Как всегда, развитие науки не шло прямыми путями. Пройдя через ряд трудностей, физическая теория привела Эйнштейна к необходимости пересмотра представлений о пространстве времени, укоренившихся со времен Ньютона и представших в совсем новом свете на основе теории относительности. Мы рассмотрим теперь эти трудности и парадоксы.
Признав, что электромагнитное поле есть механический объект, необходимо распространить на него законы механики. Из них важнейший, несомненно, есть закон относительности движения, так как он в наименьшей степени связан с конкретной формой движения. Распространение электромагнитной волны связано с волновым движением. К чему же следует применить закон относительности?
Как известно, электромагнитные колебания отличаются длиной волны: самые длинные отвечают радиоволнам, затем идут инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и, наконец, гамма-лучи. Их взаимодействие с веществом существеннейшим образом различно, но есть одна фундаментальная велечина, одинаковая для всех колебаний, — это скорость их распространения в пространстве, свободном от вещества, или, короче, в пустоте. Эта скорость равна приблизительно 300000 км/сек.
И вот возникает следующий вопрос: относительно чего скорость электромагнитных волн равна как раз 300 000 км/сек? Ведь всякая скорость должна задаваться по отношению к какому-нибудь предмету, а не сама по себе. Например, скорость поезда относительно Земли может равняться 60 км/час, а относительно встречного поезда — 110 км/час, если тот имел скорость 50 км/час по отношению к Земле.
Относительная скорость двух тел, движущихся по Земле, может иметь существеннейшее значение, если эти тела сталкиваются: очевидно, что столкновение в лоб и в хвост совсем не одно и то же, даже если скорости тел относительно Земли в обоих случаях почти одинаковы.
Скорость имеет относительный характер не только у движущихся тел, но и у распространяющихся процессов. Так, скорость звука при нормальных условиях составляет 330м/сек относительно покоящегося воздуха. Если излучатель звука и воздух находятся в состоянии покоя, а приемник звука движется, то скорость звука относительно приемника определится по закону сложения скоростей. Если движется излучатель, то по отношению к воздуху скорость звука опять-таки будет 330 м/сек, а по отношению к излучателю окажется иной, К чему же относится скорость электромагнитных колебаний, или, короче, скорость света, входящая в уравнения электродинамики?
Пока считали, что свет распространяется в эфире, можно было говорить о скорости относительно эфира. Правда, эфир никак не проявлял себя при движении тел, поэтому отнесений скорости света к эфиру еще не давало возможности отнести ее к каким-либо телам: ведь нельзя было определить абсолютно покоящееся или абсолютно движущееся тело. На движении тел эфир упорно не сказывается.
Однако оставалась следующая возможность: можно было сравнить скорость света относительно двух различных тел, движущихся друг по отношению к другу. Впервые это удалось осуществить Физо, измерившему скорость света в текущей воде.
|
Рис. 20. Схема опыта Физо. Вода по трубам течет в противоположных направлениях, как показано стрелками. Луч раздваивается полупосеребренным зеркалом А. Часть, прошедшая А, идет по нижней трубе навстречу течению до зеркала Б, посылающего луч вверх. Отраженная часть направляется зеркалом В в верхнюю трубу, где идет по течению. Полупосеребренное зеркало Г служит для того, чтобы лучи попали вместе на экран Д, где и наблюдается интерференция. |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
