Наугеймская дискуссия, издание 1922 года, Филипп Эдуард Антон фон Ленард(1)

 
 
 
 
 
О ПРИНЦИПЕ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ, ЭФИРЕ, ТЯГОТЕНИИ(КРИТИКА ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ)

перевод М. Г—на с 3-го немецкого издания, дополненного обзором Наугеймской дискуссии

Под редакцией проф. А. К. Тимирязева

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО, Москва, 1922


СОДЕРЖАНИЕ.

Предисловие
Введение
Общая часть
Принцип относительности
Новое о принципе относиттельности
Эфир
Тяготение
Приложение: Наугеймская дискуссия

Предисловие ко второму немецкому изданию.

Первое издание - „Ueber Relativitatsprinzip, Aether, Gravitation", написано в 1917 г., сначала появилось в Starks Jahrbuch d. Radioactivitat u. Elektronik, Bd. 15, S. 117, 1918, а затем вышло отдельной брошюрой под тем же заглавием в издании S. Hirzel, Leipzig 1918, как будет видно из последующей общей части, было написано в связи с опубликованием работ Гербера о тяготении и движении Меркурия. Первоначальный текст составляет главную часть настоящего издания. Мы сохранили его („Новое о принципе относительности", стр. 25; кроме того примечания 8а, 24а и дополнения к примечаниям 17 и 23.), так как непосредственно вслед за разбором названных работ, послуживших для него поводом и еще и в настоящее время заслуживающих упоминания, он переходит к рассмотрению более общих точек зрения; к тому же, протекшие с тех пор два года не привнесли никаких новых данных для его существенной переработки. Все же к нему были сделаны добавления (Кое-что можно было бы теперь изложить в более определенной форме, так как „релятивист" не представил никаких убедительных возражений (ср. дальше относящиеся сюда места); но все же прежняя редакция, думалось мне, имеет свой специальный интерес, а условная форма, где я и пользовался ею, представляется достаточно ясной для понимания.), посвященные обзору всего нового в вопросе, а предпосланное введение должно облегчить понимание цели всей этой работы. Добавления касаются наблюдений, сделанных во время последнего солнечного затмения и возбудивших недавно, в связи с нашим предметом, не вполне отвечающую существу дела сенсацию. В них рассмотрены также заявления г. Эйнштейна по поводу настоящего сочинения.

Следует пожалеть, что общая пресса е поспешным усердием занялась предметом, осветить который по-настоящему она не умела, немецкой же прессе не следовало бы кроме того вызывать впечатление, которое в глазах сведущих людей может показаться только странным, будто у нас в науке принуждены руководствоваться суждениями Англии. То обстоятельство, что наблюдателями солнечного затмения оказались как раз англичане, не имеет никакого значения для оценки результатов наблюдения. Лишь постольку немецкий народ вынужден был бы адресоваться за границу, поскольку наши отечественные специалисты оказались бы не склонны к благожелательным суждениям о работах нашей страны иди, вообще, чуждались бы публичных выступлений. Этот основной грех встречается, но он, конечно, подлежит постепенному устранению. Наилучшим средством для этого было бы постоянное привлечение возможно большего числа отечественных специалистов для нужд широкой популяризации по примеру Англии. Само собой разумеется, для этого нам прежде всего надо бы иметь широко распространенную, настоящую немецкую прессу.

Что касается упомянутых наблюдений, то они будто бы подтвердили правильность предсказаний, сделанных г-ном Эйнштейном на основании обобщенного принципа относительности.

Это, несомненно (даже допуская не столь легко устанавливаемую бесспорность такого подтверждения), представило бы высокий интерес. Но мы должны все-таки указать, что тут еще вовсе не было бы подтверждения обобщенного принципа относительности со всем его „несущим с собой разрушение" содержанием. В дальнейшем мы постараемся подробнее, чем в предыдущем издании, разъяснить это.

