Критика механіки Ньютона і геометрії Евкліда

Електродинаміка рухомих середовищ в теорії електронів вела до багатьох радикальних висновків, перш за все до краху уявлення про незмінних твердих частинках. Твердих тіл і незмінних частинок в природі немає, форма і розміри тіл і частинок залежать від швидкості руху. Від швидкості тел залежить і маса частинок, яка обумовлена ​​інерціальним властивістю навколишнього частку електромагнітного поля. Саме цей новий погляд на природу маси і змусив говорити про «зникнення» матерії.

Все це були, звичайно, дуже радикальні зміни в фізичних поглядах, що ведуть до подальшого відходу від звичних уявлень, від «явного для нас» до все більш «неявному для нас», новому, незвичному. Але разом з тим електродинаміка та електронна теорія залишали незмінним основне уявлення класичної фізики про простір і час. Геометрія залишалася евклідової, час, як у Ньютона, текло всюди рівномірно, саме по собі.

І хоча у Лармона, Лоренца, Пуанкаре час перетворювалося при переході від однієї системи до іншої, це перетворення носило чисто формальний характер і ні в найменшій мірі не зачіпало основних уявлень про простір і час, які залишалися непорушними з часів Ньютона.

Як ми тільки що сказали, ньютонівські уявлення про простір і час залишалися в фізиці непорушними. Але це зовсім не означає, що наука не критикувала ці уявлення. Навпаки, в розвитку математичних і фізичних наук були моменти, коли наука сумнівалася в істинності «вічних» положень і протиставляла їм нові, докорінно відрізняються від них положення. Так було в історії геометрії.

Система аксіом і теорем здавалася логічно такої досконалої і інтуїтивно такою очевидною, що сумніватися в її істинності не спадало на думку. Ньютон поклав її в основу своєї механіки. Його фундаментальне поняття абсолютного, однорідного, порожнього простору, що є вмістилищем всіх тіл, було евклідовому простором. Знаменитий німецький філософ Іммануїл Кант вважав аксіоми геометрії Евкліда вродженими.

Але в системі Евкліда був слабкий пункт, так званий п'ятий постулат, або аксіома про паралельних. Цей постулат розуму математиків представлявся не настільки вже очевидним, щоб його можна було вважати «вродженої» істиною. Математики старовини і нового часу доклали чимало зусиль, щоб «довести» п'ятий постулат, але ретельний аналіз «докази» показав, що замість евклідового постулату довелося прийняти нове, еквівалентну старому, допущення.

І ось казанський математик, геніальний російський вчений Микола Іванович Лобачевський (1792-1856) в 1826 р прийшов до сміливого висновку, що замість п'ятого постулату можна висунути інший, протилежний йому, і тим не менше створити логічно несуперечливу геометрію, відрізняється від евклідовій. Це була нова, неевклидова геометрія, настільки ж справжня, як і евклидова, хоча описує зовсім нове, неевклидова простір.

Питання про те, яка ж геометрія більш відповідає дійсності, як вважав Лобачевський, може бути вирішене тільки досвідом. Це означало, що геометричні істини не є вродженими, а купуються досвідом, мають тільки дослідне походження. Це був дуже важливий крок у розвитку уявлень про простір, в розвитку самого наукового мислення. Англійський математик В.Кліффорд назвав Лобачевського «Коперником геометрії», а його наукову діяльність оцінив як подвиг.

Коли настає час, наукова ідея народжується в декількох головах. Сучасники Лобачевського - угорський математик Янош Больяй (1802- 1860) і старший їх сучасник, знаменитий математик До ф. Гаусс - прийшли до аналогічних ідеям. Гаусс, правда, нічого не публікував з цього питання при житті, побоюючись, як він висловлювався, «крику беотийцев», т. Е. Неосвічених, але горлатих людей, проте він високо цінував роботи Лобачевського і Больяй і писав, що сам прийшов до таких ж ідеям.

Велику роль у розвитку нових поглядів на простір зіграв німецький математик Бернгард Ріман (1826-1866), який виголосив в 1854 р, т. Е. Ще за життя Лобачевського, Гауса і Больяй, мова «Про гіпотези, що лежать в основі геометрії». Ріман тут з усією чіткістю підкреслює, що «припущення геометрії не виводяться з загальних властивостей протяжних величин і що, навпаки, ті властивості, які виділяють простір з інших, мислимих тричі протяжних величин, можуть бути почерпнуті не інакше, як з досвіду».

