Эйнштейн: гений или великий фальсификатор?
Здравствуйте, уважаемые подписчики и зрители канала QWERTY! Меня зовут Дмитрий Побединский, и я рад представить вам новую рубрику, которая называется "История физики".
Современная наука полна тонких законов и удивительных закономерностей: теория струн, квантовая механика, теория большого взрыва, периодический закон. За всем этим обязательно кто-то стоит. Но может быть, история не донесла до нас реальные имена создателей и немного исказила действительность?
Да и к тому же, интересно, как размышляли великие умы. Что это было: озарение, результат кропотливой работы или даже кража чужих идей? И первое, о чем хочется поговорить, - это теория относительности.
Что если я скажу вам, что её создал не Эйнштейн? Ему было всего лишь 26, когда он описал основные принципы своей теории. Как у него это могло получиться? Давайте же в этом детально разберемся.
Итак, почему же она такая особенная? Можете посмотреть мои предыдущие видео - вот здесь вот есть ссылка. Ну а если вкратце: теория относительности описывает связь между пространством, временем и массой.
И оказывается, во-первых, такая связь вообще существует, что уже довольно необычно, а во-вторых, она объясняет ну просто супер-неожиданные эффекты. Даже сегодня, спустя более чем сто лет, кажется необычным, что время может замедляться, жёсткие объекты могут изменять свои размеры и что невозможно превысить скорость света.
И это сказывается не только на движении звёзд, планет и чёрных дыр. Например, в 2015 году было рассчитано, что золото имеет такой цвет, сильно отличающий его от других металлов, именно благодаря теории относительности. Просто электроны в атомах золота движутся очень быстро, настолько быстро, что эффекты теории относительности дают о себе знать.
Это приводит к небольшому изменению связей между атомами и, как следствие, изменению взаимодействия со светом. А отсюда – другой цвет. И кто знает, на что ещё влияет эта теория? Наверняка и в нашем теле полно её проявлений, которые мы пока что ещё не открыли.
Итак, теория относительности охватывает все разделы физики. Именно поэтому она так важна для научного сообщества. Но как же всё начиналось? А начиналось всё ещё до рождения Эйнштейна, в 60-х годах 19 века, с так называемых уравнений Максвелла.
Они описывают взаимодействие электрических токов, зарядов и, в частности, распространение электромагнитных волн. Именно благодаря им стало понятно, что свет – это волна, а любая волна – это колебания чего-то. И как тогда считалось – некое движение, механическое возмущение.
Тогда физики предположили, что свет распространяется в некоем эфире, который заполняет равномерно всё пространство и пронизывает все тела насквозь. И забавно, от этого понятия им пришлось в итоге отказаться, потому что он не был обнаружен. Но телевизионщики по-прежнему говорят "в прямом эфире", подразумевая именно то несуществующее понятие, в котором, как тогда считалось, распространяются радиоволны.
Но у физиков на вооружении было ещё кое-что – уравнения механики Ньютона. Они существовали уже более 200 лет и успешно себя зарекомендовали. С их помощью можно было рассчитать движение планет, спроектировать сложнейшие конструкции, просчитать движение атомов и, конечно же, описать любые колебания и волны.
Но вот с электромагнитными волнами эти уравнения давали сбой. И вот тут вот физики зароптали: ну как так? 200 лет без сучка, без задоринки, и тут бац! Конечно же, они начали искать ошибку в новых уравнениях – в уравнениях Максвелла.
Подключились экспериментаторы. В 1887 году был проведён точнейший эксперимент по измерению скорости света, ну а точнее нахождению отклонений в этой величине – опыт Майкельсона-Морли. Вообще скорость света - это огромная величина, около 300 тысяч километров в секунду.
Для сравнения: Земля движется вокруг Солнца со скоростью примерно 30 км/с. Но в любом случае, в зависимости от того, как пустить луч света по направлению движения Земли или против её, скорость должна вычитаться или прибавляться к скорости света.
