главе.

Это привело, невидимому, к широко распространенному отрицанию возможности положительных результатов. Такое положение вещей сходно с тем, что наблюдалось до 1877-го года, когда, вследствие многочисленных неудачных попыток обратить воздух в жидкое состояние при помощи одного только высокого давления, создалось убеждение, что существуют “перманентные” или “несжижаемые” газы в противоположность другим, допускающим сжижение. Теперь мы уж давно знаем, что это было лишь временным заблуждением, которое могло так прочно укорениться только благодаря ограниченности суждений, ибо уже задолго до того, как факт обращения кислорода в жидкое состояние раскрыл всем глаза на действительное положение этого вопроса, не было недостатка в материале для правильного его понимания, которое мы связываем с понятием “критической температуры”. Время покажет, не повторится ли та же история в развитии проблемы эфира. Я лично не думаю, чтобы надолго можно было отказаться от механики эфира. Зто было бы равносильно отказу в естественно-научных исследованиях от последовательного применения геометрических и динамических воззрений, имеющего не случайное, но решающее значение, т.-е. отказу от того вспомогательного орудия, которому до сих пор естествознание было обязано самыми крупными, можно сказать, всеми своими достижениями. В этом можно убедиться, если проследить там, где это возможно, зарождение открытий в уме их авторов или хотя бы хронологический порядок их опубликования. Наряду с указанным методом чисто абстрактное, математическое исследование, не связанное с представлениями трехмерного пространства и дающее картину мира первого рода, почти всегда играет роль только последующей формулировки, задача которой — защитить уже найденное зерно открытия, и которая вместе с тем, разумеется, одна только и сообщает ему характер бесспорности и придает ему его всеобщее значение.

Так было в известной мере и с первыми успехами новых исследований тяготения, выходящих за пределы закона обратной пропорциональности квадрату расстояния. Идея Гербера о распространении тяготения с конечной скоростью, и именно со скоростью света, встреченная в свое время самыми неблагоприятными отзывами, опиралась в основе только на представление об эфире, и, тем не менее, она дала возможность, если не доказать, то установить, согласно с данными опыта, связь между движениями Меркурия и конечной скоростью распространения тяготения еще раньше, чем г. Эйнштейн с помощъю чисто математического метода исследования мог с большей, разумеется, убедительностью установить указанную связь.

 

 

Комментировать »

08.12.2010
Новое о принципе относительности

В рубриках: Ленард

Новое о принципе относительности

Наше разграничение между „принципом тяготения”, относящимся лишь к движениям, происходящим под действием силы тяготения, пропорциональной массе, благодаря чему он не противоречит требованиям здравого рассудка, и Эйнштейновским „обобщенным принципом относительности”, который должен быть распространен на все движения, но не может справиться с указанными ранее трудностями, — это разграничение должно быть сохранено в силе, так как против него не было приведено никаких возражений.

Для того, чтобы его опровергнуть, пришлось бы показать, что ограничение обобщенного принципа относительности дейст вием одних только пропорциональных массам сил тяготения должно повлечь за собой недействительность выведов г. Эйнштейна о перемещении перигелия и отклонениях световых лучей. До еих пор это не сделано; напротив, насколько можно заключить, как раз эти выводы и относятся только к действиям тяготения. См. также приведенные в приложении указания на то, что даже и принцип тяготения не представляется совершенно удовлетворительным без оговорок.

 За последнее время его значение надо считать еще более укрепившимся. Те, уже указанные нами выводы из принципа, которые подлежат проверке на опыте и на которых сейчас особенно сосредоточено внимание, касаются только тяготения. Таким образом, если они окажутся верны, этим будет подтвержден только принцип тяготения, а не обобщенный принцип относительности, вопреки существующему, видимо, общему представлению.

Но более того, если подробно разобрать новейшие данные опыта, и если мы хотим при этом избегнуть того характера поверхностных обывательских суждений, который не соответствует нашему предмету, то придется отметить, что даже и принцип тяготения не нашел еще до сих пор своего безусловного подтверждения на опыте, так как проверка сделанных из него до сих пор выводов сопряжена с своеобразными трудностями.

Один из этих выводов, доступный проверке на опыте, касается искривления световых лучей вблизи больших центров тяготения, каковым является Солнце. Бесспорно, было бы чрезвычайно важно знать, действительно ли имеет место это указываемое г. Эйнштейном искривление. Возможность проверить это была дана последним солнечным затмением, и с полным основанием ее постарались использовать, насколько известно, в полной мере, какую только дозволяли обстоятельства. Но нельзя при этом забывать, что еще вопрос, было ли наблюдаемое искривление лучей: действительно вызвано царящим на солнечной поверхности нолем тяготения, а не следствием каких-либо побочных обстоятельств; не было ли здесь, например, неизбежного искривления лучей в несомненно существующей солнечной атмосфере. Поскольку этот вопрос не был исследован и разрешен более исчерпывающе, чем о том до нас дошли сведения, придется ждать дальнейших возможностей. Удовлетворительное исследование нелегко потому, что дело идет о незначительных, лежащих на границе того, что можно еще измерять, перемещениях местоположения звезд близ солнца, и что для собирания новых данных приходится до сих пор ограничиваться случаями редких и непродолжительных полных солнечшх затменвй.

Равным образом, и в другом случае, дающем возможность проверки принципа тяготения, а именно в случае движения Меркурия, мы наталкиваемся на все ту же огромную трудность устранения побочных обстоятельств.

Закечательно, что то же самое имеет место и в третьем из всех до сих пор представлявшихся случаев возможности проверить принцип тяготения, — в случае смещения спектральных линий больших небесных тел. Здесь также большой помехой для непосредственных выводов являются посторонние процессы (на этот раз Допплеровский эффект влияния давления и кажущееся
влияние соседних спектральных линий.

Вспомним обширные исследования г. Зеелигера (Н. Seeliger, „Das Zodiakallicht und die empirisehen Gliederin der Bewegung d. inneren Planeten”, Sitz.-Ber. d. Munch. Akad d. Wissensch. Bd. 56, S. 595,1906. Ср. также E. F r e n d 1 i с h. Astron. Nachr. Bd. 201, S. 49, 1915 и Н. See 1 igcr, там же, стр. 273.), показавшего, что наблюдаемое перемещение перигелия этой планеты, соответствующее уравнению Гербера, должно было бы иметь место также и при недействительности Эйнштейновского принципа, если только в окрестности солнца распределены определенные массы, о наличии или отсутствии которых трудно судить. Но, если даже имеется хотя только значительная часть этих 3еелигеровских масс, — а это отнюдь не представляется а priori невероятным, в виду достаточно ничтожного значения их вблизи столь большого центрального тела, как Солнце, действительно увлекающего за собой многие массы, бе прерывно вновь и вновь открываемые, — то и тогда принцип тяготения окажется неверен, а еще менее верен будет обобщенный принцип относительности. Именно одновременное влияние и масс и принципа относительности должно было бы дать в результате другое, большее перемещение перигелия Меркурия, чем наблюдаемое в действительности. Это придает особый интерес стоящей пред астрономами задаче все более тщательного исследования окружающих солнце масс. Если удастся установить отсутствие сколько-нибудь заслуживающей внимания части Зеелигеровских масс, то это будет аргументом в защиту правильности принципа тяготения; если же, напротив, будет доказано существование этих масс, то должно будет признать принцип ложным или пересмотреть его в какой-либо его части.

„Доказан” этим прицип все-таки бы еще не был. Мы только потому считаем нужным здесь это отметить, что среди непосвященной публики распространено коренное заблуждение, будто основные естественно-научные познания, как принципы, законы природы,—могут быть „доказаны” единичными их подтверждениями, как бы таковые ни были разительны. Речь может скорее итти всего лишь о все более растущей их достоверности и надежности, поскольку при их постоянном, проверенном на опыте применении, они остаются неопровергнутыми. Это следует из того, что правильные выводы могут быть получены также на основе ложных принципов, и именно таких, которые наряду с ложными содержат в себе и правильные элементы (ср. также пример в примеч. 11 на стр. 21), Доказана может быть только неправильность принципа, и для этого достаточно хотя бы одного только бесспорно установленного его несогласования с опытом.

