Владмир Бояринцев - АнтиЭйнштейн. Главный миф XX века

• Название: АнтиЭйнштейн. Главный миф XX века
• Автор: Владмир Бояринцев
• Издательство: Яуза
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2005
• ISBN: 5-87849-181-8

Соответствует ли всемирная слава Эйнштейна его реальным научным заслугам? Или это дутая фигура, «раскрученная» СМИ? Можно ли считать Эйнштейна автором теории относительности? Или он «приватизировал» ее у классиков релятивизма Лоренца и Пуанкаре? Существует ли негласное табу на критику Эйнштейна? Почему замалчиваются любые попытки критически переосмыслить его наследие? Как из неуспевающего школяра и более чем посредственного студента удалось сотворить Гения всех времен и одного народа?

Как создавался один из главных мифов XX века? На все эти вопросы отвечает новая книга доктора физико-математических наук В.И.Бояринцева.

---

Его рассеянность и отрешенность от житейских проблем были легендарными. Вследствие беспримерной щедрости он приписывал другим открытия, которые сделал сам. Его репутация в среде математиков была высочайшей. Над решенной им проблемой трех тел бились самые выдающиеся математики. Предложенное решение позволило сделать далеко идущие выводы и открыть новые разделы анализа, такие как, например, стохатизацию в динамических системах. Он показал, не прибегая к помощи вычислительных машин, что траектории динамических систем могут иметь беспорядочное поведение в зависимости от начальных условий, что называется сейчас чувствительностью к начальным условиям в теории хаоса. Он показал, что точки пересечения траекторий с секущей плоскостью образуют разрывное множество, плотность которого в заданной области может быть описана в терминах теории вероятности. Тем самым он установил связь между детерминизмом и случайностью. Ему также принадлежит концепция аттракторов и фрактальных кривых, основанная на представлении о предельных циклах.

Пуанкаре был экстраординарной математической фигурой, подобные встречаются два или три раза в столетие. Итак, в 1899 году Пуанкаре, профессор математической физики в Сорбонне, занимается математическим описанием наблюдаемых в физике явлений. В этом качестве он внимательно следил за проблемами, возникшими в физике после опытов Майкельсона. Он сразу обратил внимание на предложенную Лоренцем теорию локального времени и сокращение размеров движущихся в эфире тел. В своем курсе «Электричество и оптика» Пуанкаре пишет: «Это странное свойство производит впечатление фокуса, разыгранного природой для того, чтобы было невозможно определить движение Земли посредством оптических экспериментов. Такое положение дел не может меня удовлетворить. Я полагаю весьма правдоподобным, что оптические явления могут зависеть только от относительных движений присутствующих материальных тел».

Тем самым в трех фразах Пуанкаре исключил эфир.

В следующем, 1900 году, в статье «Теория Лоренца и принцип противодействия» он дал физическую интерпретацию лоренцева локального времени: это время подвижных наблюдателей, которые настроили свои часы с помощью оптических сигналов, игнорируя собственное движение. Он там также замечает; «Если аппарат массы 1 кг посылает в некотором направлении со скоростью света энергию в 3 мегаджоуля, то скорость противодействия будет 1 см/сек».

Это означает, что лучевая энергия обладает свойством инерции, так же, как любое материальное тело, для которого коэффициентом инерции является его масса. Эта эквивалентная масса электромагнитной энергии Е равна Е/с2, формула, которую он явно выписывает, что влечет за собой Е=mс2. Имеет место эквивалентность между массой и энергией в случае электромагнитного излучения.

Макс Планк обобщит эту формулу на случай тела, которое поглощает и теряет энергию, и произведет доказательство в 1907 году, опираясь на электромагнитное количество движения Пуанкаре.

Гендрик Лоренц, лауреат Нобелевской премии по физике 1902 года:

Я не установил принципа относительности, как строго и универсально справедливого. Пуанкаре, напротив, получил полную инвариантность и сформулировал принцип относительности - понятие, которое он же первым и использовал. В 1902 году Пуанкаре публикует работу «Наука и гипотеза», которая имела большой резонанс в научном сообществе. Он, в частности, писал: «Не существует абсолютного пространства, и мы воспринимаем только относительные движения. Не существует абсолютного времени: утверждение, что два промежутка времени равны друг другу, само по себе не имеет никакого смысла. Оно может обрести смысл только при определенных дополнительных условиях. У нас нет непосредственной интуиции одновременности двух событий, происходящих в двух разных театрах. Мы могли бы что-либо утверждать о содержании фактов механического порядка, только отнеся их к какой-либо неевклидовой геометрии».