Ріман розглядає простір n вимірювань і визначає довжину елемента лінії в цьому просторі виразом:

У разі, якщо все g (ik) = 0 для i + k, простір буде плоским, або n -мірним евклідовому простором. В інших випадках простір буде викривленим і кривизна його визначається коефіцієнтами g (ik). Якщо кривизна позитивна, то простір називають рімановим сферичним простором, якщо негативна, то простір буде псевдосферіческім простором Лобачевського.

Отже, до середини XIX століття математична думка прийшла від звичайного тривимірного евклідового плоского простору до багатовимірному викривленого простору. Настала черга критики ньютонівської концепції простору і часу фізиками. Найбільш різкій критиці основні поняття механіки Ньютона зазнали з боку австрійського фізика і філософа Ернста Маха (1838- 1916).

Мах був професором в Празі, коли в 1883 р з'явилася його «Механіка», що носить підзаголовок «Істоіко-критичний нарис її розвитку». Критикуючи концепцію абсолютного часу Ньютона, Мах зауважує, що ньютонівської абсолютне час «не може бути виміряна ніяким рухом і тому не має ніякого ні практичного, ні наукового значення». «... Час, - каже Мах, - є абстракція, до якої ми приходимо за посередництвом зміни речей: .. наші уявлення про час виходять внаслідок взаємної залежності речей».

Час у Ньютона відокремлено від світу, воно існує незалежно від речей, у Маха воно нерозривно пов'язане з речами. «У наших уявленнях часу знаходить своє вираження найглибша і загальна зв'язок речей», - пише Мах. Але ця абсолютно правильна думка у Маха спотворюється його суб'єктивної ідеалістичної філософією. Виявляється, що до подання часу ми приходимо, як пише Мах, «за посередництвом зв'язку змісту поля наших спогадів з вмістом поля наших сприйнять».

І тут Мах йде назад від Ньютона, у якого час (і простір) об'єктивно, існує незалежно від нас, від наших сприйнять і спогадів. У Маха ідеалістична філософія вступає в протиріччя з його матеріалістичними природничо уявленнями. «Мах і Авенаріус поєднують у своїй філософії основні ідеалістичні посилки і окремі матеріалістичні висновки», () - пише Ленін, показуючи еклектичність філософії Маха. І далі: «... Мах забуває свою власну теорію і, починаючи говорити про різні питаннях фізики, міркує просто, без ідеалістичних викрутас, т. Е. Матеріалістично». () Фізик Мах йде далі Ньютона, розглядаючи простір і час в тісному зв'язку з реальними речами і процесами, і він йде назад від Ньютона, коли зводить справу до суб'єктивних переживань і відчуттів.

Наводячи висловлювання Ньютона про абсолютному та відносному просторі, абсолютному і відносному русі, Мах пише: «Про абсолютному просторі і абсолютному русі ніхто нічого сказати не може; це чисто абстрактні речі, які на досвіді виявлені бути не можуть. Всі наші основні принципи механіки є ... дані досвіду про відносні положеннях і рухах тіл ». Розуміючи, що механіка має справу з відносними рухами, Мах у своїй книзі не приділяє ніякої уваги принципу відносності і проходить повз принципу відносності Галілея. Він каже, що відносні «руху в світовій системі, і з точки зору вчення Птолемея, і з точки зору вчення Коперника, одні і ті ж. Обидва учення також однаково правильні, але останнім тільки простіше і практичніше ». Коли пізніше цю думку висловлювали деякі ревні релятивісти, то вони забували згадати, що вона була висловлена ​​задовго до виникнення теорії відносності людиною, досить скептично відгукувався про цю теорію, - Ернстом Махом.

Мах, викидаючи абсолютний простір і абсолютний рух, по-новому дивиться на закон інерції. «Ставлення земних тел до землі може бути зведене до їх відношенню до віддалених небесних тіл. Якби ми стали стверджувати, що ми про рухомих тілах знаємо більше, ніж це дане в досвіді відношення їх до небесних тіл, ми вчинили б нечесно. Тому якщо ми говоримо, що тіло зберігає свій напрямок і швидкість в просторі, то в цьому полягає тільки коротка вказівка ​​на те, що береться до уваги весь світ ».