И, действительно, одно время принимали зодиакальный свет за последствие, а, следовательно, и за доказательство присутствия внутри орбиты Меркурия масс, вроде Зеелигеровских. Но, повидимому, происхождение этого света все еще недостаточно выяснено, чтобы на основании его можно было смело строить какие-либо выводы.

Принцип тяготения исходит из пропорциональности тяготения массе. Поэтому, если считать, что эта пропорциональность уже достаточно подтверждена опытом, то тем самым будет твердо установлено, что и принцип тяготения, представляющий часть обобщенного принципа относительности, равно как и вытекающие из него выводы, также обладают достаточной достоверностью.

Пропорциональность силы тяготения массе доказывается опытом с маятником Галилея, Ньютона, Весселя, третьим законом Кеплера и новейшими исслрдориями тяготения Этвёша. Сравниваемые при этом друг с другом элементы весьма разнородны. Особенный, слишком еще малоисследованный случай мы имеем в опытах с гелием и водородом. Оба эти элемента представляют крайний случай различного строения атомов. При поглощении катодных лучей, они дают наибольшее отклонение от пропорциональности массам. Исследовать пропорциональность их тяжести массе лучше всего можно было бы при помощи возможно более совершенных измерений скорости распространения звука: вычисленные на основании этих измерений плотности обоих газов должны были бы оказаться пропорциональны их определенному на весах удельному весу. Осуществление этих опытов будет доступно тем исследователям, которым правительства уделят необходимую часть земных сокровищ, в том числе и потребные количества названного благородного газа.

Тогда и искривления лучей близ солнца можно было бы ожидать без всякого участия солнечной атмосферы, а также считалось бы установленным отсутствие 3еелигеровских масс вокруг солнца, предполагая, конечно, что математические построения г. Эйнштейна свободны от ошибок. Заслугой г. Эйнштейна было бы при этом то, что он открыл и проследил зависимость указанных фактов, исходя из закона пропорциональности тяготения массе. Но что касается общего, на все движения и все роды сил распространяющегося принципа относительности с его противоречащими здравому рассудку требованиями, то он все же во всем этом не играет никакой роли, как это следует из уже выясненного различия между ним и принципом тяготения. Если же его и любят связывать с приведенными научными открытиями и достижениями, то до тех пор, пока не опровергнута допустимость такого отграничения его от принципа тяготения, это остается просто делом вкуса. Но нельзя не согласиться, что вкус к логическим трудностям, не вызываемым природой вещей, надо признать противоестественным. Совсем иное было бы дело, — и впоследствии, может быть, так и будет, — если бы действительно были обнаружены факты, представляющие бесспорное и ясное доказательство не только в пользу принципа тяготения, но и в защиту обобщенного принципа относительности; иначе говоря, если бы были установлены явления, свидетельствующие о действительном существовании процессов, характерных для особого круга представлений обобщенного принципа относительности и не укладывающихся в рамки иного образа мышления. К таким процессам должны были бы быть отнесены принимаемые г. Эйнштейном поля тяготения без центров тяготения, о которых мы говорили раньше, и которые были бы причиной сил инерции, наблюдаемых при неравномерном движении, про исход щем под влиянием непропорциональных массе сил. Пока вопрос о таких полях тяготения остается нерешенным в той мере, как это имеет место до сих пор, все попытки отыскать непреложные признаки существования этих полей представляются в высшей степени ценными. Тут может повториться случай, совершенно аналогичный случаю с уравнениями Максвелла в электродинамике. В этих уравнениях уже заключалось принятие электрических силовых полей без наэлектризованных центров, подобных замыкающимся в самих себе электрическим силовым линиям. Такие поля до того времени никогда не были наблюдаемы. Они должны были бы проявиться в электрических волнах, существование которых тогда столь же находилось под вопросом, как в настоящее время существование эйнштейновских полей тяготения с действием, тожественным действию силы инерции.

Тогда, конечно, говорили, что максвеллевская теория „сразу же” стала достоверностью, подобно тому, как сейчас некоторые говорят то же самое о принципе относительности. На самом же деле „сразу же” было установлено только то, что прежние электродинамические теории с их представлениями о непосредственном действии на расстоянии, строго говоря (т.е., если иметь в виду их значение для всех случаев), не соответствовали действительности, и что поэтому такое представление о непосредственно действующих на расстоянии силах не могло служить основой правильного объяснения природы. Мы знаем теперь, что и максвеллевская теория имеет свои пределы, хотя это, разумеется, не требует изменения общей картины нашего понимания природы, так как .то, что максвеллевская теория привнесла для его основ, — а именно представление о действии на расстоянии чрез посредствующую среду, — осталось непоколебленным.

Следует оговориться, что наше сравнение нисколько не отвергает возможности существования волн тяготения, несомненно, исходящих от движущихся центров тяготения, если тяготение обладает конечной скоростью распространения. Но для таких волн все же всегда могут быть указаны служащие их источником центры тяготения.

Как известно, эти электрические волны были перенесены из мира возможностей в мир действительности Герцем, который этим своим исследованием превратил “максвеллевскую теорию” из новой и интересной, но вовсе не обязательной гипотезы в изображение действительности, казавшееся тогда единственно применимым и превосходящим все предшествовавшие ему построения. Следует выждать, не найдет ли и “теория относительности” своего Герца, в какой бы форме в частности ни проявилось его вмешательство. Выжидательная позиция в данном случае тем более законна, что здесь выдвигаются требования гораздо более коренной ломки нашего понимания всего совершающегося в природе, чем это имело место при замене максвелле век ой теорией прежних теорий действия на расстоянии. Если Эйнштейновские поля тяготения, имитирующие силу инерции, представляют печто большее, чем просто вспомогательные построения для сохранения его обобщенного принципа относительности, то это должно обнаружиться на опыте. И тогда в самом деде нынешний здравый рассудок естествоиспытателя нуждался бы в видоизменении, чтобы называться действительно естественным и здравым, т. е. согласным с природой, разумом.

Я уже указывал, что ответ его вообще представляется далеко не полным. В нем сдишком мало, а то и вовсе не затронуты следующие главные пункты: недозволенный логический эксперимент (примеч. 10, стр. 20) и ограничение обобщенного принципа относительности случаями пропорциональной массе силы тяготения. О логическом эксперименте ср. также примеч. 8а (стр. 18). Что касается ограничения принципа, то молчаливо, косвенным образом, — а, следовательно, быть может, бессознательно, — оно принимается. В самом деле, поскольку в ответе затронута область применения принципа, в нем говорится только о тяготении. Но мало пользы от того, что ограничение принципа проводится, пока речь идет о возможной его проверке на опыте, если все-таки всеобщая приложимость его принимается без ограничений и выставляется как нечто все ниспровергающее (ср. также примеч. 8 а).

Здесь будет уместно указать, почему я не считаю правильным ответ г. Эйнштейна на мое возражение против его обобщенного принципа относительности с точки зрения здравого смысла.

Г. Эйнштейн ссылается на “здравый смысл” машиниста, который мог бы опровергнуть также и первоначальный, простой, распространяющийся только на равномерное движение принцип относительности, указавши, что ему приходится топить и смазывать свой локомотив, а не все то, что находится вокруг железнодорожного пути, и потому, несомненно, что первый, а не последнее находится в состоянии движения. Отсюда, поскольку мы считаем первоначальный принцип относительности правильным, должно следовать, что на деле простой “здравый смысл” оказался источником заблуждения. Ошибка в том, что этот “здравый смысл” предполагаемого машиниста в действительности не может быть принят за таковой, так как он не видит общеизвестных вещей, чего не могло бы случиться с здравомыслящим и сведущим человеком. Он не замечает того простого факта, что топить и смазывать локомотив было бы необходимо также и в том случае, если бы в движении находилась вся местность вместе с рельсами, а локомотив оставался бы неподвижен в пространстве. Ведь колеса локомотива во всяком случае были бы прижаты к рельсам силою тяжести, и для того, чтобы относительное движение,—совершенно независимо от вопроса об абсолютном движении, — не сменилось состояние покоя, колеса должны были бы вертеться, преодолевая силу трения, а для этого надо было бы пустить машину в ход, подтапливая ее и смазывая. Напротив, тот здравый смысл, который, как мы видели, противится обобщенному принципу относительности, не упускает из виду никаких известных фактов. Поэтому, совершенно не будучи поколеблен возражениями г. Эйнштейна, он останется правым до тех пор, пока не будут открыты новые факты такого рода, что заставят здравый рассудок, если он хочет остаться таковым по-прежнему, изменить круг своих представлений.

