58
Глава 2.
эксперимент не подтвердил ожидавшиеся результаты, то здесь возможны три варианта:
- эксперимент поставлен методически или инструментально неправильно;
- неверна исходная модель, хотя она и построена на основе верной теории;
- неверна проверяемая теория.
Поэтому нельзя делать скоропалительные выводы о неправильности теории, если эксперимент эту теорию не подтвердил. Необходимо сначала убедиться в том, что это не является результатом ошибки эксперимента или проверяемой модели.
В этом отношении характерна история поисков эфирного ветра.
Постановку проблемы эфирного ветра дал в 1878 г. Дж.К.Максвелл. Полагая, что эфир проникает во все физические тела, оставаясь при этом неподвижным в мировом пространстве, Максвелл указал на то, что при орбитальном движении земли вокруг Солнца, на поверхности Земли должен существовать встречный поток эфира - эфирный ветер. Основная трудность, которую предвидел Максвелл, была трудность инструментальной реализации измерения: при 30 км/с орбитальной скорости Земли при экспериментах с интерферометром смещение интерференционных полос могло составить всего лишь десятые доли ширины полосы. Однако поставленный в 1881 г. Майкельсоном эксперимент не подтвердил этих величин: смещение оказалось меньше и лежало в пределах возможной инструментальной погрешности прибора, причем на измерения оказывали влияние вибрации здания, в котором проводились измерения. Означало ли это крушение теории эфира, как позже были истолкованы результаты этого эксперимента? Ни в коей мере. Прежде всего, следовало определить свойства самого эфира, не приписывать ему заранее свойств идеальности, а подойти к нему как к обычному физическому телу. Тогда сразу же надо было обратить внимание на наличие у него вязкости и исправить методику эксперимента, хотя бы, перенеся прибор из подвала на открытое место, что в дальнейшем и было сделано.
Эксперимент 1887 г. был усовершенствован в том плане, чтобы избавиться от влияния вибраций, для чего была использована мраморная плита весом порядка 800 кг, водруженная на деревянный поплавок, плавающий в ртутной ванне. Но эксперимент по-прежнему
О логических и экспериментальных основах Теории
относительности Эйнштейна
59
проводился в подвале. И опять свойства эфира идеализировались. Но и здесь не было «нулевых» показаний.
Но затем эксперимент начали проводить на отдельно стоящих высотах, в 1905 г. - на Евклидовых высотах (высота 250 м. над уровнем моря), а, начиная с 1921 г. на горе Маунт Вилсон высотой в 1860 м. И сразу же был выявлен эфирный ветер, скорость которого увеличивалась с высотой на высоте 250 м - 3,5 км/с, на высоте 1860 м - 8 - 10 км/с). Это сразу же указало на газоподобность эфира и, главное, на то, что эфир обладает вязкостью. А после обработки результатов выяснилось, что эфирный ветер дует не в плоскости эклиптики, как ожидалось, а в направлении, перпендикулярной ей. И, таким образом, возникла необходимость изменения и исходной максвелловской модели. В настоящее время все эти проблемы решены.
Что касается нескольких экспериментов по обнаружению эфирного ветра, выполненных другими исследователями (Пикаром, Стаэли, Кеннеди, Иллингвортом, Таунсом), то в них тоже не были учтены физические свойства эфира, и приборы были сконструированы так, что ничего обнаружить не могли, но это ошибки конструкторов, а не ошибки теории эфира.
Следует отметить еше одно обстоятельство: точно так же, как любое конечное число фактов может соответствовать любому (бесконечному) числу теорий, точно так же и полученный результат опыта может укладываться и тем самым «подтверждать» любое (бесконечное) число теорий, даже взаимоисключающих друг друга. Аналогией этому положению является, например, тот факт, что через ограниченное количество точек можно повести любое количество плавных кривых высшего порядка.
Примером являются эксперименты по «подтверждению» Специальной теории относительности. Эти эксперименты подтверждают не собственно СТО, как это обычно преподносится, а всего лишь зависимости, удачно аппроксимируемые преобразованиями Лоренца, которые, собственно, и являются тем математическим аппаратом, из которого вытекают все остальные зависимости СТО. Однако сами преобразования Лоренца, разработанные им в 1904 г., т. е. за год до создания СТО, основаны на совершенно иной, нежели Специальная теория относительности, идее. В соответствии с теорией Лоренца о неподвижном эфире, поскольку все тела между атомами и молекулами являются электрическими, они должны изменять свои