Ейнштейн пізніше писав, що «Мах ясно розумів слабкі сторони класичної механіки і був недалекий від того, щоб прийти до загальної теорії відносності». Але Мах не прийшов ні до загальної, ні до спеціальної теорії відносності. Він не зумів зв'язати механіку з ідеями поля, з фактом кінцевої швидкості поширення взаємодії.

Принцип Маха, згідно з яким рух тіла, в тому числі і инерциальное рух, визначається взаємодією на нього всіх мас Всесвіту, передбачає миттєве вплив, т. Е. Сили дальнодействия. Таким чином, критика Махом ньютонівської механіки зіграла роль у формуванні поглядів Ейнштейна, як про це писав сам Ейнштейн в листі до Маху. Позитивного переходу до нової механіці Мах не знайшов.

Ньютонівську механіку спробував піддати ревізії і Герц. В його останньому творі «Принципи механіки, викладені в новій зв'язку», що вийшов вже після смерті автора, в 1894 р, він спробував викласти механіку, виключаючи поняття сили. Система механіки Герца «виходить» з трьох незалежних уявлень-з уявлень часу, простору і маси. Поряд зі звичайними, чуттєво сприймаються масами Герц вводить приховані, невідчутні маси. Основний принцип механіки Герц формулює в наступному вигляді: «Кожне природне рух самостійної матеріальної системи полягає в тому, що система рухається з постійною швидкістю по одному зі своїх прямолінійних шляхів. Під впливом зв'язків рух відступає від цього природного руху, але все дійсні руху, по крайней мере, наближаються до цього руху настільки, наскільки це можливо ».

У передмові до книги Герц писав, що він «дуже зобов'язаний прекрасній книзі про розвиток механіки Маха». У свою чергу, Мах в передмові до третього видання своєї «Механіки» в січні 1897 року писав: «Механіка в даний час виявляє як ніби тенденцію вступити в нові відносини до фізики, що особливо виявляється в роботі Г. Герца». Але ні Маху, ні Герцу не вдалося перетворити механіку і поставити її «в нові відносини до фізики». Це вдалося зробити лише Ейнштейну.

Ейнштейн. Альберт Ейнштейн народився 14 березня 1879 в Ульмі (Німеччина) в сім'ї дрібного комерсанта Германа Ейнштейна. Батько в пошуках багатшого і стійкого існування часто переїжджав з сім'єю з міста в місто, з країни в країну. Альберт не отримав повної середньої освіти і в 16 років намагався поступити у Вищу технічну школу в Цюріху (Швейцарія) Провалившись на вступних іспитах, він вступив в кантональних середню школу в швейцарському кантоні Аарау. Закінчивши цю школу в 1896 р, він вступив в ту ж Цюріхського Вищої політехнічної школи на педагогічний факультет. Навчався Ейнштейн нерівно. Він не любив обов'язкових занять та іспитів і вважав за краще займатися тим, що його цікавило. Він отримав диплом про закінчення школи 2 серпня 1900 р Після закінчення школи для Ейнштейна настали важкі дні. Сім'я, що жила в Італії, не могла більше висилати йому коштів, її становище було не блискучий, до того ж в 1902 р помер батько. Ейнштейну довелося думати про заробіток. Він пробував зайнятися педагогічною діяльністю. З травня 1901 року він кілька місяців викладав математику в технікумі міста У Інтертур. У цьому ж році він опублікував свою першу роботу «Наслідки з явищ капілярності». Потім він пропрацював кілька місяців в якості репетитора і лише в 1902 р отримав постійну посаду технічного інспектора в Швейцарському патентному бюро в Берні. Цю посаду він обіймав з 23 червня 1902 по 15 жовтня 1909 р Саме тут, в Берні, будучи скромним службовцям бюро патентів, Ейнштейн став знаменитим ученим.

Перші роботи Ейнштейна були, присвячені молекулярної фізики та термодинаміки. В ході цих досліджень Ейнштейн створив теорію броунівського руху, про існування якого в той час не знав. Стаття за цим питання-«Нове визначення розмірів молекул» - з'явилася в 1905 р У цьому ж році в 17-му томі «Annalen der Physik» з'явилася стаття - «Про одну евристичну точку зору, що стосується виникнення і перетворення світу», присвячена квантовим властивостями світла; в тому ж томі була опублікована ще одна стаття - «До електродинаміки рухомих середовищ», -містять основи спеціальної теорії відносності. Кожній з цих трьох статей було досить, щоб обезсмертити ім'я їх автора.