Ага, щас! Как показал эксперимент: скорость света вообще никак невозможно изменить, оказывается. Это какая-то магическая константа, которая не зависит ни от скорости источника света, ни от скорости наблюдателя, вообще ни от чего. Это противоречит уравнениям Ньютона, но зато отлично согласовывается с уравнениями Максвелла.
Подключились теоретики. Очень близко к решению проблемы подошёл Лоренц, который в 1892 году вывел такие преобразования координат – такие правила сложения скоростей, которые оставляли скорость света неизменной и объясняли странные результаты опытов.
Казалось бы, на этом можно было и закончить, но нет, всё равно оставались отдельно уравнения для частиц и отдельно уравнения для полей, и единой картины мира не образовывалось. Слишком всё было притянуто за уши. Ну, тот, кто подгонял лабы в институте, меня поймёт.
Обратите внимание, я ещё ни разу не упомянул Эйнштейна. Как видите, ещё до его научной деятельности уже была масса экспериментальных данных, законов и закономерностей. Ему оставалось всё только это правильно состыковать.
Но как у него это так ловко получилось и почему именно у него? Давайте же обратимся к ключевым моментам из биографии Эйнштейна. В возрасте 12 лет его жутко увлекла геометрия Евклида. Он был просто поражён ею. После школы он учился в Цюрихе, в политехникуме, где были замечательные преподаватели, в том числе и талантливый геометр Герман Янковский, который впоследствии внес огромный вклад в создание теории относительности.
Студентов не обременяли кучей обязательных предметов, и у них была масса свободного времени, которое Эйнштейн тратил на изучение трудов великих физиков. Особенно его поражали философские воззрения Эрнеста Маха, в которых критиковался классический подход к физике, и уже появлялись зачатки принципов теории относительности.
Как видите, молодой Эйнштейн обладал удивительными знаниями в геометрии, да и в принципе в остальных областях математики и физики. Спектр его знаний был настолько широк, что его не тяготил авторитет двухсотлетних уравнений Ньютона. Для него это была всего лишь одна из моделей, и раз она давала сбой, нужно было от неё избавиться.
Так он и сделал. В 1905 году выходит его статья, в которой он описывает основные принципы теории относительности. В ней он вводит единые законы и для частиц, и для полей, которые основываются на уравнениях Максвелла и преобразованиях Лоренца, которые считаются единственно верными.
Ну а уравнения Ньютона оказываются только лишь их частным приблизительным проявлением. В дальнейшем были и другие статьи, развивающие теорию, но именно этот год считается годом рождения теории относительности.
Но неужели это было под силу только Эйнштейну? Вовсе нет. В том же 1905 году французский физик Пуанкаре опубликовал статью, в которой есть и принципы относительности, и по сути все остальные моменты теории относительности. Единственное что: он всё раскрывал с тарых терминах. Для него все эти необычные эффекты были неким отклонением от стандартных абсолютных величин.
В отличие от Эйнштейна, который предлагал совершенно иную связь пространства и времени, и необычные эффекты являлись следствием этой связи. По сути, и тот, и другой были правы. Единственное что: логика Эйнштейна лучше согласовывалась с интуицией физика и больше помогала ему в дальнейших рассуждениях. Именно поэтому была принята научным сообществом.
Так кто же создал теорию относительности? Да, с одной стороны – Эйнштейн. Но с другой стороны, если бы не было работ Максвелла, Лоренца, опытов Майкельсона, геометрии Минковского, которая появилась в дальнейшем, то всё могло бы быть совершенно иначе.
Да, Эйнштейн - главное действующее лицо, но всё-таки теория относительности – это заслуга многих великих учёных, и не стоит забывать их трудов.
И в конце хочется подвести итоги конкурса, который я анонсировал ранее. Среди всех участников мы выбрали победителя. Им становится Кирилл Алексеев! Молодец, Кирилл, поздравляем! Тебе уже отправляется наш подарок.
А на этом всё! Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новое видео. И спасибо за просмотр!