 

Комментировать »

08.12.2010
Принцип относительности

В рубриках: Ленард

Принцип относительности

Мы имеем принцип относительности в двоякой форме: как первоначальный или простой принцип относительности и как обобщенный принцип относительности. Первый относится только к равномерному движению, последний же будто бы приложим ко всякого рода движениям (J. Einstein, 1905, также 1914, впервые у Г. А. Лоренца, 1895 и 1904.).

С точки зрения повседневного опыта между этими двумя принципами существует громадное различие, на которое я и хочу обратить внимание. В то время как первый из них совершено непосредственно отвечает нашему опыту, характерной особенностью второго как будто является как раз невозможность привести хотя бы один обыденный пример его применения, который был бы доступен для обыкновенного разума, более склонного доверяться опыту материального мира, чем считаться с нуждами философии. II это несмотря на то, что действие обобщенного принципа должно бы иметь место всегда и всюду, так как он утверждает относительность всех движений.

Оба принципа легко могут быть разъяснены на примере движения поезда.

Пока движение поезда остается вполне равномерным, нет никакой возможности определить, что именно находится в движении и чтб в покое: поезд ли или окрестность. Это отвечает первоначальному принципу относительности и разъясняет простой его смысл: устройство материального мира таково, что всегда, во всякий данный момент исключает возможность абсолютного решения относительно наличия равномерного движения или покоя и оставляет место только для изучения равномерных движений тел относительно друг друга, так как участие наблюдателя в равномерном движении совершенно не отражается на наблюдаемых явлениях и их законах.

Этот первоначальный, так называемый „специальный” принцип относительности хорошо подтвержден опытом. Как известно, многочисленные попытки обнаружить абсолютное равномерное (или достаточно близкое к равномерному) движение, построенные на чрезвычайно остроумных комбинациях и стоившие огромного труда, показали всю невозможность достичь этого даже при самых совершенных приемах. Таким образом на деле оказалось не только возможно, но в интересах решительного прогресса даже и необходимо гипотетически принять, что мы здесь имеем неизменное свойство в строе всего материального мира, и что выражающий его принцип, имея всеобщее значение, в свою очередь может быть с уверенностью использован для заключений и предсказаний.

Между этим первоначальным принципом относительности и принципом сохранения энергии можно найти сходство во многих отношениях, Оба они имеют почти одинаковое по объему значение, и, пожалуй, оба оказались одинаковы плодотворны, Отличительным свойством обоих является возможность делать на основании их предсказания без предварительного исследования относящихся сюда процессов в их деталях, причем иным путем эти результаты и вообще вряд ли удалось бы получить. Но, с другой стороны, они сходны между собой и в том, что оба они отчасти опираются на отрицательные результаты: принцип сохранения энергии, как известно, на невозможность perpetuum mobile. Можно, пожалуй, найти и еще черты сходства: требуется много времени, чтобы и тот и другой принцип прочно вошли в арсенал испытанных орудий критического естествознания. Главными экспериментальными основами этого принципа являются до сих пор, как известно, опыт с интерференцией света Майкедьсона вместе с явлениями аберрации, а также производимые со все большей точностью исследования о действиях сил на летящие с большой скоростью катодные частицы. Но и все вообще выводы, которые уже сделаны на основе этого принципа и вместе с тем ставят его в связь с другими достоверными принципами и с доступными проверке опытами, также могут послужить к дальнейшему его упрочению.

Придется выждать, даст ли опыт, поставленный на основе принципа и подвергнутый изощренно-внимательному анализу, подтверждение принципа или же его опровержение. Для принципа сохранения энергии можно, примерно, указать, как срок постепенного устранения сомнений, 20 лет, протекшие со времени открытия Роберта Майера до полной проверки его на паровой машине.

С принципом относительности часто связывают требование, чтобы естествоиспытатель изменил свое понятие времени, если он хочет, как это и следует, согласовать образы своей мысли с действительностью. Это требование, если хотите, можно считать преувеличенным. Само собою разумеется, что при математической обработке физических проблем релятивистическое понятие времени может быть применено с существенной пользой. Но требование ввести это понятие времени в обиход мышления физиков основано, как мне кажется, на смешении технически неосуществимого с логически недопустимым. Технически неосуществимы такие часы, ход которых с совершенной точностью соответствовал бы нашему обычному понятию времени. Так же обстоит дело с безупречным установлением одновременности в двух отдаленных местах. И вот с точки зрения принципа относительности эта невозможность носит принципиальный характер. В действительности же она носит лишь технический характер, завися от свойств веществ, с которыми и данном случае мы имеем дело (материя и эфир), и не стесняв наше мышление в его обычном понятии о времени: так, напр., ничто не мешает логическому постижению абсолютной одновременности событий у нас и на сколь угодно далекой от нас звезде. Искусственное и в полной мере весьма трудно осуществимое устранение этой свободы нашего мышления доставило бы естествоиспытателю не больше выгоды, чем, напр., слияние воедино понятия длины с понятием температуры, чего также можно при желании потребовать на том основании, что все реальные длины меняются в зависимости от температуры.

Дальнейшее развитие принципа относительности привело к уже указанному его обобщению, согласно которому этот принцип имеет силу не только в применении к равномерному движению, но и в применении ко всем вообще движениям. Сообразно этому обобщенный принцип относительности (если только ему можно придать простой физический смысл, который, как известно, всегда легче всего установить именно в отношении основных принципов) утверждает, что невозможность абсолютного распознания имеет место также в применении к неравномерным движениям, ибо при любом движении все явления протекают одинаково, независимо от того, кто находится в движении: наблюдатель или окружающая его среда.

Предположим теперь, что наш поезд совершает резко неравномерное движение (Я умышленно выбрал грубый пример, в котором не могли бы играть никакой роли тонкие искажения длин и времени, фактически выдвигавшиеся для заполнения пробелов, обнаружившихся как будто в специальном принципе относительности.). Если при этом в поезде от действия силы инерции все летит вдребезги, а вне поезда все остается неповрежденным, то ни одному здравомыслящему человеку, я думаю, не придет в голову сделать отсюда иной вывод, кроме того, что именно поезд внезапно изменял свое движение, а вовсе не окрестность. Между тем, согласно простому смыслу обобщенного принципа относительности, и в этом случае должно допустить, что, быть может, окрестность изменила скорость своего движения, и что вся катастрофа в поезде явилась следствием торможения внешнегомира, вызванным при посредстве „действия тяготения” внешнего мира на все находящееся внутри поезда.

В этом примере так же, как и при рассмотрении вращения земли вокруг своей оси (примеч. 10) попытка избегнуть альтернативы между двумя несовместимыми допущениями, касающимися того, что именно является носителем движения, подставив на их место „два принципиально равноценные способа описания одного и того же положения вещей” (как это делает „релятивист”, ср. сноску на стр. 5), только запутывает вопрос. Ибо, как естествоиспытателей, нас интересует не исследование математической допустимости или целесообразности выбора координат, но нам важно получить свободное от противоречий отображение действительности. И тогда вовсе не равноценны две системы координат, из которых одна приводит к скорости материальных тел, превышающей скорость света, т.-е. к дилемме недопустимого логического эксперимента (примеч. 10), другая же от этого свободна. Прийти к их равноценности можно только ценой отказа от физического истолкования координат там, где выступают наружу противоречия, и довольствуясь одной ссылкой на желаемые конечные уравнения. Но это уже явно представляется произвольным и даже может создать впечатление подтасовки.

Отожествление действия тяготения и действия инерции в действительности возможно лишь в том смысле, что и то и дру гое, как известно, пропорциональны массе независимо от вещества (первое—согласно опыта, а второе, как это следует из самого понятия массы). Тем не менее, силу, пропорциональную массе, лишь тогда можно рассматривать, как силу тяжести, когда имеется налицо соответствующий материальный центр притяжения. В остальных же случаях, как и в нашем примере с поездом, приходится констатировать силу инерции (при вращательном движении мы ее называем центробежной силой). Допущение существования полей аяготения без центров тяготения с той только целью, чтобы можно было придать принципу относительности всеобщее значение, носило бы произвольный и необоснованный характер. Если эти предполагаемые поля тяготения представляют собою нечто большее, чем простые вспомогательные математические построения; если они представляют собою отображение действительности, для которого необходимо должно быть отведено место в общей картине мира естествоиспытателя, то это должно было бы сказаться в тех результатах, которые вытекали бы из этих силовых полей и подтвердились бы при проверке их на опыте. Пока этого нет, гораздо проще и естественнее принять всякое появление таких „полей тяготения”-как указание на то, что принцип относительности применен к тем случаям, к которым он не приложим. В этом смысле и построены наши рассуждения в тексте.

