Законы 10-е издание москва

205 
 
қозғалысты  қарастырады).  Механиканың  өзінің  де  табысты  даму  қарқыны 
осыған  дем  бере  түсті.  Сондықтан  классикалық  механиканың  кеңістік  пен 
уақыттың қасиеттері жайлы көзқарастары іргелі деп саналды. 
Бірінші  сынақ  Галилейдің  салыстырмалық  принципіне  түсті,  ол 
физиканың  сол  кездегі  дамуының  шыңына  көтерілген  бөлімі – механикаға 
ғана  қатысты  болатын.  Физиканың  басқа  бөлімдерінің  оның  ішінде  оптика 
мен  электродинамиканың  дамуына  да  салыстырмалық  принципті  таратуға 
бола ма деген табиғи сұрақ туады. Егер жоқ десе, онда механикалық болып 
табылмайтын  құбылыстардың  көмегімен  инерциялық  санақ  жүйелерін  бір-
бірінен ажыратуға болар еді жəне басты санақ жүйесінің немесе абсолюттік 
санақ  жүйесінің  болуы  жайлы  мəселені  де  көтеруге  болар  еді  деген 
принциптер туар еді. 
Əртүрлі  санақ  жүйелерінде  түрліше  өтуге  тиіс  деп  саналған  осындай 
құбылыстардың  бірі – жарықтың  таралуы.  Сол  кезде  үстем  болатын 
жарықтың  толқындық  теориясы  бойынша  жарық  толқындары  қайсы-бір 
гипотезалық ортаға қатысты (жарық тасүшы эфирген) белгілі жылдамдықпен 
таралуы тиіс болатын, бірақ мұндай ортаның қасиеттері қандай болмасын ол 
барлық  инерциялық  жүйелерінде  сөзсіз  бір  мезгілде  тыныштықта  бола 
алмайды.  Осылайша,  инерциялық  санақ  жүйелердің  ішінен  біреуі  дара 
шығып,  абсолютті  болып,  жарық  тасымалдаушы  эфирге  қатысты 
тыныштықта  болуы  керек  еді.  Міне  тек  осы  санақ  жүйесіне  қатысты  ғана 
жарық барлық бағыттарда бірдей 
жылдамдықпен таралады деп есептелді. 
Егер  қандай  да  бір  инерциялық  санақ  жүйесі  эфирге  қатысты 
 
жылдамдықпен  қозғалатын  болса,  онда  бұл  санақ  жүйесінде  жарықтың 
 таралу  жылдамдығы  жылдамдықтарды  қосудың (7.2) заңына  бағынуы  тиіс, 
яғни 
.  
Бұл  болжам  Майкелсон  (Морлимен  бірге)  тəжірибесінен  алынған 
қорытындыларға негізделген.  
Жер  қозғалысының  жарық  жылдамдығына  əсерін  өлшеу  мақсатымен 
американдық физик А. Майкельсон (1852-1931) тəжірибе жүргізген (1881). 19 
ғасырдың  аяғына  дейін  физика  ғылымында  жарық  белгілі  бір  универсалды 
орта - эфирде  таралады  деген  көзқарас  қалыптасып  тұрды.  Мұның  үстіне 
бірқатар  құбылыстар  (жарық  аберрациясы,  Физо  тəжірибесі)  негізінде  эфир 
қозғалмайды,  не  қозғалған  дене  эфирдің  белгілі  бір  бөлігін  өзімен  ілестіре 
кетеді деген қорытындылар жасалды. Қозғалмайтын эфир жөніндегі гипотеза 
бойынша,  Жер  эфир  ішінде  қозғалғанда, “эфир  желі”  байқалуға  тиіс,  əрі 
жарық  жылдамдығы  жарық  сəулесінің  Жердің  қозғалу  бағытына  қарағанда 
ғана тəуелді болуға тиіс еді. 
 
Майкельсон тəжірибесі 
Бұл  тəжірибенің  мақсаты  Жердің  эфирге  қатысты  шын  қозғалысын 
анықтау.  Тəжірибеде  Жердің  орбита  бойымен 30 км/с  жылдамдықпен 
қозғалысының  жарықтың  таралу  жылдамдығына  байланысты  əсері 
тексерілді.  Жарық S көзден (7.2-сурет)  өзара  перпендикуляр  екі  бағытта 

206 
 
жіберіледі,  олар S көзден  бірдей 
  қашықтықта  орналасқан    жəне   
айналардан  шағылып, S көзге  қайтып  оралады.  Бұл 
тəжірибеде  жарықтың  екі: 
  жəне 
  жолмен 
жүріп өткен уақыттары салыстырылады.  
Қондырғы  Жeрмен  бірге  оның  эфирге  қатысты 
 жылдамдығы 
 бағытында қозғалады (тəжірибенің 
қойылу  уақытында).  Егер  жарық  жылдамдығы 
жылдамдықтарды қосу (7.2) заңына бағынатын болса, 
онда 
  жолда  жарықтың  қондырғыға  қатысты 
(Жeрге  қатысты) 
,  ал  кері  қайтқанда 
 
жылдамдығы болады. Сонда 
 жолды өту уақыты: 
2
1
1
⁄
 
Ал 
 жолда қондырғығы қатысты жарық жылдамдығы 
√
 (7.2-сурет) ал осы жолды жүріп өту уақыты: 
 
  
 
 
√
⁄
 . 
 