В этих высказываниях нетрудно увидеть ряд положений, которые типичны для современной релятивистской физики. Лоренц, впрочем, читал эту работу Пуанкаре, он был в курсе тех критических замечаний, которые высказывал Пуанкаре еще в 1899 году. Лоренц получил в 1902 году Нобелевскую премию по физике, вторую в истории науки (первую получил Рентген), что делало его весьма авторитетным. Строгий ученый, он принимал в расчет критику Пуанкаре, как сам об этом пишет в мае 1904 года, и предлагает новые уравнения. Однако он не может расстаться с идеей неподвижного эфира.

В сентябре 1904 года Пуанкаре приглашают в Соединенные Штаты прочитать лекцию в городе Сент-Луисе (штат Миссури). Он должен рассказать о состоянии науки и о будущем математической физики. Ученый начал выступление с того, что рассказал о роли, которую выпало играть в современной ему науке великим принципам, таким как закон сохранения энергии, второе начало термодинамики, равенство действия противодействию, закон сохранения массы, принцип наименьшего действия. К ним он затем добавляет радикальное нововведение: «Принцип относительности, в соответствии с которым законы физики должны быть одинаковыми как для неподвижного наблюдателя, так и для наблюдателя, вовлеченного в равномерное движение, так что мы не имеем и не можем иметь никакого способа узнать, находимся мы или нет в подобном движении».

Впервые он обнародовал принцип относительности, касающийся не только механики, но и электромагнетизма. Пуанкаре закончил лекцию словами: «Возможно, нам предстоит построить механику, контуры которой уже начинают проясняться и где возрастающая от скорости масса сделает скорость света непреодолимым барьером».

Из публикации Лоренца 1904 года, с которой Пуанкаре познакомился до этой лекции, он извлек главное, что оправдывает и обосновывает принцип относительности. Он публикует резюме своих исследований в «Заметках Академии наук» от 5 июня 1905 года, где есть следующая фраза: «Самое главное, что было установлено Лоренцем, это то, что уравнения электромагнитного поля не изменяются под действием преобразований, которым я даю название преобразований Лоренца».

На самом деле это именно Пуанкаре принадлежит доказательство инвариантности уравнений Максвелла, как позже честно признал сам Лоренц: «Это были мои рассуждения, опубликованные в мае 1904 года, которые подвигнули Пуанкаре написать свою статью, в которой он приписывает мое имя преобразованиям, из которых я не смог извлечь всей пользы. Позже я смог увидеть в статье Пуанкаре, что мог добиться больших упрощений.

Не заметив их, не смог установить принцип относительности как строго и универсально справедливый. Пуанкаре, напротив, установил совершенную инвариантность и сформулировал постулат относительности. Именно этот термин он первым и употребил».

Главный момент, согласно Пуанкаре

В докладе, опубликованном в «Заметках Академии наук» 5 июня 1905 года, Пуанкаре комментирует группу преобразований, найденную им при анализе уравнений Лоренца. Он подчеркивает, что главным моментом, оказавшимся в основе принципа относительности, является инвариантность уравнений электромагнитного поля.

Действительно, Лоренц предложил двухступенчатую замену переменных, связывающую координаты события {x',y',z',t'} в одном инерциальном репере с координатами этого же события {х' ( у', z', t'} в другом инерциальном репере, движущемся по отношению к первому. В то время как Пуанкаре связал координаты {x,y,z,t} с координатами {х.., у.., z.., t…} единым преобразованием. Это преобразование симметрично и обратимо: никакой репер не имеет привилегированного характера, и в этом суть релятивизма. Немедленное следствие: постоянство скорости света.

Именно этому преобразованию он дал имя Лоренца, ставшее классическим. В заметке 5 июня Пуанкаре писал: «Множество всех этих преобразований вместе со всеми поворотами пространства должно обладать групповыми свойствами для того, чтобы удовлетворять принципу относительности» .

Термин «преобразование» имеет специальное употребление в теории групп преобразований в геометрии после работ Феликса Клейна 1872 года. С теорией групп в то время были знакомы лишь несколько математиков самого высокого уровня и некоторые кристаллографы. Поэтому этой теорией воспользовался Пуанкаре, который ею владел, а не Лоренц. Последствия того открытия, что в основе релятивизма лежит специальная группа, были весьма значительными, так как из этого следовало, что x2+y2+z2-c2t2 является инвариантом этой группы, преобразования которой в пространстве четырех измерений х, у, z, ict являются вращениями. Эта группа, которой Пуанкаре дал название группа Лоренца и которую современные физики именуют группа Пуанкаре, является основой специальной теории относительности.