На естественно напрашивающийся вопрос, почему же не падает по близости колокольня, если не поезд, а она вместе с окрестностью разом затормозилась при своем движении; почему все эти последствия толчка столь односторонне проявились только в поезде, тогда как все-таки исключена возможность одностороннего решения о том, чье движение было прервано, — на этот вопрос принцип относительности, видимо, не в состоянии дать какой-либо ответ, удовлетворяющий здравый рассудок.

На этом простом прнмере можно непосредственно видеть, в чем заключается камень преткновения для обобщенного принципа относительности. Последний не считает необходимым искать неравномерное движение там, где выступают силы инерции, между тем как проявление см инерции является, согласно опыту, непреложным признаком неравномерного движения данной системы.

Именно это указание опыта, что действие инерции в материальной системе никогда не имеет места без неравномерного движения этой самой системы, и привело, как известно, к определению инерции, как свойственного всякой материи стремления к сопротивлению изменению ее скорости. Если этот опыт и предполагает в каждом случае наличие исходной системы, в отношении к которой наблюдаемое движение является неравномерным, то этим еще ничего не опровергается. В подходящих случаях мы можем наблюдать, что явления инерции имеют место только — или преимущественно — в одной из обеих систем, и притом всегда в той именно системе, которой одной мы можем приписать существенное изменение скорости при данном соотношении масс и сил. Для надлежащего вывода достаточно и грубой оценки этого соотношения, если только объем вто-ро й системы соответственно велик.

Таким образом я настаиваю на всеобщем значении положения: система, в которой имеет место действие инерции, находится „в состоянии неравномерного движения”, хотя оно и противоречит обобщенному принципу относительности, коль скоро его хотят распространить на все движения. Специально при этом должно быть оговорено, что обратное положение не имеет всеобщей силы: неравномерное движение не всегда связано с действием инерции. Об этом дальше в тексте.

Также и вращательное движение, как специальный случай неравномерного движения, можеть быть абсолютно обнаружено действием инерции, как это, например, имеет место относительно движения земли вокруг своей оси в опыте с маятником Фуко. Провозвестники общего принципа относительности отрицают такую безусловную доказуемость вращательного движения или, по крайней мере, подвергают ее сомнению, испытывая, видимо, при этом великое философское наслаждение. Так, например, они подсовывают своим читателям рассуждение о том, что указанный опыт с маятником протекал бы совершенно одинаково как в случае вращения земли вокруг своей оси, так и в случае вращения всего мира вокруг земли. Я не знаю, замечают ли они при этом, что, не говоря уже о пренебрежении к здравому смыслу Коперника и Галилея, простая постановка этой альтернативы означает недопустимый логический эксперимент, — и при том недопустимый именно с точки зрения принципа относительности, так как в атом случае пришлось бы приписать небесным телам, даже и не очень от нас удаленным, скорость движения, во много раз превышающую скорость света (ср. примеч. 8а), а одна возможность таких скоростей была бы равносильна доказательству недействительности простого (специального) принципа относительности. Пред такой дилеммой стоит в этом примере обобщенный принцип относительности, как, впрочем, и при всяком вращательном движении, поскольку хотят толковать последнее, как безусловно относительное.

Преодолеть этот камень преткновения обобщенный принцип относительности не может, несмотря ни на какие свои преимущества, даже и в том случае, когда он предъявляет к широким кругам требование „пожертвовать традиционными воззрениями”.

Даже и те сами по себе весьма ценные его достоинства эвристического характера, которые безусловно должны быть за ним признаны. Так и принцип Карно был плодотворен и все-таки в строгом смысле не был правилен.

Скорее, конечно, некоторую жертву должен принести сам принцип, и на основании сказанного ранее, можно видеть, в чем эта жертва должна заключаться. Надо отказаться от всеобщего значения принципа, от утверждения „относительности всех движений”; самое меньшее, надо ограничить принцип такими движениями, которые протекают под влиянием сил пропорциональных массам (как тяготение). В движениях последнего рода не имеет места действие инерции, всегда являющееся безусловным признаком неравномерного движения и делающее, таким образом, обобщенный принцип неприемлемым для здравого рассудка. Так, напр., в свободно падающей на землю системе мы не наблюдаем никакого действия инерции, несмотря на ее неравномерное движение, и вследствие этого действительно может оказаться невозможным решить, что’ находится в движении, земля или данная система. Здесь, таким образом, обобщенный принцип относительности был бы действителен; по крайней мере, здесь не с той очевидностью выступают его грубые противоречия, как в случае железнодорожного поезда (движение которого неравномерно благодаря действию сил, не пропорциональных массе, в данном случае сил трения). Предлагаемое здесь ограничение обобщенного принципа относительности случаями исключительного действия силы тяготения представляется значительным, если вспомнить о множестве других почти всегда, по крайней мере, при земных явлениях, привходящих сил, которые все не пропорциональны массе. Вместе с тем, конечно, принцип уже не может быть принят в качестве руководящего при „описании природы” вообще, при „формулировании общих законов прпроды”. Отказываясь от этих притязаний, принцип, пожалуй, потеряет в глазах „философов” и прочей публики; но в глазах естествоиспытателей, мне кажется, он после этого, как и всякий принцип, свободный от противоречий, благодаря точному установлению грапиц его приложимости, может только выиграть.

Мы пришли бы таким образом к „ограниченному обобщенному принципу относительности”, который, пожалуй, лучше было бы назвать „принципом тяготения”. Во в своих известных работах о движении планет и о распространении света вблизи больших центров тяготения г. Эйнштейн и использовал принцип относительности в отношении к тяготению для своих заключений, уже приведших к таким замечательным результатам и обещающих дальнейшие успехи. Если нет необходимости связывать эти заключения с требованиями, насилующими здравый рассудок, — а что ее нет, выяснено, думается, предшествующим изложением, — то лучше би этого не делать.

 

 

Комментировать »

08.12.2010
О принципе относительности, эфире, тяготении

В рубриках: Ленард

О принципе относительности, эфире, тяготении

Общая часть

Перепечатка герберовского доклада о движении перигелия Меркурия в „Анналах физики”1), на мой взгляд—факт, достойный большой признательности, так как подобная работа заслуживает самого широкого распространения.

В этой работе, трактующей о столь важной и все еще требующем новой и новой разработки предмете, как тяготение, уже была установлена зависимость между движением Меркурия и скоростью света. Это положение, будучи 18 лет спустя вновь установлено г. Эйнштейном на основании принципа относительности, явно теперь признается правильным 2).

Указанная важная зависимость между осью орбиты, эксцентриситетом, перемещением перигелия и скоростью света подтверждается установленными до сих пор данными астрономического опыта не только в отношении Меркурия, но и относительно остальных планет, так что всякая попытка привести эту зависимость в связь с какими-либо свойствами тяготения должна вызвать глубокий интерес. Гербер, первым установивший эту зависимость, считал доказанным, что она равносильна признанию скорости света за скорость распространения тяготения. С своей стороны г. Эйнштейн строит свои выводы на обобщении приложимости принципа относительности и также приходит при этом к скорости света, как скорости распространения полей тяготения3). Герберовская работа подверглась серьезным нападкам4), но я мог бы указать, с другой стороны, что и обобщенный принцип относительности в качестве исходного пункта не может быть признан удовлетворительным без всяких оговорок. В противоположность часто повторяемым утверждениям о всеобщей приложимости обобщенного принципа относительности, мне кажется, что в него необходимо внести известные ограничения. В то же время следует подчеркнуть, что принцип относительности вовсе не исключает (в чем будто бы заключается Особое, революционное5) его свойство) эфира, и что попытка построения механики эфира, включая сюда электродинамику и тяготение, отнюдь не должна считаться безнадежной. А чтобы наглядно показать это отношение к тяготению, я изложу электромагнитный механизм тяготения, который, впрочем, в известных пределах может рассматриваться и независимо от более широких допущений относительно эфира.