Что же касается выдвинутых „релятивистом" возражений г. Эйнштейна по поводу настоящей статьи (А. Е i n s t e i n, „Dialog iiber Einwande gegen die Relativitats-theorie", Die Naturwissensch., 29 Nov. 1918.), то, как прежде, так и теперь, они не представляются для меня убедительными, поскольку они весьма мало или вовсе не затрагивают некоторых главных пунктов. Если неудовлетворительность возражений объясняется, как это возможно, тем, что они исходят от „релятивиста", т.-е. лица, не столько стремящегося к познанию действительности, сколько отстаивающего или хотя бы желающего изобразить в возможно более благоприятном свете принцип, „приверженцем" коего он является, то со временем это следовало бы исправить. И если мне придется говорить о них в соответствующем месте, то не потому, чтобы я считал это непосредственно важным для науки, а единственно с целью, как я указываю это в конце общей части, подтвердить права принятой здесь нами точки зрения простого, здравого рассудка. Сделать это мне представлялось тем более нужным, что потребовавшееся новое издание свидетельствует о более широко ощущающейся потребности в сохранении именно этой точки зрения.

Предисловие к третьему немецкому изданию.

Настоящее издание дополнено особым приложением соответственно состоянию рассматриваемого вопроса в данное время (октябрь 1920 г.). В остальных частях оно почти без изменений повторяет предыдущее издание марта .1920 года.

ВВЕДЕНИЕ.

На этих страницах принцип относительности, в противоположность установившемуся способу его трактования, рассматривается не без некоторой критики и с той, именно у нас в Германии бывшей до сих пор обычной, осторожностью, которая никогда бы не должна была покидать естествоиспытателя. При этом изложение должно остаться доступным для каждого читателя, хотя бы до некоторой степени осведомленного в естественных науках. Как и при всяком другом вглубь идущем познании, здесь в основе речь идет о простых вещах, и последовательное проведение точки зрения здравого рассудка представлялось нам важным при рассмотрении трактуемого вопроса.

Говоря о точке зрения здравого рассудка, мы имеем в виду разум естествоиспытателя, хотя и в его первоначальной простоте, но дисциплинированный в процессе постоянного изучения во всех областях практического знания и всегда стремящийся внести в последнее единство и возможно большую простоту. Для этого простого, или, как его можно также назвать, здравого рассудка, факты внешнего мира, о которых он узнает при посредстве чувств, имеют большее значение, чем его внутренние потребности. Основание для этого не в признании ограниченности человеческого духа, а, напротив, в признании его слишком большой широты, в силу которой даже и с некоторой вероятностью нельзя ждать a priori, чтобы потребности человеческого духа согласовались со свойствами неодушевленной природы, которую он стремится понять: бесконечно многообразно мыслимое, но действительность одна, и только ее одной должен придерживаться естествоиспытатель.

И все же стремление смело предвосхищать факты, создавая гипотезы, всегда останется одним из прекраснейших и плодотворнейших преимуществ естествоиспытателя. Только он не должен при этом идти напролом, а, напротив, должен быть готовым каждую минуту преклониться перед фактами, никогда не забывая, что если какая-либо из его гипотез длительно выдерживает проверку на фактах действительности и, следовательно, знаменует собою некоторое открытие, то это является только случайностью. И раз он хочет остаться добросовестным, то лишь после долгих колебаний может он признать и выдать за истину то, что сначала было только гипотезой и творчеством его духа.

Чем „смелее" проявляет себя какой-либо естествоиспытатель, тем больше мест в опубликованных им работах оказывается, по общему правилу, недолговечным. Можно привести немало тому примеров из старого и нового времени (особенно из последнего). Еще и потому смелость естествоиспытателя, в противоположность смелости воина, не заслуживает высокой оценки, что отважный воин рискует своей жизнью, а смелого естествоиспытателя в случае его неудачи ждет только удобное для него снисходительное забвение. Иной раз приписываемая естествоиспытателю „смелость" в действительности состоит в достаточно беззастенчивой уверенности в своей безнаказанности, и это, конечно, вовсе не способствует чистоте научной литературы. К числу немецких свойств такая смелость не принадлежит.

