Третье положение - скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах координат. Это допущение понималось Эйнштейном как постоянство скорости света.
Отметим, что в механике скорость - одна из основных характеристик движения материальной точки, а скорость распространения света в вакууме - одна из основных физических констант:
с = 299 792458 ± 1,2 м/с
Эйнштейн пришёл к выводу, что факт движения системы с некоторой скоростью влияет на её размеры, скорость течения времени и массу и заявил, что он получил связь между энергией и массой тела. В действительности же эта связь была получена Пуанкаре (подробнее об этом говорится ниже).
Отсюда возник так называемый парадокс «близнецов»: космонавт, который пролетел на корабле год (по часам корабля) со скоростью, близкой к скорости света, возвратившись на Землю, встретит брата-близнеца, постаревшего почти на сорок лет.
Третье допущение есть обобщение результатов опыта Майкельсона (1881 года), из которого следует, что скорость света одинакова в разных направлениях и не зависит от факта движения Земли.
В основе четвёртого и пятого допущения лежит «привязка» к скорости света.
Общая теория относительности распространяла специальную теорию относительности на ускоренные движения, для чего нужно было показать, что за счёт тяготения могут быть отнесены не только динамические эффекты движения, но и оптические явления, делала вывод о наличии у света гравитационной массы.
Эйнштейн отождествлял тяготение с искривлением пространства-времени. Идея гравитационной массы света и соответственного искривления светового луча под действием тяжёлого тела - в его гравитационном поле давало новую гипотезу о Вселенной.
В основу общей теории относительности Эйнштейн положил следующие допущения:
1) Гравитационное поле моделируется искривленным пространством бесконечно малого объёма, и соответствующее ускорение системы отсчёта проявляется в том, что локально гравитационное поле может быть устранено преобразованием координат.
2) Уравнения гравитационного и материальных полей инвариантны (независимы) относительно произвольных координат.
3) Потенциалы гравитационного поля, представляющие собой геометрические характеристики пространства-времени удовлетворяют уравнениям Эйнштейна, которые на самом деле должны называться уравнениями Гильберта (были выведены Гильбертом в 1915 году).Здесь следует отметить, что Эйнштейн в своём первом сообщении об уравнениях гравитационного поля сказал, что приведённые им соотношения получены «из общих соображений»-, не упомянув об авторстве Гильберта.
Гильберт по своей наивности незадолго до этого сообщил результаты своих математических выкладок Эйнштейну после настойчивых просьб последнего. Когда же он понял, с кем имеет дело, было уже поздно -уравнения Гильберта, вывод которых представляет серьёзное математическое достижение, стали именоваться уравнениями Эйнштейна.
4) Скорость распространения гравитационных волн (гравитации) равна скорости света.
5) Пространство немыслимо без эфира.
Эйнштейн писал (1924 год): «...Мы не можем а теоретической физике обойтись без эфира, т.е. континуума, наделённого физическими свойствами...»
Таким образом, последнее допущение является опровержением ранее сделанного Эйнштейном допущения (в специальной теории относительности) об отсутствии эфира.
Двойственной, по словам Б.Г.Кузнецова, была оценка теории относительности при жизни Эйнштейна. С одной стороны, «...началась прямая травля теории относительности, главным образом в Германии», а с другой стороны, «...вслед за Махом Адлер выступил против теории относительности и в тюрьме написал работу, которая, по его мнению, неопровержимо доказывала ложность взглядов Эйнштейна. Суд назначил экспертизу, которая должна была определить, не свидетельствует ли эта работа об умственном расстройстве подсудимого» (выделено мной - В.Б.). И дальше - «...нападки на Эйнштейна и на теорию относительности стали частью большого заговора против демократии, мира и прогресса»,
Это похоже на старую присказку: «Запомни, изменяя мне, ты изменяешь всей стране!».
Тем более, что по вопросу «травли» теории относительности в Германии есть и другое мнение: в то время Эйнштейн и Минковский усиленно превозносились немецкой школой физиков в качестве единственных создателей теории относительности.
