Вопрос 3. Знал ли Эйнштейн эту ключевую работу Лоренца от 1904 года (20)?
Тут нас будет ждать настоящий сюрприз. С 1905 по 1907 год Эйнштейн занимался реферированием научных статей по физике, точнее по термодинамике. Он уже опубликовал несколько статей в Annalen der Physik, и ему предложили писать рефераты для приложения этого журнала “Beiblätter zu den Annalen der Physik”. Хотя он еще не имел докторскую степень, но он хорошо разбирался в этой теме и к тому же, предполагается, неплохо знал французский язык. Работа состояла в том, чтобы делать краткий обзор статей, которые стекались в Анналы со всего мира. В этот период он публикует 23 реферата, причем 21 в его «звездный» 1905 год (4). Надо сказать, что это не только дополнительный заработок, но и серьезная нагрузка, что в какой-то мере отвлекало и без того загруженного основной работой гения от написания прорывных статей по квантовой теории света, броуновскому движению и теории относительности.
Дальнейшие ссылки и иллюстрации — это фактически перепроверка книги А.А. Логунов. «Анри Пуанкаре и теория относительности», Наука, 2004, в которой, к сожалению, нет иллюстративного материала.
Вот, например, (рис. 2), подряд сразу 3 его реферата статей, подписанные инициалами A.E. в 5-ом номере за 1905 год или реферат статьи Макса Планка "О теореме Клаузиуса для необратимых циклов и об увеличении энтропии" в 7-ом номере приложения. А в 4-ом номере (рис. 3) представлен как раз реферат статьи Лоренца, написанным неким «Гансом». В отличие от лаконичных эйнштейновских рефератов здесь достаточно подробный 2-х страничный обзор статьи «Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света», где формулируются основные понятия новой гипотезы Фицжеральда-Лоренца. Несколько раз упоминается эксперимент Майкельсона-Морли, наконец, в явном виде приводятся уравнения сокращения длины и преобразования времени в разных системах отсчета. Неужели у Эйнштейна не возникло желание из любопытства прочитать полностью данную статью, опубликованную в докладах амстердамской академии за 1904 год?
Далее процитирую некоторые фрагменты книг Пуанкаре о времени, относительности, эфире и синхронизации часов.
В книге, ставшей сразу бестселлером после выхода, «Наука и гипотеза» (1902 год), он подвергает критике понятия: абсолютное пространство и абсолютное время (см. таблицу 1, 1 строка).
«1. Абсолютного пространства не существует, мы знаем только относительные движения. Между тем чаще всего выражают механические факты так, как если бы существовало абсолютное пространство, к которому их можно было бы отнести.
2. Не существует абсолютного времени. Утверждение, что два промежутка времени равны, само по себе не имеет смысла, и можно применять его только условно.
3. Мы не способны к непосредственному восприятию не только равенства двух промежутков времени, но и не можем быть уверенными в одновременности двух событий, происходящих в различных местах.
И вот его первое определение принципа относительности 1902 года:
«Движение всякой системы должно подчиняться одним и тем же законам независимо от того, относить ли его к неподвижным осям или к подвижным, перемещающимся прямолинейно и равномерно. Это — принцип относительного движения, который внушается нам двумя обстоятельствами: во-первых, его подтверждает самый обыденный опыт, и, во-вторых, противоположное допущение совершенно противоречило бы нашему разуму».
Вопрос 4. Кто первый придумал метод синхронизации световыми сигналами?
Пуанкаре предложил на ежегодном конгрессе искусства и науки в Сент-Луисе в 1904 году, способ синхронизации с помощью световых сигналов.
«Пусть, например, из пункта А посылается сигнал, когда часы в нем показывают время 0, а в пункте В сигнал принимается, когда часы в нем показывают время t. Часы выверены, если запаздывание, равное t представляет собой длительность передачи сигнала; чтобы это проверить, из пункта В посылается сигнал, когда часы в нем показывают время 0; в пункте А должны получить его, когда часы в нем показывают время t. Тогда показания часов согласованы. И действительно, они показывают одно и то же время в одно и то же физическое мгновение, но при условии, что оба пункта были неподвижны» (рис.4).
Сравните это с тем, как делает синхронизацию Эйнштейн в своей работе «К электродинамике движущихся тел» 1905 года (рис. 4 б).
Пусть в момент ta по «А-времени» луч света выходит из А в В, отражается в момент tв по «B-времени» от В к А и возвращается назад в А в момент t`a по «A-времени». Часы в А и В будут идти, согласно определению, синхронно, если
tb-ta= t’a-tb
Методы очень похожи. Однако Пуанкаре очень острожен в таком подходе, поскольку, вообще говоря, скорость сигнала в одну сторону и обратно может быть различна.
Он писал:
«Одновременность двух событий или порядок их следования, равенство двух длительностей должны определяться таким образом, чтобы формулировка естественных законов была бы настолько простой, насколько это возможно. Другими словами, все эти правила, все эти определения являются лишь плодом неосознанного соглашения» (1904, «Ценность науки», стр. 21).
Таким образом метод синхронизации был разработан задолго до описанного в статье Эйнштейном и скорее всего до Пуанкаре.
И там же Пуанкаре выдвигает гипотезу об ограничении скорости распространения света:
«Если бы все эти результаты получили подтверждение, то из них возникла бы совершенно новая механика, для которой было бы особенно характерно то положение, что не может существовать скорость, большая, чем скорость света, подобно тому, как невозможно получить температуру ниже абсолютного нуля. С точки зрения наблюдателя, увлекаемого поступательным движением, о котором он не подозревает, никакая кажущаяся скорость точно так же не могла бы превзойти скорость света; здесь можно было бы усмотреть противоречие, если бы мы не вспомнили, что этот наблюдатель пользуется не теми же часами, какими пользуется неподвижный наблюдатель, а часами, показывающими «местное время».
Таким образом, и принцип относительности и гипотеза об ограничении скорости света, и понятие «местного времени» были сформулированы Пуанкаре до 1905 года.
Эйнштейн оба эти принципа привел в статье «К электродинамике движущихся тел» в более лаконичной форме:
1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся.
2. Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью с, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом.
(здесь и далее используется современное обозначение для скорости света с).
Продолжение следует.