Памятуя об этом, мы поймем, конечно, и всю заманчивость обобщенного принципа относительности в его стремлении охватить все явления материального мира, и законность желания видеть этот принцип, без каких-либо ограничении и дополнений, оправдавшим себя, как новое достижение. Мы и стараемся всему этому воздать должное на этих страницах (Разумеется, мы все же хотели бы, чтобы защитники и глашатаи принципа относительности мыслили всегда, как естествоиспытатели, а не как „релятивисты" См. примеч. *) на стр. 5). Но вместе с тем, пока мы видим несоответствие между принципом и внешним миром, которое оставляет неудовлетворенным здравый рассудок, мы не можем признать указанное желание исполнявшимся.Естествоиспытатель не только может, но даже и обязан самым тщательным образом обращать внимание на несоответствия, где бы он их ни нашел, и проследить их до конца. В этих противоречиях — залог его будущих надежд, ибо до сих пор они всегда указывали пути к новым познаниям, при достижении которых уже и здравый рассудок чувствовал себя действительно удовлетворенным. Вспомним хотя бы теорию флогистона или материальную теорию теплоты, отвергнутую в виду противоречий, которые сначала, под влиянием достигнутых этими теориями успехов, их приверженцы старались прикрыть при помощи подсобных гипотез.


Итак, если попытки искусственным путем примирить теорию с внешним миром должны быть, по справедливости, признаны недопустимыми, то уместно будет, как мы постараемся показать в настоящей работе, потребовать ограничения обобщенного принципа относительности. Это повлечет за собой, разумеется, не только отрицание за принципом „философского значения", вызывающего среди некоторых особое восхищение, но и прямое признание, что обобщенный принцип относительности в строгом смысле ложен, т. е. наряду с правильным заключает в себе и ложное. Последнее не мешает, конечно, сохранившемуся после указанного ограничения остатку теории, а именно простому принципу относительности и принципу тяготения, — в виду его важности, быть признанным в качестве крупного завоевания.

Наше ограничение обобщенного принципа относительности прежде всего позволит нам оставить в стороне то спутывание времени и пространства, которое для математического исследования представляет могущественное вспомогательное орудие, но которое, поскольку обобщенный принцип относительности пытается его ввести как одну из основ понимания природы, можно назвать, если угодно, сплошной фантазией. Зато мы получим возможность вновь, обратить внимание на заполняющую пространство среду, эфир. Во всяком случае придется дать себе отчет в том, что попытка приверженцев обобщенного принципа относительности молчаливо перекрестить эфир в „пространство" ни мало не устраняет эфира и не делает его излишним. Напротив, когда будет постигнут механизм эфира, он позволит нам, вместо того чтобы приписывать связь времени и пространства нашему сознанию, как логическую необходимость, т.е. навязывать ее таким образом простому, здравому рассудку, — объяснить эту связь объектами внешнего мира.

К механизму того же эфира придется прибегнуть и для установления связи с прочими представлениями, которые, как, например, кванты энергии, хотя и приобрели уже в наше время характер научной необходимости, но все еще отделены темной пропастью от других связанных с ними областей знания. Таким образом до сих пор еще ими можно пользоваться только ощупью, все время чувствуя, как вплотную касаешься основной связи эфира и материи, но не имеешь возможности в нее проникнуть. Это имеет место, например, при рассмотрении превращения находящегося в атоме избыточного кванта энергии в квант лучистой энергии, который затем покидает атом, как вереница эфирных волн.

