Дамы и господа! Сегодня я вынужден говорить по-французски и поэтому считаю необходимым принести вам свои извинения. Правда, свои предыдущие доклады я прочитал на немецком языке, на очень плохом немецком: говорить на чужом языке означает идти, хромая; хромому необходимы костыли; моими костылями до сих пор были математические формулы; вы даже не представляете, как много они значат для оратора, который не слишком тверд в языке. Но сегодня я не хочу использовать в своем докладе формулы, тем самым я остаюсь без костылей, и поэтому мне придется говорить по-французски.

Как вам известно, в этом мире нет ничего определенного, ничего незыблемого; самые могущественные, самые прочные империи не вечны – на эту тему охотно разглагольствуют религиозные проповедники. Научные теории подобны империям: долголетие им отнюдь не уготовано. И если какой-нибудь из них удалось найти себе безопасное убежище от ударов времени, то это, несомненно, ньютоновская механика. В этом отношении она не знает себе равных, это монумент, воздвигнутый на века, и я отнюдь не собираюсь говорить о том, что этот монумент воздвигнут на земле, что он преждевременен, наоборот, я утверждаю, что этот монумент неколебим. В это же время я не могу не упомянуть о том, что ньютоновская механика подвергается нападкам великих ниспровергателей, и среди них г-н Макс Абрахам и голландский физик г-н Лоренц. Я хотел бы сказать несколько слов о руинах старого здания и фундаменте нового, воздвигаемого на его месте.

Что прежде всего характерно для старой механики? Три простых факта: я рассматриваю тело в состоянии покоя, сообщаю ему импульс, то есть в течение заданного времени действую на него заданной силой; тело приходит в движение, приобретает некоторую скорость; если на тело, которое обрело эту скорость, подействовать той же силой в течение того же времени, то скорость удвоится; при дальнейшем повторении скорость утроится после того, как мы сообщим телу такой же импульс в третий раз. После того, как мы проделаем это достаточно большое число раз, тело приобретет очень большую скорость, которая может превзойти любой предел, т. е. скорость тела станет бесконечной.

Наоборот, в новой механике телу, находившемуся в покое, невозможно сообщить скорость превышающую скорость света. Как такое возможно? Рассмотрим то же самое тело, находящеРис. 6 еся в покое. Придадим ему такой же импульс, как в первый раз, и оно приобретет такую же скорость; сообщим ему такой же импульс второй раз, скорость тела возрастет, но не удвоится; третий импульс окажет аналогичное действие, скорость будет постепенно возрастать, но все меньше и меньше, тело сопротивляется все сильнее и сильнее. Это сопротивление, т. е. инерция, есть то, что принято называть массой; таким образом, все, что происходит в новой механике, сводится к тому, что масса не постоянна, а возрастает со скоростью. Это явление мы можем представить графически (рис. 6): в старой механике тело приобретает после первого импульса скорость, представленную отрезком $O
u_{1}$, после второго импульса скорость $O
u_{1}$ получает приращение $
u_{1}
u_{2}$, равное $O
u_{1}$; с каждым новым импульсом скорость возрастает на такую же величину, и отрезок, изображающий скорость тела, каждый раз удлиняется на одну и ту же величину; в новой механике скорость, представляемая отрезком $O
u_{1}^{\prime}$, возрастает последовательно на отрезки $
u_{1}^{\prime}
u_{2}^{\prime},
u_{2}^{\prime}
u_{3}^{\prime}, \ldots$, которые становятся все короче, причем так, что результирующая скорость не может превзойти определенный предел – скорость света.

