пролетающего над ним самолета и т.д., или пассажир, который движется по
вагону мчащегося поезда с одной и той же скоростью относительно вагона и
относительно Земли.
Это - иллюстрация того важнейшего утверждения, которое положено в
основу специальной теории относительности. Движение света принципиально
отличается от движения всех других тел, скорость которых меньше скорости
света. Скорость этих тел всегда складывается с другими скоростями. В этом
смысле скорости относительны: их величина зависит от точки зрения. А
скорость света не складывается с другими скоростями, она абсолютна, всегда
одна и та же, и, говоря о ней, нам не нужно указывать систему отсчета.
Абсолютность скорости света не противоречит принципу относительности и
полностью совместима с ним. Постоянство этой скорости - закон природы, а
поэтому - именно в соответствии с принципом относительности - он справедлив
во всех инерциальных системах отсчета.
Скорость света - это верхний предел для скорости перемещения любых
тел в природы, для скорости распространения любых волн, любых сигналов. Она
максимальна - это абсолютный рекорд скорости. “Для всех физических
процессов скорость света обладает свойством бесконечной скорости. Для того
чтобы сообщит телу скорость, равную скорости света, требуется бесконечное
количество энергии, и именно поэтому физически невозможно, чтобы какое-
нибудь тело достигло этой скорости. Этот результат был подтвержден
измерениями, которые проводились над электронами. Кинетическая энергия
точечной массы растет быстрее, нежели квадрат ее скорости, и становится
бесконечной для скорости, равной скорости света”[4]. Поэтому часто говорят,
что скорость света - предельная скорость передачи информации. И предельная
скорость любых физических взаимодействий, да и вообще всех мыслимых
взаимодействий в мире.
Со скорость света тесно связано решение проблемы одновременности,
которая тоже оказывается относительной, то есть зависящей от точки зрения.
В классической механике, которая считала время абсолютным, абсолютной
является и одновременность. В теории относительности Эйнштейна вопрос о
свойствах и структуре эфира трансформируется в вопрос о реальности самого
эфира. Отрицательные результаты многих экспериментов по
обнаружению эфира нашли естественное объяснение в теории
относительности - эфир не существует. Отрицание существования эфира и
принятие постулата о постоянстве и предельности скорости света легли в
основу теории относительности, которая выступает как синтез механики и
электродинамики.
Принцип относительности и принцип постоянства скорости света
позволили Эйнштейну перейти от теории Максвелла для покоящихся тел к
непротиворечивой электродинамике движущихся тел. Далее Эйнштейн
рассматривает относительность длин и промежутков времени, что приводит его
к выводу о том, что понятие одновременности лишено смысла: "Два события,
одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не
воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся
относительно данной".
Коренным отличием специальной теории относительности от
предшествующих теорий является признание пространства и времени в качестве
внутренних элементов движения материи, структура которых зависит от
природы самого движения, является его функцией. В подходе Эйнштейна
пространству и времени придаются новые свойства: относительность длины и
временного промежутка, равноправность пространства и времени.
В 1907-1908 гг. Герман Миньковский (1864 - 1908) придал теории
относительности весьма стройную и важную для последующего обобщения
геометрическую форму. В статье "Принцип относительности" (1907) и в
докладе "Пространство и время" (1908) теория Эйнштейна была сформулирована
в виде учения об инвариантах четырехмерной евклидовой геометрии. У нас
нет сейчас ни возможности, ни необходимости давать сколько-нибудь строгое
определение инварианта и присоединить что-нибудь новое к тому, что уже
было о нем сказано. Понятие многомерного пространства, в частности
четырехмерного пространства, также не требует здесь строгого определения;
можно ограничиться самыми краткими пояснениями. Если перейти к иной
системе отсчета, координаты каждой точки изменятся, но расстояние между
точками при таком координатном преобразовании не изменятся.
Инвариантность расстояний при координатных преобразованиях может быть
показана не только в геометрии на плоскости, но и в трехмерной геометрии.
При движении геометрической фигуры в пространстве координаты точек
меняются, а расстояния между ними остаются неизменными. Как уже было
сказано, существование инвариантов координатных преобразований можно
назвать равноправностью систем отсчета, равноценностью точек, в каждой
можно поместить начало координатной системы, причем переход от одной
системы к другой не сказывается на расстояниях между точками. Подобная
равноценность точек пространства называется его однородностью. В
сохранении формы тел и соблюдении неизменных законов их взаимодействия
при преобразованиях выражается однородность пространства. Однако при
очень больших скоростях, близких к скорости света, становится очень
существенной зависимость расстояния между точками от движения системы
отсчета. Если одна система отсчета движется по отношению к другой, то
длина стержня, покоящегося в одной системе, окажется уменьшенной при
измерении ее в другой системе. В теории Эйнштейна пространственные