У січні 1906 р Ейнштейн захищає докторську дисертацію «Нове визначення розмірів молекул» - перша стаття з циклу робіт Ейнштейна по броунівському русі, надрукованих їм в 1905-1908 рр. У 1907 р Ейнштейн створює квантову теорію теплоємності.

У 1908 р Ейнштейн був затверджений приват-доцентом університету Берна. У 1909 р він був обраний екстраординарним професором Цюріхського університету і розлучився з бюро патентів.

У квітні 1911 р Ейнштейн переїхав до Праги професором теоретичної фізики. Через рік він знову повернувся до Цюріха, на цей раз професором Вищої технічної школи, в якій колись навчався. Тут він пробув до квітня 1914 року, коли після обрання членом Прусської Академії наук в Берліні переїхав до Берліна. Тут він створив загальну теорію відносності, справив спільно з де Гаазом знаменитий досвід по доведенню існування молекулярних струмів Ампера (ефект Ейнштейна-де Гааза). У 1922 р Ейнштейну було присуджено Нобелівську премію.

У 20-ті роки почалося цькування Ейнштейна нацистами. Після приходу нацистів до влади Ейнштейн вийшов зі складу Прусської Академії наук і виїхав з Німеччини. Він прийняв пропозицію Прінстонського університету вищих досліджень США і з квітня 1933 року став членом цього інституту.

Ейнштейну довелося дожити до трагічної реалізації виведеного їм співвідношення між масою і енергією. Саме Ейнштейн в 1939 р підписав лист президентові Рузвельту про необхідність форсувати роботи з атомної енергії.

Ейнштейн важко переживав трагедію Хіросіми і Нагасакі. До самої смерті, 18 квітня 1955 р він закликав до миру, до боротьби за запобігання атомної війни.

Основна робота Ейнштейна з теорії відносності називається «До електродинаміки рухомих середовищ». Назва статті показує, що вона була задумана в руслі електродинаміки рухомих середовищ, і друга частина статті містить перетворення рівнянь електродинаміки Максвелла - Герца для вакууму. Однак основний зміст роботи Ейнштейна далеко виходить за рамки електродинаміки і містить новий підхід до проблеми простору і часу. Цим підходом і широкої загальною точкою зору на все, а не тільки електромагнітні, фізичні явища стаття Ейнштейна істотно відрізняється від робіт Лармора, Лоренца, Пуанкаре та інших дослідників з електродинаміки рухомих середовищ.

Найближче до Ейнштейна підійшов Пуанкаре. Однак Пуанкаре був непослідовним у своїх висновках Сформулювавши ще в 1902 р принцип відносності як універсальний закон природи, Пуанкаре вважав цілком можливим відмову від нього при наявності нових експериментальних фактів, що спростовують «постулат відносності». Цим він по суті ставав на точку зору противників теорії відносності, що жадали її експериментального спростування.

Лише Ейнштейн зрозумів, що принцип відносності - закон такий же абсолютної сили, як закон збереження енергії. З таких позицій пошуки дослідів, що виправдовують теорію відносності, рівносильні спробам побудувати вічний двигун Досвід Майкельсона і його аналоги не можуть вдасться, так як суперечать теорії відносності.

Основи цієї Теорії и закладає Ейнштейн в життя без статті. На самому качана статті Ейнштейн говорити про явіще електромагнітної індукції, яка «Залежить ... только від відносного руху провідника и магніту». «Приклад подібного роду, - продолжает Ейнштейн, - як и невдалі спроба віявіті рух Землі относительно« світлоносній середовища », ведуть до припущені, что НЕ только в механіці, но и в ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ Ніякі Властивості явіщ НЕ відповідають Поняття абсолютного Спок и даже, более того , до припущення, що для всіх координатних систем, для яких справедливі рівняння механіки, справедливі ті ж самі електродинамічні і оптичні закони, як це вже доведено для величин першого порядку. Це припущення (вміст якого в подальшому буде називатися «принципом відносності») ми маємо намір перетворити в передумову і зробити, крім того, додатковий допущення, що знаходиться з першим лише в уявній суперечності, а саме, що світло в порожнечі завжди поширюється з певною швидкістю V, що не залежить від стану руху випромінюючого тіла. Ці дві причини достатні для того, щоб, поклавши в основу теорію Максвелла для покояться тіл, побудувати просту, вільну від протиріч електродинаміку рухомих тіл.