Каким образом можно прийти к таким заключениям? Существуют ли прямые экспериментальные подтверждения? Расхождения между старой и новой механиками возникают не только для тел, движущихся с большими скоростями; просто при очень больших скоростях различия проявляются более заметно и ощутимо. Но что такое очень большая скорость? Это скорость автомобиля, делающего 100 км в час; какой восторг охватывает при движении с такой скоростью! Но с точки зрения новой механики эта скорость очень мала, можно сказать, скорость улитки. Астрономия дает нам более высокие скорости: Меркурий, самое быстрое из небесных тел, проходит те же 100 км, но не за час, а за секунду, но и такая скорость не достаточна (очень мала) для того, чтобы мы могли заметить различие между старой и новой механикой. Я уже не говорю о пушечных ядрах: они движутся быстрее, чем автомобиль, но медленнее, чем Меркурий. Как вам известно, снаряды, выпущенные из современных орудий, летят гораздо быстрее. Упомяну о радии, который испускает «снаряды» (если подходить с точки зрения энергии): «скорострельность» радия необычайно велика, начальная скорость испускаемых частиц достигает 100000 км в секунду, т.е. трети скорости света. Правда, калибр радиевых «снарядов» и их вес очень малы, и нам не следует рассчитывать на эту артиллерию в надежде увеличить боевую мощность наших армий. Можно ли экспериментировать с такими частицами? Такие эксперименты проводились и небезуспешно. Под влиянием электрического и магнитного поля траектории частиц отклоняются, что позволяет судить об инерции частиц и измерять ее. Было установлено, что масса зависит от скорости, и сформулирована следующая закономерность: инерция тела возрастает с его скоростью, которая всегда остается меньше скорости света, т.е. 300000 км в секунду.

Перехожу ко второму принципу – принципу относительности. Предположим, что некий наблюдатель движется вправо. Все, что происходит с точки зренин этого наблюдателн, происходит так, как если бы он находился в состоянии покоя: окружающие предметы движутся влево, никакими средствами невозможно установить, движутся ли предметы в действительности, и неподвижен ли наблюдатель или находится в движении. В любом курсе механики говорится, что пассажиру, стоящему на палубе судна, кажется будто движется берег, тогда как его самого незаметно уносит в противоположном направлении движение судна. При более внимательном рассмотрении следующее простое понятие обретает фундаментальное значение. Никакими средствами невозможно решить вопрос, никаким экспериментом невозможно опровергнуть принцип: абсолютное пространство не существует, все наблюдаемые нами перемещения относительны. Эти соображения хорошо знакомы философам. Как-то раз мне представился случай сформулировать их публично. В результате я приобрел известность, которую охотно избежал бы. Все реакционные французские газеты принялись доказывать, что Солнце обращается вокруг Земли. На знаменитом процессе инквизиции против Галилея последний был признан виновным по всем пунктам.

Но вернемся к старой механике. Она допускала принцип относительности. Вместо того, чтобы основываться на экспериментах, старая механика выводила свои законы из этого фундаментального принципа. Этих соображений было достаточно для чисто механических явлений, но не меньшую роль они играли и в других важных разделах физики, например, в оптике. Скорость света относительно эфира рассматривалась как абсолютная. Эту скорость можно было измерить. Теоретически физики получили средство, позволявшее сравнивать перемещение движущегося тела с абсолютным перемещением, средство, позволявшее решать, находится ли тело в абсолютном движении или не находится.

Тонкие эксперименты, необычайно точные приборы, в описание которых я не буду сейчас вдаваться, позволили предпринять попытки практически реализовать сравнение абсолютного и относительного движений. Результат оказался равным нулю. Принцип относительности не допускает никаких ограничений в новой механике. Он имеет, так сказать, абсолютное значение.

