Особенностью их является то, что они показывают существование единого электромагнитного поля, разделение которого на электрическое и магнитное поля в различных системах отсчета совершается различно.
Развитие атомной и ядерной физики, особенно за последние 10 лет, познакомило нас на опыте с частицами, движущимися с громадными скоростями (космич. лучи), и с процессами, происходящими с изменениями энергии в громадных масштабах (явления расщепления атомного ядра и др.). Громадный экспериментальный материал в этой области подтверждает правильность выводов О. т. Таким образом, специальная теория относительности вошла в современную физику как одно из важнейших ее оснований.
Установленные О. т. соотношения используются в самых различных областях физики микрочастиц и астрофизики. Укажем, напр., на объяснение свойств электронного газа, данное Ферми и др. на основе соотношений О. т.
Отметим также громадную роль, которую сыграли ур-ия О. т. при формулировке принципов квантовой механики (Де-Бройль и Дирак).
II. Общая теория относительности.
Специальная О. т. устранила трудности, возникшие в электродинамике движущихся тел, и позволила объяснить с единой точки зрения разнородные факты, . открытые еще до ее появления: зависимость массы от скорости, связь между массой и энергией и т. д. Но осталась одна область физики, в к-рой специальная О. т. натолкнулась на серьезные затруднения, именно — теория тяготения.
Согласно специальной О. т., инертная масса тела возрастает с его энергией. Но всякое тело обладает также и тяжелой массой (под последней понимают массу, входящую в выражение силы тяготения Ньютона: сида тяготения тел пропорциональна их массам). Как показали многочисленные опыты, тяжелая масса в точности равна‘инертной; следовательно, сила тяготения, действующая на тело, возрастает с увеличением его энергии. Попытки получить этот вывод на основе — специальной релятивистской механики не увенчались успехом.
Существенна также следующая трудность.
Так как всякая энергия эквивалентна определенной массе, то, следовательно, и свет обладает массой. Но в таком случае свет обладает также и весом; луч света в поле тяготения (с меняющимся потенциалом) будет двигаться не инерциально, а ускоренно. Между тем, одним из постулатов специальной О. т. является постулат о постоянстве скорости света.
Отсюда следует, что выводы специальной О. т. вообще неприменимы, в тех случаях, где приходится учитывать роль поля тяготения.
Но не только эти трудности привели к дальнейшему развитию и обобщению О. т. Значительную роль сыграли также и весьма общие методологические соображения. Специальная О. т. существенно изменяет представления о пространстве и времени Ньютоновой механики.
Вместо абсолютного пространства (вместилища, «ящика для всех вещей») и независимого от него абсолютного времени, течение которого не зависит ни от каких физических процессов, О. т. приходит к представлению об абсолютном пространстве-времени, характеризуемом пространственно-временным интервалом между физическими событиями. Однако специальная О. т.имеет дело лишь с инерциальными системами отсчета и оставляет в стороне все вопросы, связанные с ускоренным движением систем.
Между тем, абсолютное пространство и абсолютное время в механике Ньютона сказываются прежде всего в характере протекания механических процессов в ускоренных системах отсчета, движущихся тем или иным произвольным образом. По Ньютону, при ускоренном движении системы отсчета по отношению . к абсолютному пространству и абсолютному времени появляются так называемые силы инерции.
Следовательно, появление сил инерции служит в классической механике доказательством абсолютного ускорения системы отсчета.
Эйнштейн отвергает понятие абсолютного ускорения так же, как в специальной О. т. отвергает понятие абсолютной скорости. Эйнштейн считает точку зрения Ньютона на силы инерции несостоятельной. Силы инерции, по его мнению, не могут появиться только потому, что мы перешли от Галилеевой, инерциальной системы отсчета к другой, ускоренно движущейся относительно нее. Галилеево пространство, указывает он, есть лишь фиктивная причина, к-рая не может вызывать какие-либо эффекты. Действительная причина появления сил инерции должна находиться в ускоренном движении системы относительно других тел, вне нее лежащих, например отдаленных масс. Только относительное движение тед может вызвать те или иные эффекты. Выделяя группу инерциальных систем, говорит Эйнштейн, абсолютно отличая эту группу от всех других произвольно движущихся систем отсчета, классическая механика тем самым вводит понятие абсолютного движения тел, безотносительно к другим телам. Специальная же О. т., по мнению Эйнштейна, устанавливая справедливость законов физики в любой инерциальной системе отсчета, давая правильные уравнения преобразования для перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой, вместе с тем не дает никаких указаний о признаках, по к-рым можно было бы отличать инерциальные системы от любых неинерциальных.
Все пространственно-временные системы отсчета должны быть равноправны. «Законы физики должны быть составлены так, чтобы они были Действительны для произвольно движущихся координатных систем» (Сборник «Принцип относительности», стр. 235). Эйнштейн, т. о., исходя из общих, теоретико-познавательных соображений, формулирует свой общий принцип относительности.
Первоначальная программа Эйнштейна, содержащаяся в приведенной формулировке общего принципа относительности, не была им полностью осуществлена, да и не могла быть осуществлена, как будет показано ниже. Однако дальнейшее развитие О. т., т. н. общая О. т., при правильной ее трактовке приводит к углублению нашего понимания пространства и времени и вместе с тем к дальнейшей разработке учения о тяготении. Чтобы выяснить, в чем именно заключается это более глубокое понимание пространства и времени в общей О. т., необходимо прежде всего ответить на вопрос: каково соотношение между абсолютным пространством-временем специальной О. т. и ускоренными, произвольно движущимися системами отсчета. Это соотношение выясняет т. н. принцип эквивалентности, лежащий в основе общей О. т.