С работой П. Гербера расправились до чрезвычайности сурово. Между тем многие другие работы, не свободные от погрешностей при использовании своих технических средств, раз их конечные выводы оказывались пригодны, встречали гораздо более мягкую оценку, а иногда даже, при благоприятных внешних обстоятельствах, признавались руководящими. Под техническими средствами я разумею здесь математику и искусство экспериментирования, да и фактически оба они, с точки зрения, положенной в основу настоящей статьи, являются для естествоиспытателя не более, как средством к цели. Разница лишь в том, что при применении математики можно и впоследствии проверить исследователя шаг за шагом в его формулах и выводах, тогда как при производстве опытов это большей частью невозможно. Поэтому, если случится в нечисто поставленных опытах допустить некоторые ошибки (т.-е. обстановку опыта, не соответствующую предположенным условиям), или не вполне устранить их возможность, но если при этом такие возможные погрешности (хотя бы случайно) почти взаимно уравновесят друг друга или не окажут существенного влияния на результаты опыта, то при известных обстоятельствах, т.-е. при правильности этих результатов самих по себе, работа экспериментатора найдет благоприятную оценку и даже будет признана доказательной, хотя в действительности она ровно ничего не доказывает, а автор своими выводами обязан единственно своей проницательности и некоторому счастию. Напротив, иным будет приговор, если при аналогичных обстоятельствах подсобным орудием была математика и, следовательно, если можно проследить отдельные допущенные ошибки или существенные пробелы в логических построениях. Нельзя, конечно, не согласиться, что такая неравная оценка, зависящая от внешних обстоятельств, может казаться суровой. Как пример такой неравной оценки, вполне подтверждающей указанные ее причины и в известной мере могущей быть противопоставленной оценке работы Гербера, может служить весьма известное определение г. Томсоном величины е/т и v для катодных лучей и сделанные им отсюда выводы о природе этих лучей. Экспериментальные основы этой работы никогда не казались мне безупречными (ср. „Ueber Katodenstrahlen”, Ver. W. V. Berlin, 1920), что, однако, не помешало мне признать ее значение, так как при принципиально безупречном выполнении я убедился в правильности ее выводов (ср. Wied. Annal, Bd. 64, S. 280, 1898). Но и вообще эта работа часто ставится в качестве образцовой на первом месте среди ей подобных, что, конечно, должно представляться несколько странным. Работе Гербера не суждено было получить ни такого, ни, насколько мне известно, вообще какого-либо признания со стороны естествоиспытателей, быть может, потому только, что она дает для критики слишком много уязвимых мест. Я все-таки полагаю, что позже будет воздана полная справедливость проницательности Гербера, если подтвердятся правильность распространения тяготения со скоростью света и формула движения перигелия. Ведь известно, что установление какого-либо закона и его доказательство большей частью составляют два отдельных открытия, и, если Г е р б е р у посчастливилось только в первом, то и это заслуживает всяческого признания; ведь это было им сделано задолго до появления принципа относительности. Не забудем, что еще одним только годом раньше представленный на заключение съезда немецких естествоиспытателей доклад о силах, действующих на расстоянии, обнаружил самым ясным образом полную беспомощность, господствовавшую тогда по вопросу о тяготении (P. Drude, Wied. Annal. Bd. 62, Я, 1,1897).

Во всем этом я буду следовать точке зрения естествоиспытателя, дающего ту картину мира второго рода, которая была уже мною ранее разъяснена5) и вновь будет развита в настоящей статье. Отмечая это здесь, я считаю важным оговорить, что если я и стремлюсь к полному уяснению всех явлений с указанной точки зрения, то я в то же время далек от игнорирования законности и особых преимуществ и другой точки зрения, дающей картину мира первого рода. Собственно я здесь только потому особо выдвигаю картину мира второго рода, что за последнее десятилетие эта точка зрения едва ли где-либо излагалась со всей ясностью, а часто даже молчаливо принималась как би более несуществующей, хотя она является точкой зрения здравого рассудка. Кроме того ее устранение могло бы легко, хотя и совершенно неосновательно, лишить молодых естествоиспытателей, не обладающих преимущественно математическим мышлением, надежды дать что-либо большее, чем чисто технические достижения.

„Скорость распространения тяготения” (Die Fortpflanzungs-geschivindigkeit der Gravitation) Paul Gerber’a (f 1909),—программный доклад, сделанный в 1902 г. в реальной гимназии в Старгороде, в Померании, был перепечатан Е. G е г с k e (Annalen d. Physik, Bd. 52, стр. 415, 1917), ср. также Gercke, гам же, т. 51, стр. 119, 1916. Герберовская формула’ движения Меркурия была напечатана уже в 1898 г. в Zeitschrift f. Mathematik u. Physik.
A. Einstein. Kgl. Preuss. Akad. d. Wiss., 1915, S. 831.
A. Einstein, Kgl. Preuss. Akademie der Wiss. 1916, S. 688.
H. See1iger, Ann. d. Physik, Bd. 53, S. 31,1917, M. v.-Lau e, там же Bd. 53, s. 214, 1917.
P. Lenard, “Aether und Materie” , Heidelb., Winter, 1911.

Комментировать »

08.12.2010
ВВЕДЕНИЕ.

В рубриках: Ленард

ВВЕДЕНИЕ.

На этих страницах принцип относительности, в противоположность установившемуся способу его трактования, рассматривается не без некоторой критики и с той, именно у нас в Германии бывшей до сих пор обычной, осторожностью, которая никогда бы не должна была покидать естествоиспытателя. При этом изложение должно остаться доступным для каждого читателя, хотя бы до некоторой степени осведомленного в естественных науках. Как и при всяком другом вглубь идущем познании, здесь в основе речь идет о простых вещах, и последовательное проведение точки зрения здравого рассудка представлялось нам важным при рассмотрении трактуемого вопроса.

Говоря о точке зрения здравого рассудка, мы имеем в виду разум естествоиспытателя, хотя и в его первоначальной простоте, но дисциплинированный в процессе постоянного изучения во всех областях практического знания и всегда стремящийся внести в последнее единство и возможно большую простоту. Для этого простого, или, как его можно также назвать, здравого рассудка, факты внешнего мира, о которых он узнает при посредстве чувств, имеют большее значение, чем его внутренние потребности. Основание для этого не в признании ограниченности человеческого духа, а, напротив, в признании его слишком большой широты, в силу которой даже и с некоторой вероятностью нельзя ждать a priori, чтобы потребности человеческого духа согласовались со свойствами неодушевленной природы, которую он стремится понять: бесконечно многообразно мыслимое, но действительность одна, и только ее одной должен придерживаться естествоиспытатель.

И все же стремление смело предвосхищать факты, создавая гипотезы, всегда останется одним из прекраснейших и плодотворнейших преимуществ естествоиспытателя. Только он не должен при этом идти напролом, а, напротив, должен быть готовым каждую минуту преклониться перед фактами, никогда не забывая, что если какая-либо из его гипотез длительно выдерживает проверку на фактах действительности и, следовательно, знаменует собою некоторое открытие, то это является только случайностью. И раз он хочет остаться добросовестным, то лишь после долгих колебаний может он признать и выдать за истину то, что сначала было только гипотезой и творчеством его духа.

Чем „смелее” проявляет себя какой-либо естествоиспытатель, тем больше мест в опубликованных им работах оказывается, по общему правилу, недолговечным. Можно привести немало тому примеров из старого и нового времени (особенно из последнего). Еще и потому смелость естествоиспытателя, в противоположность смелости воина, не заслуживает высокой оценки, что отважный воин рискует своей жизнью, а смелого естествоиспытателя в случае его неудачи ждет только удобное для него снисходительное забвение. Иной раз приписываемая естествоиспытателю „смелость” в действительности состоит в достаточно беззастенчивой уверенности в своей безнаказанности, и это, конечно, вовсе не способствует чистоте научной литературы. К числу немецких свойств такая смелость не принадлежит.