Раз идея эфира нашла свое оправдание в подавляющей массе научных данных, то уже a priori не приходится сомневаться, что тяготение должно осуществляться при посредстве эфира п всего того, что еще может быть с ним связано. Но на этих страницах это особенно подчеркивается, так как слишком уж часто высказывается взгляд о безнадежности попытки познать в деталях механизм этого эфира. Но, конечно, всякие попытки иначе, с другой стороны, подойти к этой постоянно нам сопутствующей и все же столь мало понятной для нас силе тяготения можно только всемерно приветствовать. Ведь, помимо всего прочего, в этих попытках можно видеть возможность подхода к пониманию эфира. Действительно, г. Эйнштейн воздвиг мощное математическое сооружение, способное оказать такого рода услуги. И если сооружение окажется безупречным, то в скором, можно надеяться, времени опыт покажет, до какой высоты оно может быть использовано (некоторые из частей сооружения, в виду недостаточной их прочности, придется разобрать), и как велика в отдельных случаях ценность открывающегося с него кругозора.

Общая часть

Перепечатка герберовского доклада о движении перигелия Меркурия в „Анналах физики"1), на мой взгляд—факт, достойный большой признательности, так как подобная работа заслуживает самого широкого распространения.

В этой работе, трактующей о столь важной и все еще требующем новой и новой разработки предмете, как тяготение, уже была установлена зависимость между движением Меркурия и скоростью света. Это положение, будучи 18 лет спустя вновь установлено г. Эйнштейном на основании принципа относительности, явно теперь признается правильным 2).

Указанная важная зависимость между осью орбиты, эксцентриситетом, перемещением перигелия и скоростью света подтверждается установленными до сих пор данными астрономического опыта не только в отношении Меркурия, но и относительно остальных планет, так что всякая попытка привести эту зависимость в связь с какими-либо свойствами тяготения должна вызвать глубокий интерес. Гербер, первым установивший эту зависимость, считал доказанным, что она равносильна признанию скорости света за скорость распространения тяготения. С своей стороны г. Эйнштейн строит свои выводы на обобщении приложимости принципа относительности и также приходит при этом к скорости света, как скорости распространения полей тяготения3). Герберовская работа подверглась серьезным нападкам4), но я мог бы указать, с другой стороны, что и обобщенный принцип относительности в качестве исходного пункта не может быть признан удовлетворительным без всяких оговорок. В противоположность часто повторяемым утверждениям о всеобщей приложимости обобщенного принципа относительности, мне кажется, что в него необходимо внести известные ограничения. В то же время следует подчеркнуть, что принцип относительности вовсе не исключает (в чем будто бы заключается Особое, революционное5) его свойство) эфира, и что попытка построения механики эфира, включая сюда электродинамику и тяготение, отнюдь не должна считаться безнадежной. А чтобы наглядно показать это отношение к тяготению, я изложу электромагнитный механизм тяготения, который, впрочем, в известных пределах может рассматриваться и независимо от более широких допущений относительно эфира.

