§ 6. Некоторые замечания о теории относительности
В динамике наиболее важным следствием специальной теории относительности явился вывод о зависимости массы от скорости (т. II, § 77 и т. III, § 79). Этот вывод оказался в согласии с уже имевшимися ранее экспериментальными данными. Зависимость массы от скорости становится существенной только при скоростях движения тел, близких к скорости света.
Выводом теории относительности, весьма важным для развития физики, явилось требование инвариантности (неизменяемости) формы истинных законов природы при переходе от одной инерциальной системы к другой. Как уравнения Ньютона не изменяют своего вида при галилеевых преобразованиях координат, так все уравнения специальной теории относительности сохраняют свой вид при лорентцевых преобразованиях координат. Исходя из этого требования, и были получены уравнения динамики для быстрых движений. В связи с выводами теории относительности был установлен
закон пропорциональности массы и энергии, который служит основой для атомной энергетики (гл. XI и § 113).
Наряду с безусловно положительными результатами, принесенными теорией относительности в физику, имеются попытки иска зить физическое содержание этой теории с целью «обоснования» чисто идеалистических, махистских воззрений. Относительность длины тела и промежутка времени при инерциальных движениях подменяют истолкованием этих величин как субъективных понятий. На этом основании физики-махисты отрицают объективный характер законов природы.
В 1916 г. и последующих годах Эйнштейн разработал новую теорию, названную им общей теорией относительности. Название это выбрано неудачно. «Общая теория относительности» является, в сущности, теорией тяготения. В этой теории по-новому ставится вопрос о пространстве, тяготении и инерции. В соответствии с идеями Н. И. Лобачевского утверждается, что геометрические свойства реального пространства не вполне точно соответствуют свойствам пространства, которое изучается геометрией Евклида. Геометрические свойства пространства зависят от масс, распределенных в нем. Всемирное тяготение трактуется как следствие влияния масс на свойства пространства.
В оптике общая теория относительности предсказала ряд новых явлений. Сюда относятся преломление светового луча в вакууме вблизи больших космических тел и уменьшение частоты электромагнитного излучения, испускаемого атомами Солнца и звезд (гл. XI, § 83, 84). Эффекты эти незначительны по величине, тем не менее, имеются астрономические данные, которые подтверждают их существование. При наблюдении звезд, видимых при полных солнечных затмениях, около солнечного диска замечается релятивистское отклонение лучей света от прямолинейности, вызываемое оптической неоднородностью вакуума вокруг Солнца. Спектральные линии излучения Солнца при сопоставлении их со спектром тех же веществ на Земле оказываются несколько смещенными в сторону меньших частот (релятивистское красное смещение).
В разделах физики, которые в настоящее время объединены теорией относительности, исследуются явления, которые сопутствуют движениям, происходящим со скоростями, близкими к скорости света (область специальной теории относительности), а также явления, которые обнаруживаются при больших величинах потенциала тяготения (область общей теории относительности). Выводы теории относительности об этих явлениях подтверждены экспериментами и наблюдениями. Тем не менее не прекращаются дискуссии о принципиальных основах теории относительности. Общепринятая сейчас трактовка теории относительности нередко приводила и сейчас приводит многих физиков к философскому релятивизму, сокрушительная критика которого была дана В. И. Лениным.