По поводу же незыблемости физических принципов теории относительности в варианте Эйнштейна можно привести слова Д.Д.Томсона: «Очарование физики в том и состоит, что о ней нет жёстких и твёрдых границ, что каждое открытие не является пределом, а только аллеей, ведущей в страну, ещё не исследованную, и сколько бы ни существовала наука, всегда будет изобилие нерешённых проблем...»
Мировой эфир, или физический вакуум
Изучение закономерностей распространения света привело физику к признанию существования мирового эфира, или в новой терминологии, физического вакуума.
Понятие «эфир» возникло ещё во времена древних греков: по их мифологии - это самый верхний, чистый и прозрачный слой воздуха местопребывание богов. Аристотель (ученик Платона) в дополнение к четырём стихиям - огонь, вода, воздух, земля - ввёл пятую (сущность всех вещей) - эфир.
Так в физику вошло понятие «мировой эфир» - универсальной среды, заполняющей всё пространство, в том числе и промежутки между атомами и молекулами в телах.
Лукреций (древнеримский философ, автор сочинения «О природе вещей», излагающего идеи Демокрита и Эпикура) считал, что эфир - материя, состоящая из особенно лёгких и подвижных атомов.
Современник Ньютона - Гюйгенс, говоря о природе света, считал, что световое возбуждение следует рассматривать как упругие импульсы, распространяющиеся в эфире, заполняющем всё пространство, а огромная скорость распространения света обусловлена упругостью и плотностью эфира и не предполагает быстрых перемещений частиц эфира. Во времена Гюйгенса-Ньютона волновая тория света была лишь схематично намечена.
Эйлер и Ломоносов отстаивали и развивали представление о свете, как о волнообразных колебаниях эфира. Ломоносов пытался уточнить и углубить понятие эфира, рассматривая различные возможные типы движения эфира - «текущее, коловратное и зыблющееся. В 1756 году он писал: «Так как эти явления (электричество) имеют место в пространстве, лишённом воздуха, а свет и огонь происходят в пустоте и зависят от эфира, то кажется правдоподобным, что эта электрическая материя тождественна с эфиром». И далее: «Чтобы это выяснить, необходимо изучить природу эфира; если она вполне пригодна для объяснения электрических явлений, то будет достаточно большая вероятность, что они происходят от движения эфира. Наконец, если не найдётся никакой другой материи, то достовернейшая причина электричества будет движущийся эфир».
Впоследствии то, что световые волны поперечны, то есть направления колебаний в них перпендикулярны к направлению распространения, что возможно только в твёрдом теле, заставило приписать эфиру свойства упругого твёрдого тела.
Максвелл на основе опытов Герца сформулировал заключение, что свет есть электромагнитное явление. В представлении Лоренца (конец девятнадцатого века) эфир есть безграничная неподвижная среда, единственной характеристикой которой является лишь определённая скорость распространения в ней электромагнитных возмущений и в частности света.
Это представление об эфире как о неподвижной среде, которая могла, следовательно, быть избранной в качестве системы отсчёта, позволяла таким образом выделить абсолютное движение.
Исходя из признания существования эфира, Лоренцем были получены его преобразования, использованные Эйнштейном в специальной теории относительности с отказом от признания факта существования эфира.
О взглядах Пуанкаре у академика А.А.Логунова сказано так: «Интересно отметить, что хотя выдвинутый Пуанкаре постулат относительности предполагает полную невозможность определения движения материи относительно эфира, само понятие эфира им не отбрасывается». И далее: «В современной теоретической физике понятие эфира уступило понятию физического вакуума - основного состояния, в котором неизбежно присутствуют квантовые флуктуации - нулевые колебания квантовых полей» (выделено мной — В.Б.).
Проблеме эфира уделял большое внимание и великий русский учёный Д.И.Менделеев, который, в частности, писал: «Для многих учёных эфир содержит эту первичную материю в несложившемся виде, т.е. не в форме элементарных химических атомов и образуемых ими частиц, молекул и веществ, а в виде составного начала, из которого сложились сами химические атомы» («Основы химии», Л., «Наука», 1934).