Введення «светйносного ефіру» виявиться при цьому зайвим, оскільки в запропонованій теорії не вводиться «абсолютно покоїться простір», наділене особливими властивостями, а також жодної точці порожнього простору, в якому протікають електромагнітні процеси, які не приписується якийсь вектор швидкості ».

Ейнштейн вказує далі, що теорія розвивається «на кінематики твердого тіла, так як судження будь-якої теорії стосуються співвідношень між твердими тілами (координатними системами), годинами і електромагнітними процесами. Недостатнє розуміння цієї обставини є коренем тих труднощів, долати які доводиться тепер електродинаміки рухомих тіл ».

Ми привели майже цілком введення Ейнштейна до його класичній праці «До електродинаміки рухомих середовищ». У ньому дуже ясно і чітко викладені основні ідеї цієї роботи, що відрізняють її корінним чином від всіх попередніх робіт з електродинаміки рухомих середовищ. На перше місце ставиться принцип відносності і принцип сталості швидкості світла. Скасовується «світлоносний ефір», без якого не могли обійтися ні Максвелл, ні Герц, ні ларморовскіе, ні Лоренц, ні Пуанкаре. І нарешті, вказується, що будь-яка фізична теорія заснована на співвідношеннях між твердими тілами, годинами і електромагнітними процесами (тут Ейнштейн має на увазі поширення світла).

Однак Ейнштейн ні слова не говорить про своїх попередників. Що він читав з електродинаміки рухомих середовищ? Які невдалі спроби виявити рух Землі він має на увазі? Що він має на увазі, коли говорить про те, що принцип відносності вже доведений «для величин першого порядку»? Відповісти на ці питання важко. У всій статті Ейнштейна немає жодного посилання на літературу. Пізніше Ейнштейн стверджував, що він не знав про досвід Майкельсона, коли писав свою роботу. Але якщо він читав роботу Лоренца 1895 р де доведений принцип відносності першого порядку, про що він тут згадує, то він не міг не знати про досвід Майкельсона. Ейнштейн вказував, що він думав над проблемою теорії відносності десять років, почавши міркувати ще шістнадцятирічним юнаком. Ці довгі роздуми і були головним джерелом роботи. Ейнштейн вказував, що на нього найбільший вплив з досвідчених фактів надали під час цих роздумів аберація і досліди з вимірювання швидкості світла в рухомій воді. Цього було, на його думку, досить.

Слід зазначити, що всі нові роботи Ейнштейна викладені так, що справляють враження будинку, побудованого на пустирі: ніяких посилань, ніяких вказівок на роботи попередників. Публікуючи роботи зі статистичної фізики, Ейнштейн не знає про існування статистики Гіббса, публікуючи статтю з теорії броунівського руху, Ейнштейн не знає, що таке рух дійсно існує. Тому цілком ймовірно, що він не знав про досвід Майкельсона і основоположною роботі Лоренца. Але разом з тим його введення не залишає сумніву в тому, що йому були відомі негативні результати спроб виявити рух Землі, існування принципу відносності першого порядку. Нарешті, його заява про ефір показують, що він виступає проти концепції абсолютного нерухомого простору і, таким чином, приєднується до точки зору Маха, який критикує цю концепцію Ньютона.

Все це показує, що у Ейнштейна були попередники, про результати досліджень яких він так чи інакше був обізнаний. При всій новизні та оригінальності підходу робота Ейнштейна була органічно пов'язана з дослідженнями з електродинаміки рухомих тіл, що підкреслив і сам Ейнштейн не тільки назвою, але і цільовою установкою своєї статті. Стаття Ейнштейна з'явилася вчасно, вона відповідала нагальним питанням фізики свого часу.

Стаття Ейнштейна складається з двох частин. Перша, кінематична частина становить основи нової теорії простору і часу, друга частина - електродинамічна - містить застосування теорії відносності до електродинаміки рухомих тіл.

Кінематична частина починається з визначення одночасності. Ейнштейн описує метод синхронізації розділених просторово годин за допомогою світлових сигналів, що приводить до визначення понять «одночасність» і «час».

