Б Кузнецов - Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

Вернемся теперь к физической идее Маха, к представлению о силах инерции, обязанных своим возникновением не ускорению относительно пространства, а действию всей совокупности образующих Вселенную тел. Здесь нам придется вспомнить о роли полевой концепции в генезисе и логической структуре теории относительности, т.е. о содержании предыдущей главы. Но и собственно философская позиция Эйнштейна, то, о чем говорилось в настоящей главе, связано с эволюцией взглядов Эйнштейна на принцип Маха.

Об этом принципе уже говорилось и в начале книги, и совсем недавно при общей характеристике отношения Эйнштейна к идеям Маха. Теперь об этом надо сказать подробнее [15].

Принцип Маха можно высказать в такой форме: поскольку взаимные смещения звезд происходят с очень малой скоростью, не сопоставимой со скоростью распространения взаимодействий, можно рассматривать совокупность звезд как звездный газ, относить инерционное движение к системе отсчета, в которой этот газ неподвижен, и считать действие этого газа причиной сил инерции.

Мах отказался от понятия абсолютного пространства. Пример Ньютона - во вращающемся ведре вода под влиянием центробежных сил поднимается к краям, в неподвижном ведре она не испытывает воздействия этих

15 Дальнейшие страницы (до конца главы) представляют собой сокращенное изложение статьи "Эйнштейн и принцип Маха", напечатанной в "Эйнштейновском сборнике" в "Organon" (по-французски) и вошедшей во второе издание "Этюдов об Эйнштейне" (М., 1970, с. 451-495).

505

сил - Мах объясняет исходя из относительности всякого движения. "Опыт Ньютона с вращающимся сосудом и оказывает то, что относительное вращение воды по отношению к стенкам сосуда не пробуждает заметных центробежных сил, но что эти последние пробуждаются относительным вращением по отношению к массе Земли и остальным небесным телам" [16].

Инерция, продолжает Мах, отнесена к неподвижным звездам, вообще к совокупности тел, образующих мир: "Если мы говорим, что тело сохраняет свое направление и скорость в пространстве, то в этом заключается только краткое указание на то, что принимается во внимание весь мир" [17]. Эта фраза должна быть интерпретирована как переход от совокупности дискретных тел, образующих Вселенную, к натянутому на эти тела пространству, к системе отсчета, в которой неподвижен звездный газ.

16 Мах Э. Механика. Историко критический очерк ее развития. СПб., 1909, с. 194.

17 Там же.

Какая позиция по отношению к принципу Маха вытекала из наиболее общих идей Эйнштейна?

Эйнштейн называл программой Ньютона классический идеал науки - такое каузальное описание мира, в котором все объясняется взаимодействием тел, в свою очередь зависящим от их положения, от пространственного распределения масс и от их скоростей. Чтобы выполнить эту программу (ей противоречило абсолютное пространство как причина сил инерции), нужно было отказаться от основ ньютоновой механики. Общая теория относительности казалась выполнением программы Ньютона, но впоследствии выяснилось, что она не укладывается в эти рамки и это связано с ее полевым характером. Обобщение классической теории поля Эйнштейн называл программой Максвелла. Программа Ньютона и программа Максвелла оказались несогласуемыми без ряда совершенно новых понятий, которые позволили явственно продемонстрировать несовместимость принципа Маха и последовательного обобщения полевой концепции.

В пределах программы Ньютона разграничение понятий тождественности физической ситуации и ковариантности физических закономерностей теряет значение. С точки зрения этой программы во Вселенной существует в

506

каждый момент некоторая конфигурация качественно неизменных, неисчезающих, тождественных себе тел и любой процесс, в том числе любой эксперимент, меняет эту конфигурацию. Изменяются некоторые расстояния между телами, и это в последнем счете единственный реальный процесс в природе. При переходе от одной системы отсчета к другой этот процесс не меняется. Никаких других реальных процессов, помимо изменения относительных положений тел, не может быть; если не изменилась конфигурация тел, значит, вообще ничего не произошло. Поэтому и ковариантность закономерностей, обнаруживаемых в двух ситуациях, становится тривиальной: двух ситуаций нет, существует лишь одна, тождественная себе ситуация.

Иначе складывается дело в рамках программы Максвелла. Возникновение тяготения в системе, которой мы приписали неподвижность, можно сравнить с появлением магнитного поля, когда мы представляем электрическое поле в качестве движущегося, или с появлением электрического поля при переходе к системе, в которой движется магнитное поле. В 1914 г. в статье "Формальные основы общей теории относительности" Эйнштейн говорил об эквивалентности гравитационных сил в неподвижной системе К и сил инерции в движущейся с ускорением, например вращающейся системе К', и затем преобразовывал системы отсчета так, чтобы неподвижной считалась система К'. Поскольку эффекты тяготения и инерции одни и те же, мы не получим каких-либо новых явлений, но получим иное объяснение ускорений, которые ранее объяснялись центробежными силами.