С работой П. Гербера расправились до чрезвычайности сурово. Между тем многие другие работы, не свободные от погрешностей при использовании своих технических средств, раз их конечные выводы оказывались пригодны, встречали гораздо более мягкую оценку, а иногда даже, при благоприятных внешних обстоятельствах, признавались руководящими. Под техническими средствами я разумею здесь математику и искусство экспериментирования, да и фактически оба они, с точки зрения, положенной в основу настоящей статьи, являются для естествоиспытателя не более, как средством к цели. Разница лишь в том, что при применении математики можно и впоследствии проверить исследователя шаг за шагом в его формулах и выводах, тогда как при производстве опытов это большей частью невозможно. Поэтому, если случится в нечисто поставленных опытах допустить некоторые ошибки (т.-е. обстановку опыта, не соответствующую предположенным условиям), или не вполне устранить их возможность, но если при этом такие возможные погрешности (хотя бы случайно) почти взаимно уравновесят друг друга или не окажут существенного влияния на результаты опыта, то при известных обстоятельствах, т.-е. при правильности этих результатов самих по себе, работа экспериментатора найдет благоприятную оценку и даже будет признана доказательной, хотя в действительности она ровно ничего не доказывает, а автор своими выводами обязан единственно своей проницательности и некоторому счастию. Напротив, иным будет приговор, если при аналогичных обстоятельствах подсобным орудием была математика и, следовательно, если можно проследить отдельные допущенные ошибки или существенные пробелы в логических построениях. Нельзя, конечно, не согласиться, что такая неравная оценка, зависящая от внешних обстоятельств, может казаться суровой. Как пример такой неравной оценки, вполне подтверждающей указанные ее причины и в известной мере могущей быть противопоставленной оценке работы Гербера, может служить весьма известное определение г. Томсоном величины е/т и v для катодных лучей и сделанные им отсюда выводы о природе этих лучей. Экспериментальные основы этой работы никогда не казались мне безупречными (ср. „Ueber Katodenstrahlen", Ver. W. V. Berlin, 1920), что, однако, не помешало мне признать ее значение, так как при принципиально безупречном выполнении я убедился в правильности ее выводов (ср. Wied. Annal, Bd. 64, S. 280, 1898). Но и вообще эта работа часто ставится в качестве образцовой на первом месте среди ей подобных, что, конечно, должно представляться несколько странным. Работе Гербера не суждено было получить ни такого, ни, насколько мне известно, вообще какого-либо признания со стороны естествоиспытателей, быть может, потому только, что она дает для критики слишком много уязвимых мест. Я все-таки полагаю, что позже будет воздана полная справедливость проницательности Гербера, если подтвердятся правильность распространения тяготения со скоростью света и формула движения перигелия. Ведь известно, что установление какого-либо закона и его доказательство большей частью составляют два отдельных открытия, и, если Г е р б е р у посчастливилось только в первом, то и это заслуживает всяческого признания; ведь это было им сделано задолго до появления принципа относительности. Не забудем, что еще одним только годом раньше представленный на заключение съезда немецких естествоиспытателей доклад о силах, действующих на расстоянии, обнаружил самым ясным образом полную беспомощность, господствовавшую тогда по вопросу о тяготении (P. Drude, Wied. Annal. Bd. 62, Я, 1,1897).

Во всем этом я буду следовать точке зрения естествоиспытателя, дающего ту картину мира второго рода, которая была уже мною ранее разъяснена5) и вновь будет развита в настоящей статье. Отмечая это здесь, я считаю важным оговорить, что если я и стремлюсь к полному уяснению всех явлений с указанной точки зрения, то я в то же время далек от игнорирования законности и особых преимуществ и другой точки зрения, дающей картину мира первого рода. Собственно я здесь только потому особо выдвигаю картину мира второго рода, что за последнее десятилетие эта точка зрения едва ли где-либо излагалась со всей ясностью, а часто даже молчаливо принималась как бы более несуществующей, хотя она является точкой зрения здравого рассудка. Кроме того ее устранение могло бы легко, хотя и совершенно неосновательно, лишить молодых естествоиспытателей, не обладающих преимущественно математическим мышлением, надежды дать что-либо большее, чем чисто технические достижения.

  1. „Скорость распространения тяготения" (Die Fortpflanzungs-geschivindigkeit der Gravitation) Paul Gerber'a (f 1909),—программный доклад, сделанный в 1902 г. в реальной гимназии в Старгороде, в Померании, был перепечатан Е. G е г с k e (Annalen d. Physik, Bd. 52, стр. 415, 1917), ср. также Gercke, гам же, т. 51, стр. 119, 1916. Герберовская формула' движения Меркурия была напечатана уже в 1898 г. в Zeitschrift f. Mathematik u. Physik.

  2. A. Einstein. Kgl. Preuss. Akad. d. Wiss., 1915, S. 831.

  3. A. Einstein, Kgl. Preuss. Akademie der Wiss. 1916, S. 688.

  4. H. See1iger, Ann. d. Physik, Bd. 53, S. 31,1917, M. v.-Lau e, там же Bd. 53, s. 214, 1917.

  5. P. Lenard, "Aether und Materie" , Heidelb., Winter, 1911.