Памятуя об этом, мы поймем, конечно, и всю заманчивость обобщенного принципа относительности в его стремлении охватить все явления материального мира, и законность желания видеть этот принцип, без каких-либо ограничении и дополнений, оправдавшим себя, как новое достижение. Мы и стараемся всему этому воздать должное на этих страницах (Разумеется, мы все же хотели бы, чтобы защитники и глашатаи принципа относительности мыслили всегда, как естествоиспытатели, а не как „релятивисты” См. примеч. *) на стр. 5). Но вместе с тем, пока мы видим несоответствие между принципом и внешним миром, которое оставляет неудовлетворенным здравый рассудок, мы не можем признать указанное желание исполнявшимся. Естествоиспытатель не только может, но даже и обязан самым тщательным образом обращать внимание на несоответствия, где бы он их ни нашел, и проследить их до конца. В этих противоречиях — залог его будущих надежд, ибо до сих пор они всегда указывали пути к новым познаниям, при достижении которых уже и здравый рассудок чувствовал себя действительно удовлетворенным. Вспомним хотя бы теорию флогистона или материальную теорию теплоты, отвергнутую в виду противоречий, которые сначала, под влиянием достигнутых этими теориями успехов, их приверженцы старались прикрыть при помощи подсобных гипотез.

Итак, если попытки искусственным путем примирить теорию с внешним миром должны быть, по справедливости, признаны недопустимыми, то уместно будет, как мы постараемся показать в настоящей работе, потребовать ограничения обобщенного принципа относительности. Это повлечет за собой, разумеется, не только отрицание за принципом „философского значения”, вызывающего среди некоторых особое восхищение, но и прямое признание, что обобщенный принцип относительности в строгом смысле ложен, т. е. наряду с правильным заключает в себе и ложное. Последнее не мешает, конечно, сохранившемуся после указанного ограничения остатку теории, а именно простому принципу относительности и принципу тяготения, — в виду его важности, быть признанным в качестве крупного завоевания.

Наше ограничение обобщенного принципа относительности прежде всего позволит нам оставить в стороне то спутывание времени и пространства, которое для математического исследования представляет могущественное вспомогательное орудие, но которое, поскольку обобщенный принцип относительности пытается его ввести как одну из основ понимания природы, можно назвать, если угодно, сплошной фантазией. Зато мы получим возможность вновь, обратить внимание на заполняющую пространство среду, эфир. Во всяком случае придется дать себе отчет в том, что попытка приверженцев обобщенного принципа относительности молчаливо перекрестить эфир в „пространство” ни мало не устраняет эфира и не делает его излишним. Напротив, когда будет постигнут механизм эфира, он позволит нам, вместо того чтобы приписывать связь времени и пространства нашему сознанию, как логическую необходимость, т.-е. навязывать ее таким образом простому, здравому рассудку, — объяснить эту связь объектами внешнего мира.

К механизму того же эфира придется прибегнуть и для установления связи с прочими представлениями, которые, как, например, кванты энергии, хотя и приобрели уже в наше время характер научной необходимости, но все еще отделены темной пропастью от других связанных с ними областей знания. Таким образом до сих пор еще ими можно пользоваться только ощупью, все время чувствуя, как вплотную касаешься основной связи эфира и материи, но не имеешь возможности в нее проникнуть. Это имеет место, например, при рассмотрении превращения находящегося в атоме избыточного кванта эпергии в квант лучистой энергии, который затем покидает атом, как вереница эфирных волн.

Раз идея эфира нашла свое оправдание в подавляющей массе научных данных, то уже a priori не приходится сомневаться, что тяготение должно осуществляться при посредстве эфира п всего того, что еще может быть с ним связано. Но на этих страницах это особенно подчеркивается, так как слишком уж часто высказывается взгляд о безнадежности попытки познать в деталях механизм этого эфира. Но, конечно, всякие попытки иначе, с другой стороны, подойти к этой постоянно нам сопутствующей и все же столь мало понятной для нас силе тяготения можно только всемерно приветствовать. Ведь, помимо всего прочего, в этих попытках можно видеть возможность подхода к пониманию эфира. Действительно, г. Эйнштейн воздвиг мощное математическое сооружение, способное оказать такого рода услуги. И если сооружение окажется безупречным, то в скором, можно надеяться, времени опыт покажет, до какой высоты оно может быть использовано (некоторые из частей сооружения, в виду недостаточной их прочности, придется разобрать), и как велика в отдельных случаях ценность открывающегося с него кругозора.

 

 

Комментировать »

08.12.2010
Предисловие. О ПРИНЦИПЕ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ, ЭФИРЕ, ТЯГОТЕНИИ (КРИТИКА ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ)

В рубриках: Ленард

ПОПУЛЯРНО-НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА

Филипп ЛЕНАРД
О ПРИНЦИПЕ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ, ЭФИРЕ, ТЯГОТЕНИИ (КРИТИКА ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ)

перевод М. Г—на с 3-го немецкого издания, дополненного обзором Наугеймской дискуссии

Под редакцией проф. А. К. Тимирязева

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО, Москва, 1922
СОДЕРЖАНИЕ.
Предисловие ко второму немецкому изданию.

Первое издание – „Ueber Relativitatsprinzip, Aether, Gravitation”, написано в 1917 г., сначала появилось в Starks Jahrbuch d. Radioactivitat u. Elektronik, Bd. 15, S. 117, 1918, а затем вышло отдельной брошюрой под тем же заглавием в издании S. Hirzel, Leipzig 1918, как будет видно из последующей общей части, было написано в связи с опубликованием работ Гербера о тяготении и движении Меркурия. Первоначальный текст составляет главную часть настоящего издания. Мы сохранили его („Новое о принципе относительности”, стр. 25; кроме того примечания 8а, 24а и дополнения к примечаниям 17 и 23.), так как непосредственно вслед за разбором названных работ, послуживших для него поводом и еще и в настоящее время заслуживающих упоминания, он переходит к рассмотрению более общих точек зрения; к тому же, протекшие с тех пор два года не привнесли никаких новых данных для его существенной переработки. Все же к нему были сделаны добавления (Кое-что можно было бы теперь изложить в более определенной форме, так как „релятивист” не представил никаких убедительных возражений (ср. дальше относящиеся сюда места); но все же прежняя редакция, думалось мне, имеет свой специальный интерес, а условная форма, где я и пользовался ею, представляется достаточно ясной для понимания.), посвященные обзору всего нового в вопросе, а предпосланное введение должно облегчить понимание цели всей этой работы. Добавления касаются наблюдений, сделанных во время последнего солнечного затмения и возбудивших недавно, в связи с нашим предметом, не вполне отвечающую существу дела сенсацию. В них рассмотрены также заявления г. Эйнштейна по поводу настоящего сочинения.

Следует пожалеть, что общая пресса е поспешным усердием занялась предметом, осветить который по-настоящему она не умела, немецкой же прессе не следовало бы кроме того вызывать впечатление, которое в глазах сведущих людей может показаться только странным, будто у нас в науке принуждены руководствоваться суждениями Англии. То обстоятельство, что наблюдателями солнечного затмения оказались как раз англичане, не имеет никакого значения для оценки результатов наблюдения. Лишь постольку немецкий народ вынужден был бы адресоваться за границу, поскольку наши отечественные специалисты оказались бы не склонны к благожелательным суждениям о работах нашей страны иди, вообще, чуждались бы публичных выступлений. Этот основной грех встречается, но он, конечно, подлежит постепенному устранению. Наилучшим средством для этого было бы постоянное привлечение возможно большего числа отечественных специалистов для нужд широкой популяризации по примеру Англии. Само собой разумеется, для этого нам прежде всего надо бы иметь широко распространенную, настоящую немецкую прессу.

Что касается упомянутых наблюдений, то они будто бы подтвердили правильность предсказаний, сделанных г-ном Эйнштейном на основании обобщенного принципа относительпости.

Это, несомненно (даже допуская не столь легко устанавливаемую бесспорность такого подтверждения), представило бы высокий интерес. Но мы должны все-таки указать, что тут еще вовсе не было бы подтверждения обобщенного принципа относительности со всем его „несущим с собой разрушение” содержанием. В дальнейшем мы постараемся подробнее, чем в предыдущем издании, разъяснить это.

