Фок В.А.

Теория Эйнштейна и физическая относительность. Изд. стереотип.

Оглавление

Введение

Темой нашей книги является вопрос об относительности движения -- вопрос, весьма близкий к тому, который поставлен в приведенном выше полушутливом стихотворении Пушкина. Вокруг этого вопроса столетиями велись споры, достигавшие временами большой остроты. В первых строках своего стихотворения Пушкин имел в виду спор древнегреческих философов Зенона и Диогена, а "другой пример" спора есть, очевидно, спор между сторонниками геоцентрической и гелиоцентрической системы мира (сторонниками учений Птоломея и Коперника). Не напрасно упомянут и Галилей, выдвинувший свой принцип относительности и тем самым поставивший весь вопрос по-новому. В XX в., с появлением теории относительности Эйнштейна, старый спор вновь обострился и продолжается до сих пор.

Очень часто бывает, что спорящие стороны не могут прийти к общему мнению потому, что смешивают разные понятия и обозначают их одним термином. Поэтому для выяснения вопроса необходимо прежде всего проанализировать и уточнить основные понятия, о которых идет речь, и тем самым избежать их смешения. Если и тогда останутся разные мнения, то это будут уже расхождения по существу дела. В случае же теории относительности, где "существо дела" формулировано в виде уравнений, признаваемых всеми физиками, можно надеяться, что выяснение и уточнение основных понятий приведет в конце концов к единому пониманию теории.

Предметом нашего анализа является понятие относительности. Существует относительность движения в смысле свободы выбора системы отсчета; она проявляется, в частности, в возможности пользоваться, для формального описания движения Солнца и планет, как системой Птоломея, так и системой Коперника. Поэтому свободу выбора системы отсчета можно назвать принципом относительности Птоломея--Коперника. С другой стороны, существует относительность движения в смысле Галилея, которая проявляется в том, что в двух инерциальных системах отсчета (например, в двух кораблях), движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, все физические процессы протекают одинаковым образом. Эту относительность можно назвать принципом относительности Галилея, или, если иметь в виду дальнейшие обобщения, принципом относительности Галилея--Лоренца.

Первый вопрос, который нам предстоит разобрать, состоит в следующем. Является ли принцип относительности Птоломея--Коперника тем же самым, что и принцип относительности Галилея--Лоренца? На этот вопрос мы даем отрицательный ответ. Далее необходимо проследить, как отображается тот и другой принцип в современной теории относительности Эйнштейна; для этого необходимо дать уточненную физическую и математическую формулировку обоих принципов, что возможно на основе понятия физической адаптации. Наконец, необходимо решить вопрос о правильном толковании теории тяготения Эйнштейна. Теория эта обычно называется общей теорией относительности; такое название было дано ей Эйнштейном, который видел в ней в первую очередь обобщение понятия относительности движения. Нам надлежит рассмотреть, действительно ли это понятие подвергается в ней обобщению, или же в ней обобщаются другие понятия, выходящие за рамки относительности.

Чтобы правильно ответить на эти вопросы, нужно помнить, что каждая физическая теория, будучи отражением законов природы, имеет и относительную и абсолютную сторону. Отсюда возникает еще одна задача, а именно: необходимость вскрыть и осветить достаточно подробно абсолютные (не зависящие от наблюдателя) соотношения и понятия как в теории относительности, так и в теории тяготения.

Об авторе

Выдающийся отечественный ученый, классик теоретической физики XX века. Академик АН СССР. Родился в Петербурге. В 1922 г. окончил Петроградский университет. В разные годы работал в Государственном оптическом институте, в Физическом институте АН СССР, в Институте физических проблем АН СССР. С 1932 г. профессор Ленинградского государственного университета и член-корреспондент АН СССР, с 1939 г. -- академик. Член ряда академий наук и научных обществ. Удостоен многих национальных и международных наград. Лауреат Государственной премии СССР (1946) и Ленинской премии (1960).

Основные научные достижения В. А. Фока получены в области квантовой механики, квантовой теории поля, теории многоэлектронных систем, статистической физики, распространения радиоволн, теории дифракции, математической физики, теории гравитации, теории относительности и др. В 1926 г. он дал скалярное релятивистское обобщение уравнения Шредингера (получившее название уравнения Клейна-Гордона-Фока); в 1927 г. решил задачу о тепловом пробое диэлектриков; в 1930 г. рассмотрел уравнение самосогласованного поля в квантовой теории многоэлектронных систем с учетом принципа Паули и разработал приближенный метод его описания и расчета (метод Хартри-Фока). Ему принадлежит вывод приближенных уравнений движения системы тел в рамках теории тяготения А. Эйнштейна. Выполнен ряд фундаментальных исследований по теории распространения радиоволн и по методологическим вопросам квантовой механики и теории относительности. Среди его работ: "Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн" (2-е изд. URSS, 2007), "Работы по квантовой теории поля" (2-е изд. URSS, 2007), "Теория пространства времени и тяготения" (3-е изд. URSS, 2007), "Начала квантовой механики" (5-е изд. URSS, 2008), "Квантовая физика и строение материи" (2-е изд. URSS, 2010).