Чтобы понять роль, которую принцип относительности играет в новой механике, поговорим прежде всего о кажущемся времени остроумнейшем изобретении физика Лоренца. Предположим, что два наблюдателя находятся в Париже (наблюдатель $A$ ) и Берлине (наблюдатель $B$ ). У $A$ и $B$ имеются одинаковые хронометры, которые наблюдатели хотнт сверить и поставить одинаково. Наблюдатели на редкость педантичны и хотят добиться совпадения показаний своих хронометров с необычайной точностью, например, с точностью не до секунды, а до миллиардной доли секунды. Как добиться столь высокой точности? Из Парижа в Берлин $A$ посылает телеграфный сигнал, если угодно, чтобы быть совсем современным, он использует беспроволочный телеграф. Наблюдатель $B$ отмечает момент приема сигнала, и этот момент становится началом отсчета времени для обоих хронометров. Но для того, чтобы дойти из Парижа в Берлин, сигналу требуется определенное время: сигнал распространяется всего лишь со скоростью света и, следовательно, достигает наблюдателн $B$ с запозданием. Наблюдатель $B$ слишком умен для того, чтобы не учитывать этого обстоятельства, и он пытается исправить положение. Проще всего поступить следующим образом: взяв встречные сигналы, испущенные наблюдателем $A$ и $B$, образовать среднее полученных поправок и таким образом определить точное время. Но вполне ли определено это среднее? Мы предполагаем, что от $A$ к $B$ сигнал распространяется за то же время, за которое доходит от $B$ к $A$. Но ведь Земля в своем движении переносит наблюдателей $A$ и $B$ относительно эфира, среды-носителя электри
ческих волн. Когда наблюдатель $A$ испускает свой сигнал, тот бежит перед ним, а $B$ удаляется от сигнала, поэтому времени требуется больше, чем в случае, когда оба наблюдателя покоились бы. Наоборот, если бы сигналы испускал $B$, а принимал $A$, то времени потребовалось бы меньше, поскольку наблюдатель $A$ двигался бы навстречу сигналам. Наблюдателям совершенно невозможно узнать, показывают ли их хронометры одно и то же время или показания хронометров расходятся. Каким бы ни был используемый метод, те же трудности остаются и при наблюдении астрономических явлений – любой оптический метод сталкивается с одними и теми же трудностями: наблюдатель $B$ может знать только промежутки кажущегося времени, своего рода локального времени. Принцип относительности универсален.

В старой механике принцип относительности позволил вывести все фундаментальные законы. Может быть стоит попытаться вернуться к классическим рассуждениям и придерживаться их? Рассмотрим снова двух наблюдателей $A$ и $B$, как принято обозначать любых двух наблюдателей в математике. Предположим, что они движутся, удаляясь друг от друга, и ни один из них не движется быстрее света, например $A$ движется со скоростью 200000 км в секунду налево, а $B$ со скоростью 200000 км в секунду направо. Можно считать, что наблюдатель $A$ покоится, а наблюдатель $B$ движется относительно него с кажущейся скоростью 400000 км в секунду. Если наблюдатель $A$ знаком с новой механикой, то он скажет: «B обладает скоростью, которой он не может достичь, следовательно я нахожусь не в состоянии покоя, а в движении». Может показаться, что $A$ в состоянии выносить в своем состоянии абсолютные суждения. Но было бы необходимо, чтобы $A$ мог наблюдать движение $B$. Чтобы произвести такое наблюдение, $A$ и $B$ сначала сверяют свои часы, затем $B$ посылает наблюдателю $A$ телеграммы, по которым тот устанавливает последовательность точек, в которых находится $B$; рассматривая совокупность последовательных положений наблюдателя $B$, наблюдатель $A$ получает возможность судить о его движении и начертить траекторию наблюдателя $B$. Но поскольку сигналы распространяются со скоростью света, часы, которые отсчитывают кажущееся время, изменяют свой ход в каждый момент времени, и все происходит так, как если бы часы наблюдателя $B$ спешили. Движение наблюдателя $B$ кажется сильно замедленным, и его кажущаяся скорость относительно наблюдателя $A$ не превосходит того предела, которого она не должна достигать. Наблюдатель $A$ никаким способом не может установить, движется ли он или находится в состоянии абсолютного покоя.

Необходимо принять еще и третью гипотезу, еще более удивительную, еще более трудную для восприятия, еще более противоречащую нашим привычным представлениям. Эта гипотеза гласит, что любое тело, совершающее поступательное движение, претерпевает деформацию в направлении движения. Например, сфера деформируется в сплющенный эллипсоид, малая ось которого параллельна направлению движения. Если такая деформация незаметна при любом параллельном переносе, то лишь потому, что из-за своей малости она почти неощутима. Земля в своем движении по орбите деформируется примерно на $1 / 200000000$. Чтобы заметить такое тонкое явление, необходимо располагать чрезвычайно точными измерительными приборами. В нашем же случае их точность должна была бы быть бесконечной (и это отнюдь не завышенное требование!), поскольку переносимые Землей приборы сами претерпевают такое же сокращение в направлении движения. Сокращение остается незамеченным: измерительный стержень должен быть короче измеряемой длины. Можно лишь придумать те или иные способы, позволяющие сравнивать длину движущихся тел с помощью скорости света. Таковы тонкие эксперименты, поставленные Майкельсоном. Я не буду останавливаться на их подробном изложении. Скажу только, что результаты их оказались весьма необычными: каким бы странным нам это не казалось, приходится признать, что третья гипотеза полностью подтвердилась.