Слід зазначити, що метод синхронізації годин за допомогою світлових сигналів був запропонований А. Пуанкаре в 1900 р Годинники, синхронізовані таким чином, показують, на думку Пуанкаре, не "дійсне», а «місцеве» час t` = t - (vx) / (c) 2

Ця різниця «місцевого» і «дійсного» часу вказує на непослідовність Пуанкаре в трактуванні часу і відрізняє цю трактування від трактування Ейнштейна. У Ейнштейна немає ніякого «дійсного» часу, відмінного від часу, визначеного синхронізованими годинами. У цьому пункті він категорично пориває з концепцією абсолютного часу Ньютона, поточного «саме по собі».

Подальшу свою теорію Ейнштейн розвиває на основі двох постулатів:

«1. Закони, за якими змінюються стану фізичних систем, що не залежать від того, до якої з двох координатних систем, що рухаються відносно один одного рівномірно і прямолінійно, ці зміни стану відносяться.

2. Кожен промінь світла рухається в «спочиває» системі координат з певною швидкістю V незалежно від того, випускається чи цей промінь світла почилих або рухомим тілом ».

Ці постулати: принцип відносності і принцип сталості швидкості світла-є основою теорії відносності Ейнштейна. Виходячи з них, Ейнштейн отримує відносність довжин і відносність одночасності. Ейнштейн виводить далі з цих постулатів формули перетворення координат і часу, які, за пропозицією Пуанкаре, називаються перетвореннями Лоренца, хоча історично їх вірніше назвати перетвореннями Лармора - Ейнштейна. Ларморовскіе вперше постулював їх в 1900 р Ейнштейн вперше вивів їх в 1905 р позначеннях Ейнштейна ці формули мають такий вигляд:

де х, у, z, t- координати і час точки в спочиває системі (яка покоїться системою Ейнштейн називає систему, в якій справедливі закони Ньютона), ξ, η, ζ, τ -коордінати і час в системі, що рухається рівномірно і прямолінійно вздовж осі х зі швидкістю v.

З цих перетворень виходять скорочення масштабів і уповільнення ходу годинника. Скорочення Лоренца- фицджеральда виходять автоматично, як властивість простору і часу, а не як результат дії якихось сил, як в теорії Лоренца.

Далі Ейнштейн отримує закон складання швидкостей:

Для випадку, коли складові швидкостей v і w паралельні один одному і паралельні осі х, формула набуває вигляду:

Звідси випливає, що при додаванні результуюча швидкість і завжди менше швидкості світла V і що швидкість світла, складена з будь-якою швидкістю, дає одне і те ж значення V.

У другій частині статті Ейнштейн знаходить рівняння перетворення для компонент електричного і магнітного поля, закон аберації і принцип Доплера. Стаття закінчується нарисом динаміки слабо прискореного електрона. Тут Ейнштейн призводить вираження для поздовжньої і поперечної маси і закони руху електрона в електричному і магнітному полях.

До статті 1905 р примикає невелика замітка, опублікована в 18-му томі «Annalen der Physik» за той же 1905 р Замітка називається «Чи залежить інерція тіла від міститься в ньому енергії». Ейнштейн приходить до висновку, що при випущенні тілом енергії L його маса зменшується на L / (v) 2 Звідси він робить висновок вельми загального характеру: «Маса тіла є міра міститься в ньому енергії; якщо енергія змінюється на величину L, то маса змінюється відповідно на величину L / (9-1020), причому тут енергія вимірюється в ергах, а маса в грамах ».

Так вперше з'являється у Ейнштейна знамените співвідношення між масою і енергією, яке сьогодні зазвичай записується формулою

Цей результат був отриманий Ейнштейном при розгляді випромінювання. «Якщо теорія відповідає фактам, - каже Ейнштейн на закінчення, - то випромінювання переносить енергію між випромінюючими і поглинаючими тілами».