Что же касается выдвинутых „релятивистом” возражений г. Эйнштейна по поводу настоящей статьи (А. Е i n s t e i n, „Dialog iiber Einwande gegen die Relativitats-theorie”, Die Naturwissensch., 29 Nov. 1918.), то, как прежде, так и теперь, они не представляются для меня убедительными, поскольку они весьма мало или вовсе не затрагивают некоторых главных пунктов. Если неудовлетворительность возражений объясняется, как это возможно, тем, что они исходят от „релятивиста”, т.-е. лица, не столько стремящегося к познанию действительности, сколько отстаивающего или хотя бы желающего изобразить в возможно более благоприятном свете принцип, „приверженцем” коего он является, то со временем это следовало бы исправить. И если мне придется говорить о них в соответствующем месте, то не потому, чтобы я считал это непосредственно важным для науки, а единственно с целью, как я указываю это в конце общей части, подтвердить права принятой здесь нами точки зрения простого, здравого рассудка. Сделать это мне представлялось тем более нужным, что потребовавшееся новое издание свидетельствует о более широко ощущающейся потребности в сохранении именно этой точки зрения.

Предисловие к третьему немецкому изданию.

Настоящее издание дополнено особым приложением соответственно состоянию рассматриваемого вопроса в данное время (октябрь 1920 г.). В остальных частях оно почти без изменений повторяет предыдущее издание марта .1920 года.

1 комментарий »

08.12.2010
Биография Ленарда

В рубриках: Ленард

Филипп Эдуард Антон фон ЛЕНАРД
(Philipp Eduard Anton von Lenard)
7 июня 1862 г. – 20 мая 1947 г.

Нобелевская премия по физике, 1905 г.

Немецкий физик Филипп Эдуард Антон фон Ленард родился в Прессбурге в Австро-Венгрии и был единственным ребенком известного потомственного винодела Филиппа фон Ленарда и урожденной Антонии Бауман. Когда Ленард был еще совсем маленьким, его мать умерла, и воспитывала его тетка. Впоследствии она вышла замуж за отца Филиппа.

Его семейство первоначально исходило из Тиролии, имея многовековую родословную.

До девяти лет Филипп учился дома, а затем в школе при городском соборе и прессбургской средней школе. Любимыми его предметами были математика и физика. Школьный курс он дополнял: читал университетские учебники, проводил физические и химические опыты.

Несмотря на интерес Филиппа к естественным наукам, отец настаивал на том, чтобы сын унаследовал винодельческое дело. Он хотел, чтобы сын поступил в технические университеты Вены и Будапешта, где мог бы изучать химию – предмет, имеющий особое значение для виноделия. В 1882 г. Филипп стал работать в фирме своего отца. Через год он на собственные сбережения отправился в Германию, где посещал лекции знаменитого химика Роберта Вильгельма Бунзена (изобретателя бунзеновской горелки). Эта поездка еще более укрепила его в намерении стать ученым. Он изучал физику последовательно в Будапеште, Вене, Берлине. Зимой 1883 г. Филипп поступил в Гейдельбергский университет, где изучал физику. Он провел четыре семестра в Гейдельбергском и два в Берлинском университетах, где он занимался под руководством таких известных ученых, как Бунзен и физик и физиолог Герман фон Гельмгольц. В 1886 г. в Гейдельберге он защитил диссертацию, за которую ему была присуждена докторская степень с высшим отличием. Работа была посвящена колебаниям капель воды. В течение трех лет после защиты Ф. Ленард работал в Гейдельберге ассистентом у немецкого физика Георга Квинке.

Еще учась в университете, во время каникул Ленард вместе со своим школьным учителем физики Виргилом Клаттом проводили исследования фосфоресценции. Они обнаружили, что некоторые материалы фосфоресцируют только в том случае, если содержат следы определенных металлов. Занимаясь другими исследованиями, Ленард продолжал изучать фосфоресценцию на протяжении более чем сорока лет.

Покинув Гейдельберг, Ленард в течение некоторого времени работал в Лондоне и Бреслау (ныне Вроцлав, Польша), а в апреле 1891 г. стал ассистентом Генриха Герца в Боннском университете.

С 1892 он получил должность приват-доцента на кафедре профессора Герца в Боннском Университете, а в 1894 был назначен экстраординарным профессором в Университете Бреслау. В 1895 он становится профессором физики в Aix-la-Chapelle и в 1896 профессором теоретической физики в Гейдельбергском университете. В 1898 он был назначен профессором в Кильском университете.

Герц, снискавший известность экспериментальным открытием электромагнитного излучения, существование которого было предсказано Джеймсом Клерком Максвеллом, обнаружил фотоэлектрический эффект (испускание электрически заряженных частиц поверхностью, на которую падает излучение, в данном случае ультрафиолетовое). Одним из явлений, которыми особенно интересовался Герц, были катодные лучи, доходившие в хорошо откачанной газоразрядной стеклянной трубке от отрицательного электрода (катода) до противоположного конца трубки. Их исследованием занимались многие ученые, среди которых особенно следует отметить английского физика Уильяма Крукса. Загадка катодных лучей привлекла внимание Ленарда в 1880 г., когда он прочитал статью Крукса “Лучистая материя, или четвертое физическое состояние” (“Padiant Matter, or the Fourth Physical State”).

Герц и Ленард решили исследовать катодные лучи в более удобной обстановке – вне газоразрядной трубки. Так как Герц обнаружил, что катодные лучи проникают сквозь тонкую алюминиевую фольгу, Ленард изготовил стеклянную газоразрядную трубку с небольшим отверстием у анода (положительного электрода), закрытым такой фольгой (впоследствии такие отверстия стали называть окошками Ленарда). Поместив на пути катодных лучей вместо обычного воздуха вторую газоразрядную трубку, Ленард сумел получить более длинный пучок лучей, часть которого была изолирована от источника и более удобна для экспериментирования. Отклоняя пучок электрическим и магнитным полями, Ленард показал, что катодные лучи состоят из отрицательно заряженных частиц. Он сумел измерить отношение заряда этих частиц к их массе. Первоначально же Ленард считал катодные лучи нематериальным излучением. Он также обнаружил, что эти частицы проникают в воздух и другие вещества на различную глубину, а поглощение приблизительно пропорционально толщине и плотности поглощающего вещества и что лучи, испускаемые газоразрядными трубками, при большем напряжении, соответствующем большей скорости и энергии частиц, обладают более высокой проникающей способностью.

Исследованием катодных лучей Ленард занимался на протяжении двенадцати лет. После кончины Герца в 1894 г. Ленард стал исполняющим обязанности директора Физического института Боннского университета. Год или два он преподавал в университетах Бреслау, Аахена и Гейдельберга. Затем он получил звание профессора и стал директором физической лаборатории при Кильском университете (1898).

Фактически Ленард был первооткрывателем “рентгеновских” лучей и электронов. К 1895 г., когда Вильгельм Рентген заявил об открытии им Х-лучей, работы Ленарда, в которых он фактически сделал это открытие были известны другим физикам, в том числе Рентгену, котрый для проведения своих опытов взял разрядную трубку у Ленарда.

В 1897 г. Ленард вступил в брак с Катариной Шленер.

К 1897 году, когда Дж. Дж. Томсон заявил об открытии электрона, и его открытие получило широкое признание, работы Ленарда с “катодными лучами”, то есть с потоками электронов, были уже довольно широко известны специалистам. Сам Ленард называл электрон и катодные лучи “электричеством без материи, электрическим зарядом без заряженных тел”, говорил об “электричестве в чистом виде”.

Физический институт Кильского университета, где с 1897 года Ф. Ленард был зав. кафедрой и где он сделал свои открытия по катодным лучам.

Одним из главных научных достижений Ленарда было произведенное им в 1902 г. экспериментальное наблюдение, согласно которому свободный электрон (он назвал его катодным лучом) должен обладать определенной минимальной энергией для того, чтобы ионизовать газ (сделать нейтральный газ электрически заряженным) путем выбивания из атома связанного электрона. Ленард называл выбитые атомные электроны вторичными катодными лучами. Он дал весьма точную оценку потенциала ионизации (энергии, необходимой для выбивания электрона) для водорода.

В том же 1902 г. Ленард доказал, что фотоэлектрический эффект порождает такие же электроны, которые обнаружены в катодных лучах, а фотоэлектроны не просто высвобождаются из поверхности металла, а вылетают с определенной энергией (скоростью) и что число испущенных металлом электронов возрастает с увеличением интенсивности излучения, но скорости электронов никогда не превосходят определенного предела.

Эти экспериментальные данные использовал Альберт Эйнштейн (1905), который воспользовался для этого также и квантовой теорией Макса Планка. Эйнштейн, вслед за Максом Планком, утверждал, что свет состоит из крохотных дискретных сгустков энергии, получивших впоследствии название фотонов. Энергия фотона пропорциональна частоте света.