Таковы основы новой механики. Опираясь на изложенные выше гипотезы, можно показать, что новая механика совместима с принципом относительности.
Применим теперь новую механику к новой концепции вещества.
Для современного физика атом не является более простым элементом: он превратился в настоящую вселенную, в которой мириады планет, гравитируя, обращаются вокруг крохотных солнц. И солнца, и планеты представляют собой частицы, заряженные либо отрицательно, либо положительно. Физик называет отрицательно заряженные «планеты» электронами и строит из них всю Вселенную. Некоторые представляют себе нейтральный атом как положительно заряженную центральную массу, вокруг которой обращается большое число отрицательно заряженных электронов, суммарный электрический заряд которых равен по величине заряду центрального ядра.

Такая концепция вещества позволяет легко учесть увеличение массы тела с увеличением скорости, которое является одной из характерных особенностей новой механики. Любое тело представляет собой не только совокупность электронов, оно позволяет нам обнаруживать электроны. Заметим теперь, что изолированный электрон, перемещаясь в эфире, порождает электрический ток, т.е. электромагнитное поле. Это поле соответствует некоторому количеству энергии, локализованной не в электроне, а в эфире. Изменение скорости электрона по величине или направлению приводит к изменению поля и превращается в изменение электромагнитной энергии эфира. Согласно ньютоновской механике затраты энергии обусловлены только инерцией движущегося тела, тогда как согласно новой механике часть затрат энергии связана с тем, что можно было бы назвать инерцией эфира относительно электромагнитных сил. Инерция эфира возрастает с увеличением скорости и в пределе, когда скорость стремится к скорости света, обращается в бесконечность. Кажущаяся масса электрона возрастает со скоростью. Как показали эксперименты Кауфмана, реальная постоянная масса электрона пренебрежимо мала по сравнению с кажущейся массой, и ее можно считать равной нулю.

В новой концепции вещества постоянная масса вещества бесследно исчезает. Инерцией обладает только эфир, но отнюдь не вещество. Только эфир оказывает сопротивление движению. Можно было бы сказать так: вещества нет, есть только дыры в эфире. В том, что касается стационарных или квазистационарных движений, новая механика (в той степени приближения, которую позволяют достичь наши измерения) не отличается от ньютоновской механики. Единственное отличие состоит в том, что в новой механике масса перестает быть независимой от скорости и угла, образуемого скоростью с направлением ускоряющей силы. Если же скорость изменяется с большим ускорением, как это происходит, например, в случае очень быстрых колебаний, то генерация волн Герца представляет потерю энергии электроном, стремящимся смягчить свое движение. Таким образом, в беспроволочной телеграфии испускание волн вызвано колебаниями электронов в осциллирующем разряде.

Аналогичные колебания происходят в пламени, а также в раскаленных телах. По Лоренцу, внутри раскаленного тела циркулирует значительное количество электронов, которые, не имея возможности покинуть тело, носятся по всем направлениям и отражаются от поверхности тела. Эти электроны можно было бы сравнить с роем мушек, попавших в бокал и тщетно пытающихся выбраться за стенки своей темницы, отчаянно трепеща крылышками. Чем выше температура, тем быстрее движение электронов, тем больше взаимных столкновений и тем многочисленнее отражения от стенок. При каждом столкновении и каждом отражении испускается электромагнитная волна, и раскаленные тела позволяют нам наглядно воспринять эти волны.

Трубка Крукса делает движение электронов почти осязаемым. Электроны, испускаемые катодом, бомбардируют антикатод. Катодные лучи интенсивно «освещают» антикатод и частично отражаются, порождая электромагнитное излучение, которое многие физики отождествляют с рентгеновскими лучами.

