«ШОҚан оқулары 19» Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференция материалдары

43
 
 
Поскольку,  в  подходах  Пуанкаре,  Эйнштейна  явно  или  неявно 
используются  известные  к  началу  XX  века  свойства  пространства  и  времени 
ньютоновой механики, то желательно вначале напомнить их читателям. 
Мы  предполагаем,  что  нашими  читателями  в  основном  будут 
любознательные  молодые  люди  (какая-то  часть  магистрантов  и  некоторые 
студенты  старших  курсов),  для  которых  сведения,  сообщаемые  в  данной 
работе, послужат опорным сигналом к более внимательному изучению истории 
физики, и послужат соответствующей пищей для размышлений. 
Будем следовать, насколько это возможно, работам [2]. Анри Пуанкаре в 
двух  своих  работах,  от  5  мая  1905  г.  и  23  июля  1905  г.,  взяв  за  основу 
преобразования  Лоренца  (1904  г.),  сформулировал  принцип  относительности 
для  электромагнитных  явлений  как  строгую  математическую  истину. 
Преобразования  Лоренца  он  получает,  в  сущности,  как  результат  «вращения» 
пространственно-временной «декартовой» системы осей на некоторый мнимый 
угол  вокруг  начала  этой  «системы»  и  требования,  чтобы  преобразования 
Лоренца образовывали группу. Эту группу преобразований он назвал группой 
Лоренца  в  честь  открытия  им  релятивистских  линейных  преобразований 
координат и времени. Пуанкаре расширил группу Лоренца, присовокупив к ней 
операции  сдвига  начала  системы  отсчѐта  и  сдвига  начала  отсчѐта  времени. 
Такую расширенную группу математик Е. Вигнер назвал группой Пуанкаре. 
Пуанкаре  сформулировал  всѐ  основное,  что  является  содержанием 
специальной  теории  относительности.  Открыл  законы  релятивистской 
механики. 
В данном работе мы попытаемся рассказать лишь о тех моментах подхода 
Пуанкаре,  которые  имеют  прямое  или  достаточно  близкое  отношение  к 
учебному курсу специальной теории относительности. 
В  электродинамике  второй  половины  XIX  в.  значимыми  по  своим 
последствиям  стали  следующие  события:  создание  электромагнитной  теории 
Максвеллом,  опыты  по  обнаружению  абсолютного  движения  Земли    и 
открытие Герцем электромагнитных волн. 
К  существенному  осмыслению  первых  двух  событий  Пуанкаре  имеет 
самое непосредственное и решающее отношение. Это выражается в том, что он 
первым  показал  значимость  преобразований  Лоренца  для  доказательства 
инвариантности  электромагнитных  уравнений  Максвелла–Лоренца.  С  другой 
стороны,  инвариантность  этих  уравнений  могла  указывать  и  на  то,  что 
абсолютное  движение  Земли  отсутствует,  на  что  указывал  и  опыт 
Майкельсона–Морли.  
Пуанкаре    в  самом  начале  своих  двух  работ  «О  динамике  электрона» 
говорит(см.,  [2]): 
«Невозможность 
обнаружить 
абсолютное 
движение 
Земли 
представляет, по-видимому, общий закон природы. 
Опыт  дал  множество  фактов,  которые  допускают  следующее 
обобщение:  невозможно  обнаружить  абсолютное  движение  материи,  или, 
точнее, относительное движение весомой материи в эфире. Всѐ, что можно 

44
 
 
сделать,  –  это  выявить  движение  весомой  материи  относительно  весомой 
материи». 
Ещѐ  до  появления  окончательного  варианта  преобразований  Лоренца  (в 
1904 г.) Пуанкаре, развивая свою мысль в связи с гипотезой Фитцджеральда о 
сокращении  длины  тела  в  направлении  орбитального  движения  Земли, 
высказывался  следующим  образом.  «Такое  странное  свойство  [сокращение 
размера  тела  в  направлении  движения  Земли,  когда  тело  расположено  на  еѐ 
поверхности и, соответственно, движется вместе с ней по ходу еѐ орбитального 
движения  вокруг  Солнца.  –  Авт.]  кажется  настоящим  ухищрением  самой 
Природы,  чтобы  избежать  обнаружения  [человеком.  –  Авт.]  абсолютного 
движения Земли с помощью оптических явлений. …Я считаю очень вероятным 
тот факт, что оптические явления зависят только от относительного движения 
присутствующих  материальных  тел,  источников  света  или  оптических 
приборов  и  не  с  точностью  до  величин  порядка  квадрата  или  куба  аберрации 
(v/c), а строго. По мере того как измерения  станут точнее, этот принцип будет 
выверен  с  ещѐ  большей  точностью».  Нужно  обладать  большим  мужеством, 
чтобы  в  то  время,  когда  в  умах  многих  учѐных  всѐ  ещѐ  господствовало 
представление о главенствующей роли эфира в оптических явлениях, высказать 
мысль,  что  эти  явления  «зависят  только  от  относительного  движения 
присутствующих  материальных  тел»,  а  не  движения  относительно 
неподвижного  эфира.  Но  при  таком  понимании  роли  эфира  всѐ-таки  остаѐтся 
непонятным,  почему  Пуанкаре  не  высказал    мысль,  что  в  электродинамике 
движущихся  тел  можно  обойтись  и  без  эфира,  как  это  сделал  чуть  позднее 
Эйнштейн?  На  такой  прямой  вопрос  надо  и  отвечать  прямо.  Молодой 
Эйнштейн не был привязан к теории эфира, как это было в случае с Пуанкаре. 
Эйнштейн  ничего  не  терял  в  своих  воззрениях  на  основы  электродинамики, 
высказавшись подобным образом относительно эфира – ведь он только начинал 
вхождение в «большую» физику. Возможно, в этом и кроется одна из причин 
того, что, придя к мысли о невозможности обнаружения абсолютного движения 
Земли электромагнитными способами, Пуанкаре не сделал попытки отказаться 
вообще  от  использования  идеи  эфира    в  теории  электромагнитных  процессов. 
Подобный  поступок  совершил  Эйнштейн,  который  почти  одновременно  и 
совершенно независимо от Пуанкаре разрабатывал основы специальной теории 
относительности, взяв за отправную точку методологический анализ некоторых 
важнейших понятий физики, особенно понятия одновременности двух событий, 
происходящих в разных точках пространства. 
Когда  появилась  гипотеза  Лоренца  о  сокращении  размеров  тела  в 
направлении его движения, которое он пытался объяснить воздействием эфира 
на  молекулы  тела,  расположенные  в  направлении  движения  этого  тела,  
Пуанкаре  увидел  в  этой  гипотезе  почти  спасительный  выход  из  «эфирного» 
кризиса.  Суть  этого  «почти»  в  том,  что  «дополнения  и  видоизменения», 
внесѐнные  в  эту  гипотезу  самим  Лоренцем,  Пуанкаре  воспринял  как 
дальнейшее развитие гипотезы Лоренца, а не как крах гипотезы.  В связи с этим 
он  отмечает,  что  «Лоренц  старался  дополнить  и  видоизменять  гипотезу  так,