  жəне 
  үшін  өрнектерді  салыстырудан  жарықтың  екі  жолды  екі 
түрлі  уақытта  өтетіндігі  шығады. 
  айырымын  өлшеп,  қондырғының 
(Жердің) эфирге қатысты жылдамдығын анықтауға болады. 
Уақыт  аралығының  тым  аз  болғанына  қарамай  қондырғы  осындай  аз 
айырмашылықта да сенімді ажырата алатындай жеткілікті сезімтал еді (өте 
дəл интерференциялық əдіс қолданылған). 
Осыған  қарамай  нəтиже  теріс  болып  шықты:  сəуле  жолдарының 
айырымы  таңбасын  өзгерту  керек  еді.  Мүмкін  қандай  да  бір  кездейсоқ 
жағдаймен  тəжірибе  өткізіліп  жатқан  кезде  Жердің  эфирге  қатысты 
жылдамдығы  нөлге  тең  болған  шығар.  Бірақ  онда  жарты  жылдан  кейін 
Жердің эфирге қатысты жылдамдығы 60 км/с болуы тиісті еді, алайда жарты 
жылдық тəжірибе де еш нəтиже бермеді. 
Одан  кейінгі  дəлірек  қайталанған,  жаңадан  қойылған  тəжірибелер  де 
Майкельсон  тəжірибесін  қайталап,  дəлдігі  бұрынғыдан  да  жоғары  теріс 
нəтиже берді. 
Майкельсон  тəжірибесінің  теріс  нəтижесі  Галилей  түрлендіруінің 
негізінде  шығатын  жылдамдықтарды  қосу  заңына  қайшы  келетін  еді.  Ол 
сонымен  қатар  эфирге  қатысты  қозғалысты  байқаудың  мүмкін  еместігін, 
жарық  жылдамдығының  жарық  көзінің  қозғалысына  тəуелсіз  екендігін 
көрсетті  (жарық  көзі  эфирге  қатысты  жылдың  түрлі  мезгілінде  əртүрлі 
қозғалады). 
Жарықтың  таралу  жылдамдығының  жарық  көзінің  жылдамдығына 
тəуелсіз  болатындығын  кейінірек  арнайы  қойылған  астрономиялық 
бақылаулар мен тəжірибелер де дəлелдеді. 
7.2-сурет 

207 
 
Классикалық  физика  Майкельсон  тəжірибесінің  теріс  нəтижесін 
түсіндіруге 
дəрменсіз 
болды, 
əрі 
қозғалыстағы 
орталардың 
электродинамикасының  ешбір  құбылыстарымен  үйлестіре  алмады. 
Салыстырмалық  теориясында  жарықтың  таралу  жылдамдығының  барлық 
инерциялық  санақ  жүйелерінде  тұрақты  болуы,  көптеген  тəжірибе 
нəтижелерімен расталған постулат ретінде қабылданды. 
ХХ  ғасырдың  басында  теориялық  жəне  эксперименттік  физикада 
қызық жағдайлар пайда болды. Бір жағынан теориялық жолмен сансыз көп 
инерциялық  санақ  жүйелерінің  ішінен  бір  абсолютті  жүйені  бөліп  алуға 
болатын  түрліше  эффектілер  айтылды.  Екінші  жағынан,  осы  эффектілерді 
тəжірибе жүзінде анықтау түгелімен жоққа айналып жатты. Сонымен қатар 
тəжірибелер  салыстырмалылық  принципінің  дұрыс  екендігін,  оның  осы 
кезге  дейін  қолданылмайды  деп  келген  құбылыстарға  да  үздіксіз 
қолданылатындығын көрсетті. 
Майкельсон  тəжірибесінің  жəне  оған  ұқсас  басқаша  тəжірибелердің 
теріс нəтижелерін классикалық механика тұрғысынан түсіндіруге тырысқан 
талай  талпыныстар  болды.  Бірақ  олардың  барлығы  да  ақыры  дəрменсіз 
болып 
шықты. 
Бұл 
мəселенің 
нағыз 
шешімін 
Эйнштейннің 
салыстырмалылық теориясы ғана бере алды. 
 
 
§ 7.2. Эйнштейін постулаттары 
 
ХХ  ғасырдың  басында  белгілі  болған  тəжірибелік  жəне  теориялық 
материалдарды  терең  талдау  Эйнштейнді  классикалық  физиканың  негізгі 
қағидаларын,  оның  ішінде  ең  алдымен,  кеңістік  пен  уақыттың  қасиеттері 
жайлы  көзқарастарды  қайта  қарауға  əкеп  тірелді.  Осының  нəтижесінде  ол 
классикалық  физиканың  логикалық  аяқтамасы  болып  табылатын  арнайы 
салыстырмалылық теориясын жасады. 
Бұл теория классикалық механиканың Эвклид кеңістігі жəне Галилей-
Ньютонның  инерция  заңы  тəрізді  қағидаларын  өзгеріссіз  қабылдады.  Ал 
түрлі  санақ  жүйелерінде  қатты  денелердің  мөлшері  мен  уақыт 
аралықтарының  өзгеріссіз  қалады  деген  қорытындылары  тек  баяу 
қозғалыстар  үшін  ғана  тəн  жəне  оларды  үлкен  жылдамдықтар  обылысына 
тарату заңсыз болып табылатындығына Эйнштейн назар аударады. Олардың 
шын  қасиеттері  тек  тəжірибеден  алынған  қорытындыларға  негізделген. 
Галилейдің  түрлендіруіне  жəне  алыстан  əсерлесу  принципіне  қатысты  да 
осыны айтуға болады. 
Арнайы  салыстырмалылық  теориясының  басты  қағидалары  ретінде 
Эйнштейн  екі  постулатты  (принципті)  алды,  олар  тұтастай  тəжірибелік 
деректерге  (оның  ішінде  бірінше  кезекте  Майкельсонның  тəжірибесі) 
сүйенген:  
1)  салыстырмалылық  принципі;  Табиғаттағы  кез  келген  физикалық 
құбылыс барлық инерциялық жүйеде бірдей өтеді.