 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
137
не захватывая его. Это предположение, по сути, отождествляет эфир с абсолютной системой отсчета и
приводит к отказу от принципа относительности Галилея — ведь в системе координат, связанной с
эфирным морем, законы природы отличаются от законов во всех других системах.
Пусть система XYO (см. рис. 2) жестко связана с эфиром, а система X'Y'O' движется по отношению к
ней, а значит, и по отношению к неподвижному эфиру, со скоростью V. В таком случае:
для наблюдателя в системе XYO скорость света всегда постоянна и равна с.
для наблюдателя в системе X'Y'O' скорость света должна зависеть от скорости движения самой
системы и быть равной V = с± V, где V — скорость света для наблюдателя в системе X'Y'O'.
Таким образом, только в одной системе координат, связанной с неподвижным эфирным морем,
скорость света была бы одинакова во всех направлениях. В любой другой системе, движущейся
относительно эфирного моря, она зависела бы от направления, в котором производилось измерение.
Следовательно, для того чтобы проверить вторую гипотезу, необходимо измерить скорость света в
двух противоположных направлениях. С этой целью можно воспользоваться движением Земли вокруг
Солнца: тогда скорость света в направлении движения Земли будет отличаться от скорости света в
противоположном направлении.
Очевидно, что если Земля не увлекает при своем движении окружающий эфир, то в одном случае
эта скорость равна:
а в другом случае:
где v — скорость Земли. Таким образом, разница в скорости света в первом и втором случаях имеет
первый порядок малости относительно
v/c. Однако для проведения такого опыта нужно уметь
измерять время, необходимое для прохождения светом известного расстояния в направлении
движения Земли. Но не ясно, как эта задача может быть экспериментально разрешима.
Реальный эксперимент по определению скорости света на Земле возможен тогда, когда скорость
света определяется по времени, котopoe требуется для прохождения светом расстояния в прямом и
обратном направлениях. В частности, существует экспериментальная возможность сравнения времени
прохождения светом определенного расстояния S туда и обратно — первый раз вдоль движения
Земли, а второй раз, в направлении, перпендикулярном этому движению. Но при этом разница во
времени в первом и втором случаях является величиной второго порядка относительно v/c, т.е. ~ v²/с².
Но v²/с² чрезвычайно мало
? 10
-8
, и потому эксперимент должен быть исключительно точным. Такой
эксперимент в 1887 г. был проведен А. Майкельсоном. Результаты этого эксперимента достоверно
свидетельствовали, что на скорость света не влияет движение Земли, а следовательно, о
несостоятельности второго допущения.
Для того чтобы «спасти» его, Дж. Фитцджеральд и независимо от него Г.А. Лоренц высказали в
1892 г. оригинальную гипотезу, согласно которой отрицательный результат опыта Майкельсона может
быть объяснен тем, что размеры каждого движущегося в эфире тела при движении в эфире
уменьшаются в направлении движения относительно эфира в 1/(1 –
v²/c²)¹/2 раз. Эта гипотеза чисто
формально объясняла отрицательный результат опыта Майкельсона, не давая никаких разумных
теоретических объяснений причин изменения размеров тел. Более того, из этой гипотезы следовало,
что вообще отсутствуют какие-либо средства, позволяющие решить вопрос о том, движется ли тело
относительно эфира или покоится.
Впоследствии было показано, что для последовательного проведения «гипотезы сокращения»
необходимо также допустить, что в системе, движущейся равномерно в неподвижном эфирном море,
необходима и новая мера времени, а допущение о неувлекаемом эфире будет соответствовать опыту и
принципу относительности, если вместо преобразований Галилея ввести новую формальную систему
преобразований, которая получила название «преобразования Лоренца»:
Заметим, что при скоростях системы, существенно меньших скорости света (т.е. v « с), отношение