У 1906 р Ейнштейн виступив зі статтею «Закон збереження руху центру ваги і інерція енергії». Тут він обґрунтовує співвідношення між масою і енергією за допомогою уявного експерименту. У порожньому ящику є два однакових тіла: випромінювач і приймач. При випромінюванні тілом, що знаходиться у лівій стінки ящика А, світла на стінку діятиме реакція світового тиску, в результаті якої ящик

масою М рухається зі швидкістю - 1 / V * S / M,

де S - випромінювана енергія, V- швидкість світла. Ящик рухається з цією швидкістю до тих пір, поки енергія S не поглинула тілом В біля протилежної стінки. За цей час ящик пересунеться вліво на відстань 5 = ​​(1 / V) * (S / M) * (a / V) де a - відстань АВ

Бо котрих А і В однакові, то за допомогою невагомого передавального механізму вони можуть бути переставлені, і тіло В потім віддасть отриману їм енергію. Таким шляхом без витрати енергії ящик М може бути пересунутий як завгодно далеко неодноразовим повторенням процесу. «Ясно, - пише Ейнштейн, - що отриманий результат не містить внутрішнього протиріччя, але він суперечить основним законам механіки, згідно з якими спочатку покоїться тіло, на яке не діють інші тіла, не може переміщатися»

Це протиріччя усувається, якщо припустити, що випромінювання має масу т. Коли випромінювання проходить відстань а, то разом з ним проходить цю відстань і маса т.

Ящик масою М за цей же час зміщується в протилежну сторону на відстань 5, і центр інерції системи залишається в спокої; если

8М = am пли М (1 / V) * (S / M) * (a / V) = am, то

т = S / (V * V) - співвідношення між масою

і енергією.

Ейнштейн вдавався до уявного експерименту для виведення співвідношення між масою і енергією, використовуючи вираз світлового тиску, теоретично обгрунтоване Максвеллом і експериментально доведене П. Н.Лебедевим.

Релятивістську динаміку почав розробляти М. Планк в 1906 р До цього часу великий інтерес викликали роботи В. Кауфмана (1871- 1947), який проводив досліди з вивчення залежності маси від швидкості швидко рухаються. Досліди Кауфмана, розпочаті в 1901 р, встановили безперечну залежність маси електрона від швидкості, але характер цієї залежності встановити було важко. Сам Кауфман вважав, що його досліди показали, що маса залежить від швидкості не як у Лоренца -Ейнштеіна

, А як у Абрагама.

Макс Абрагам (1875-1922) в 1902-1903 рр. вивів, виходячи з уявлень про електрон як твердому зарядженому кульці, досить складну формулу залежності маси електрона від швидкості.

Результати Кауфмана були піддані критиці Планком і іншими фізиками, вказує, що досліди Кауфмана недостатньо точні. У подальших роботах інших фізиків формула Лоренца- Ейнштейна знайшла підтвердження.

Велику участь у пропаганді і розвитку ідей теорії відносності і теорії електрона прийняв видатний французький фізик Поль Ланжевен.

Поль Ланжевен народився 23 січня 1872 року в родині паризького ремісника. З дитинства він ввібрав революційні традиції паризьких комунарів і закінчив свій життєвий шлях членом французької комуністичної партії.

Ланжевен закінчив школу фізики і хімії Паризького муніципалітету, в якій фізику викладав П'єр Кюрі.

Після закінчення школи в 1891 р Ланжевен почав готуватися до вступу до вищого навчального закладу і в 1893 р склав іспит у Вищу нормальну школу. Закінчивши цю школу в 1897 р, Ланжевен на стипендію міста Парижа поїхав в Англію, в Кембридж, в знамениту Кавендіщ-ську лабораторію, якій в той час керував Д. Д. Томсон.

У Кавендішської лабораторії в той час велися інтенсивні дослідження по електропровідності газів. Це визначило харакгер перших досліджень Ланжевена. Його докторська дисертація «Дослідження в області іонізованих газів» була захищена їм в 1902 р Після захисту Ланжевен став читати самостійний курс в Колеж де Франс, одному з найстаріших вищих навчальних закладів франції, заснованому ще в 1530 р Пізніше Ланжевен написав історичний нарис «фізика в Колеж де Франс ».

Працюючи над іонізацією газів, Ланжевен глибоко цікавиться електронної теорією. Вже у своїй дисертації він говорить про цю теорію, яка, на його думку, є початком нової ери в науці. Він вважає, що роботи Лоренца і Лармора є спробою створити з ефіру, «цього субстрату Всесвіту, складну середу, що представляє собою матерію».

Ланжевен говорить про відкриття електрона Д. Томсоном і поясненні ефекту Зеемана Лоренцем на основі теорії електронів. Він вважає, що поняття «електрони», або корпускули, за термінологією Томсона, «має, мабуть, першорядне значення».