В фотоэлектрическом эффекте каждый фотон передает свою энергию электрону, находящемуся в облучаемой поверхности металла, в принципе позволяя электрону “вылететь” из металла. Чем интенсивнее свет, тем больше фотонов и вырываемых электронов, но фиксированная энергия фотона устанавливает предел для скорости каждого электрона.

В 1903 г. Ленард открыл экпериментально, что атом представляет собой в основном пустое пространство. К такому выводу он пришел, наблюдая, как электроны проходят сквозь окошко Ленарда и проникают сквозь воздух и другие вещества. Ленард предположил, что положительные и отрицательные электрические заряды в атоме (количества которых должны быть равны, чтобы обеспечить его электронейтральность) встречаются тесно связанными парами, которые он назвал динамидами. Концепция Ленарда была интересной и представляла значительный шаг вперед по сравнению с прежними взглядами. Но она была неверна, как доказал через восемь лет Эрнест Резерфорд, предложивший модель атома, в которой вокруг очень плотного положительно заряженного ядра на относительно большом расстоянии от него обращаются отрицательно заряженные электроны.

Хотя Ленард неоднократно был очень близок к тому, чтобы совершить открытия, которые принесли заслуженное признание другим. Нобелевская премия 1905 г. была присуждена ему “за работы по катодным лучам”. На церемонии вручения премии Арне Линдстедт из Шведской королевской академии наук сказал: “Ясно, что работы Ленарда по катодным лучам не только обогатили наше знание этих явлений, но и во многих отношениях заложили основу теории электронов”.

В 1907 г. Ленард стал преемником Квинке в качестве профессора экспериментальной физики Гейдельбергского университета. В 1909 г. он принял на себя еще и обязанности директора вновь созданного в Гейдельберге Радиологического института. Наиболее важная работа, выполненная под его руководством в этом институте, была связана со спектральным анализом света, испускаемого возбужденными атомами и молекулами.

Репутация Ленарда в научных кругах Германии была очень высока. Сделанный Ленард в 1910 г. доклад об эфире, пронизывающем пространство, – идее, которую постарались дискредитировать политические силы, стоящие за Эйнштейном, который не нашел никаких аргументированных возражений и прилепил ей ярлык “инфантильной”, сразу же подхваченный ангажированной прессой.

Ленарду была присуща природная склонность к экспериментальным исследованиям, которые он называл “прагматической истинно германской физикой”, и он питал отвращение к спекулятивным физическим теориям, насыщенным сложным и абсурдным математическим аппаратом, подменяющим физический смысл явлений субъективными и оторванными физической реальности в высшей степени гипотетическими и сомнительными моделями.

Филипп Ленард, будучи не только гениальным экспериментатором, но и великим естественно-научным мыслителем, переосмыслил научное наследие Герца, разделив его на хороший эксперимент и плохую теорию, что подтвердилось в последствии в несоответствии электромагнитной теории Герца фактическому положению дел.

В 1911 – 1913 годах Филипп фон Ленард опубликовал ряд статей с изложением своей теории кольцевого электрона и теории вихревого кванта света (фотона). В своей классической работе “Принцип относительности, эфир, гравитация” он писал:

“…я объяснял, принимая, как это, впрочем, и вообще представлялось вероятным, что в каждой из испускаемых колеблющимся отдельным электроном световых волн заключается только одно кольцо электрических силовых линий, мыслимое в виде отдельного эфирного вихревого кольца. (См. „Ueber Aether und Materie”, 1911, S. 19 u. ff. и Untersuchung iiber Phnsphorescenz, Heidelb. Akad., 1913, A 19, S. 34, сноска 61).”

Нобелевская премия 1905 г. была присуждена Ленарду «за работы по катодным лучам». На церемонии вручения премии Арне Линдстедт из Шведской королевской академии наук сказал: «Ясно, что работы Ленарда по катодным лучам не только обогатили наше знание этих явлений, но и во многих отношениях заложили основу теории электронов».

В 1907 г. Ленард стал преемником Квинке в качестве профессора экспериментальной физики Гейдельбергского университета. В 1909 г. он принял на себя еще и обязанности директора вновь созданного в Гейдельберге Радиологического института. Наиболее важная работа, выполненная под его руководством в этом институте, была связана со спектральным анализом света, испускаемого возбужденными атомами и молекулами.

Репутация Ленарда в некоторых научных кругах Германии была достаточно высока, но со временем она начала падать. Сделанный Ленардом в 1910 г. доклад об эфире, пронизывающем пространство, – идее, сильно дискредитированой релитивистами, – Эйнштейн охарактеризовал как «инфантильный». Кроме того, с начала первой мировой войны Ленард стал ярым националистом и неоднократно выступал с нападками на англичан, обвиняя их в незаконном присвоении достижений немецких ученых.
Ленарду была присуща природная склонность к экспериментальным исследованиям, которые он называл «прагматической истинно германской физикой», и он питал отвращение к физическим теориям, насыщенным сложным математическим аппаратом. Такие теории Ленард называл «догматической еврейской физикой». Особую враждебность он высказывал по отношению к Эйнштейну, с резкими нападками на которого («с нескрываемым антисемитским душком», по выражению Макса Борна) выступил на одном из научных конгрессов в 1920 г. Переоценил он даже научное наследие Герца, разделив его на хороший эксперимент и плохую теорию, приписав последнюю еврейскому происхождению ученого.

Ленард был в числе тех, кто с самого начала поддерживал Адольфа Гитлера и стал антисемитом. После прихода нацистов к власти в 1933 г. Ленард был награжден «третьим рейхом» орденом Орла и получил титул главы арийской или германской физики и стал личным советником Гитлера. В бытность его на этом посту Германия первой достигла безвоздушного космического пространства, запустив в космос межконтанетальные баллистические ракеты V-1 и V-2 разработки Вернера фон Брауна – после второй мировой войны генерального конструктора американской космической программы. С этих же трофейных ракет и заводов фон Брауна начиналась космическая эпопея СССР.
После поражения Германии он уничижительно отзывался о Веймарской республике за то, что она «смирилась с позором Германии», и подстрекал студентов к выступлениям против режима.

В 1897 г. Ленард вступил в брак с Катариной Шленер. Покинув Гейдельберг в 1945 г., он поселился в деревне Мессельхаузен, где и умер два года спустя. Большинство ученых осуждало идеологические пристрастия Ленарда, которые омрачили ясность его суждений о физике в зрелые годы. Карл Рамзауэр, ученик и коллега Ленарда на протяжении более тринадцати лет, назвал его «трагической фигурой». Он заметил, что «его достижения имели первостепенное значение, и все же его имя не оказалось тесно или неразрывно связано ни с одной из знаменательных вех в развитии физики».

Карл Рамзауэр, ученик и коллега Ленард на протяжении более тринадцати лет, назвал его “трагической фигурой”. Он заметил, что “его достижения имели первостепенное значение, и все же его имя не оказалось тесно или неразрывно связано ни с одной из знаменательных вех в развитии физики”.

Помимо Нобелевской премии 1905 года, Ленард был удостоен многих наград, в том числе медали Франклина Франклиновского института в 1905 и звания почетного доктора университетов Христиании (ныне Осло) в 1911, Дрездена в 1922 и Прессбурга 1942. В 1933 г. он был награжден высшей наградой Германии – орденом Орла, которой были удостоены всего несколько человек.

Среди его научных трудов такие классические работы, как “Ueber Aether und Materie” (второе издание в 1911), Quantitatives über Kathodenstrahlen (1918), Ueber das Relativitätsprinzip (1918), “Uber Relativitatsprinzip, Ather, Gravitation”, выдержавшая много изданий на разных языках, в том числе на русском (“О принципе относительности, эфире, тяготении”, Москва, Государственное издательство, 1922),” Grosse Naturforscher” (1923, 1930, 1943), “Deutsche Physik”, (1936-1937) .

Покинув Гейдельберг в 1945 г., он поселился в деревне Мессельхаузен. Несмотря на многолетнюю работу с рентгеновскими лучами и глубокий моральный стресс, вызванный поражением Германии в войне, Леонард Эдуард Антон фон Ленард, имея идеальную наследственность прожил 85 лет, скончавшись в 1947 году.

Комментировать »