В заключение нам остается изучить отношения новой механики с астрономией. Коль скоро понятие постоянной массы тела утрачивает силу, то что происходит с законом всемирного тяготения Ньютона? Он может выполняться только для тел, находящихся в состоянии покоя. Кроме того, необходимо принять во внимание, что тяготение распространяется не мгновенно. Следовательно, вполне обоснован вопрос о том, не усложнит ли новая механика астрономию, не позволяя получить более точное приближение, чем то, которое дает классическая небесная механика. Г-н Лоренц попытался рассмотреть этот вопрос. Исходя из закона всемирного тяготения Ньютона, который по предположению выполняется для двух наэлектризованных тел, находящихся в состоянии покоя, Лоренц вычислил электродинамическое действие токов, порождаемых этими движущимися телами. Таким способом Лоренц получил новый закон всемирного тяготения, в который как параметры входят скорости двух тел. Прежде чем приступать к анализу того, как новый закон всемирного тяготения учитывает астрономические явления, заметим, что ускорение небесных тел влечет за собой электромагнитное излучение и, следовательно, диссипацию энергии, что в свою очередь уменьшает скорость небесных тел. Следовательно, в конечном счете планеты должны упасть на Солнце. Но подобная перспектива не должна нас пугать: катастрофа может произойти только через миллионы миллиардов веков. Обратившись теперь к закону всемирного тяготения, мы легко заметим, что различие между старой и новой механикой тем заметнее, чем больше скорости планет. Следовательно, если такое различие заметно у какой-нибудь планеты, то наиболее ощутимо оно у Меркурия, так как Меркурий обладает наибольшей скоростью среди всех планет. Справедливо заключение о том, что Меркурий представляет собой еще не объясненную аномалию: движение перигелия Меркурия происходит быстрее, чем движение, вычисляемое по классической теории. Наблюдаемое ускорение на $38^{\prime \prime}$ больше. Леверрье приписал эту аномалию влиянию еще не открытой планеты, и один астроном-любитель сообщил о том, что ему якобы удалось наблюдать прохождение этой планеты по Солнцу. Никому больше наблюдать неизвестную планету не доводилось, и, к сожалению, уверенность в существовании этой планеты не имеет под собой никакой основы. Новая механика позволяет лучше учесть относительную ошибку в движении Меркурия, но и она оставляет ошибку в $32^{\prime \prime}$ между теоретической величиной и наблюдением. Таким образом, новой механике не удалось достичь должного согласия с теорией Меркурия. Если такой результат не может считаться решающим свидетельством в пользу новой механики, то в еще меньшей степени его можно считать неблагоприятным для принятия новой механики, поскольку вносимая новой механикой поправка к старой теории имеет нужный знак. Теории других планет не столь существенно изменяются под влиянием новой механики, и поправки почти полностью совпадают с теми значениями, которые дает классическая теория.

В заключение я хочу сказать, что вопреки весьма веским аргументам и выдвигаемым против них фактам, было бы преждевременно считать классическую механику полностью отвергнутой. Как бы то ни было, она остается механикой скоростей, очень малых по сравнению со скоростью света, и, следовательно, механикой нашей практической жизни и нашей земной техники. И хотя за несколько последних лет соперница классической механики одерживает одну победу за другой, я хотел бы обратить ваше внимание на некий педагогический «подводный камень», таящий немалую опасность, которой не избежали некоторые почтенные ученые мужи, особенно во Франции. Эти мэтры не нашли ничего лучше, как, преподавая своим воспитанникам элементарную механику, обучать их новой механике, в которой понятия массы и времени имеют совсем иной смысл, чем в классической механике, которая по их мнению устарела, и ее необходимо заменить новой механикой. С высоты новой механики они считают классическую механику пережитком прошлого, изменяют учебные программы и внушают своим ученикам презрительное отношение к классической механике. Однако я глубоко убежден, что именно презираемая этими мэтрами классическая механика остается необходимой и поныне, и что, не зная ее, невозможно глубоко понять новую механику.