22 вересня 1904 р Ланжевен зробив на конгресі в Сан-Луї великий доповідь «фізика електронів». У цій статті Ленжевен виступає безумовним прихильником Лоренца і докладно розвиває фізику електронів і ефіру і вказує на труднощі, що виникають перед електронної теорією.

Незважаючи на наявність фундаментальних труднощів, електронна теорія виявилася здатною пояснити багато: поляризацію, процеси іонізації, термоелектронну емісію, електропровідність металів. Сюди ж Ланжевен відносить і магнетизм. У 1905 р він опублікував статтю «Магнетизм і теорія електронів», в якій пояснює з електронної точки зору диамагнетизм і парамагнетизм. Ця теорія Ланжевена увійшла в підручники і являє собою перший крок в теоретичному тлумаченні магнітних явищ, які до того розглядалися тільки феноменологически.

У тому ж, 1905 р Ланжевен опублікував замітку «Про неможливість виявити поступальний рух Землі за допомогою фізичних дослідів». Ця замітка примикає до ідей доповіді 1904 р Ланжевен, посилаючись на статтю Лоренца 1904 року і книгу Лармора «Ефір і матерія», вказує, що «електронна теорія повністю передбачає, і до того ж у всіх порядках наближення, неможливість виявити за допомогою статичних вимірювань або спостережень положення рівноваги, або інтерференційних смуг в оптиці, рух всієї системи електронів, якщо сам спостерігач захоплюється разом з нею ». Такою системою є тверді тіла, які під дією внутрішніх електромагнітних сил відчувають «в напрямку руху скорочення, в результаті якого всі лінійні розміри, паралельні напрямку руху, множаться на

, Де р представляє відношення швидкості руху системи до швидкості світла; при цьому розміри, перпендикулярні напрямку руху, залишаються незмінними ».

В по ледве дмуть роботах: «Еволюція понять простору і часу» (1911), «Час, простір і причинність в сучасній фізиці» (1911) - Ланжевен вже цілком переходить на точку зору Ейнштейна і каже вже не про електромагнітне, а про загальний принцип відносності, застосовне до всіх фізичних явищ, а не тільки до електромагнітних.

«Якщо різні групи спостерігачів, - пише Ланжевен в першій статті, - рівномірно поступально переміщаються відносно один одного ..., то все механічні та фізичні явища будуть підкорятися одним і тим же законам для всіх груп спостерігачів. Досліди, проведені всередині матеріальної системи, з якою пов'язаний спостерігач, не дозволять йому виявити рівномірний поступальний рух всієї системи в цілому ».

У роки першої світової війни Ланжевен інтенсивно працює над проблемою боротьби з підводними човнами. Він розробив систему локації за допомогою ультразвукових хвиль, випромінюваних кварцовим генератором. Крім ефективного практичного значення, метод Ланжевена вплинув на розвиток ультраакустікі.

Ланжевен БУВ дере фізіком, что вказано на значення закону зв'язку масі и ЕНЕРГІЇ Для пояснення відхилення мас атомів від цілочісельніх значень. Ці відхилення, вказує Ланжевен, «могли б статися внаслідок того, що освіта атомів з первинних елементів (шляхом розпаду, як ми це бачимо в радіоактивності, або за допомогою зворотного процесу, ще не наблюденного досі, який міг би зробити важкі атоми) супроводжувалося б змінами внутрішньої енергії шляхом випускання або поглинання випромінювання ».

Це було сказано в 1913 р в доповіді «Інертність енергії і що випливають з неї слідства», фізика ще не засвоїла поняття ядра, введене Резерфордом в 1911 р, не мала жодного уявлення про структурні елементи ядра, ще не оформила поняття ізотопу, а Ланжевен вже говорить про дефект мас при ядерних перетвореннях.

Ланжевен дожив до відкриття атомної енергії. Він пережив війну з фашизмом, був заарештований під час захоплення Парижа німцями і висланий в Труа під нагляд поліції. Його зять, фізик Жан Соломон, був страчений нацистами, а дочка, вдова Соломона, вислана в концтабір в Німеччину. За допомогою друзів Ланжевену вдалося втекти до Швейцарії. Провівши там кілька місяців, він повернувся 25 вересня 1944 року в звільнений Париж і встав в перші ряди борців за мир і прогрес, вступивши в члени Комуністичної партії. Він невпинно закликав до боротьби за соціальний прогрес, за створення «кращого і більш справедливого світу». Ланжевен помер 19 грудня 1946 р