Альберт Ейнштейн: биография

Пуанкаре також дав узагальнене формулювання принципу відносності, що охоплює і електродинаміку. Проте він продовжував визнавати ефір, хоча дотримувався думки, що його ніколи не вдасться виявити. У доповіді на фізичному конгресі (1900) Пуанкаре вперше висловлює думку, що одночасність подій не абсолютна, а являє собою умовну угоду («конвенцію»). Було висловлено також припущення про граничну швидкість світла. Таким чином, на початку XX століття існували дві несумісні кінематики: класична, з перетвореннями Галілея, і електромагнітна, з перетвореннями Лоренца.

Ейнштейн, розмірковуючи на ці теми значною мірою незалежно, припустив, що перша є наближений випадок другий для малих швидкостей, а те, що вважалося властивостями ефіру, є насправді прояв об'єктивних властивостей простору і часу. Ейнштейн прийшов до висновку, що безглуздо залучати поняття ефіру тільки для того, щоб довести неможливість його спостереження, і що корінь проблеми лежить не в динаміці, а глибше - в кінематиці. У згаданій вище основоположною статті «До електродинаміки рухомих тіл» він запропонував два постулати: загальний принцип відносності та сталість швидкості світла, з них без праці виводяться лоренцева скорочення, формули перетворення Лоренца, відносність одночасності, непотрібність ефіру, нова формула додавання швидкостей, зростання інерції зі швидкістю і т. д. В іншій його статті, яка вийшла в кінці року, з'явилася і формулаE=mc, яка визначає зв'язок маси і енергії.

Частина вчених відразу прийняли цю теорію, яка пізніше отримала назву «спеціальна теорія відносності »(СТО); Планк (1906) і сам Ейнштейн (1907) побудували релятивістську динаміку і термодинаміку. Колишній учитель Ейнштейна, Мінковський, в 1907 році представив математичну модель кінематики теорії відносності у вигляді геометрії чотиривимірного неевклідова світу і розробив теорію інваріантів цього світу (перші результати в цьому напрямку опублікував Пуанкаре в 1905 році).

Однак чимало вчених визнали «нову фізику» надто революційною. Вона скасовувала ефір, абсолютний простір і абсолютний час, ревізувала механіку Ньютона, яка 200 років служила опорою фізики та незмінно підтверджувалася спостереженнями. Час в теорії відносності тече по-різному у різних системах відліку, інерція і довжина залежать від швидкості, рух швидше світла неможливо, виникає «парадокс близнюків» - всі ці незвичайні слідства були неприйнятні для консервативної частини наукового співтовариства. Справа ускладнювалася також тим, що СТО не передбачала спочатку жодних нових спостережуваних ефектів, а досліди Вальтера Кауфманна (1905-1909) багато тлумачили як спростування наріжного каменю СТО - принципу відносності (цей аспект остаточно прояснився, на користь СТО, тільки в 1914-1916 роках ). Деякі фізики вже після 1905 року намагалися розробити альтернативні теорії (наприклад, Рітц в 1908 році), проте пізніше з'ясувалося непереборні розбіжність цих теорій з експериментом.

Багато видатних фізики залишилися вірними класичної механіки та концепції ефіру, серед них Лоренц , Дж. Дж. Томсон, Ленард, Лодж, Нернст, Вінн. При цьому деякі з них (наприклад, сам Лоренц) не відкидали результатів спеціальної теорії відносності, однак інтерпретували їх у дусі теорії Лоренца, вважаючи за краще дивитися на просторово-часову концепцію Ейнштейна-Маньківського як на чисто математичний прийом.

Вирішальним аргументом на користь істинності СТО стали досліди з перевірки Загальної теорії відносності (див. нижче). З часом поступово накопичувалися і досвідчені підтвердження самої СТО. На ній засновані квантова теорія поля, теорія прискорювачів, вона враховується при проектуванні та роботі супутникових систем навігації (тут виявилися потрібні навіть поправки загальної теорії відносності) і т. д.