«Теории относительности и тяготения Эйнштейна»

Уход от греческих идей

Этот греческий образ мышления сохранялся вплоть до позднего Средневековья, когда было еще вполне уместно опровергать неудобный факт внешнего мира, ссылаясь на Аристотеля. В эпоху Возрождения, которая, по крайней мере интеллектуально, знаменует переход от древности к современности, возник другой тип абсолютизма, столь же крайний, столь же произвольный, столь же неоправданный. Восстание против интеллектуального рабства греческим идеям качнуло маятник слишком далеко в другую сторону, и в результате ранняя современная наука оказалась обезображена тем, что мы теперь должны признать грубым материализмом. Человеческий разум был низведен до положения простого стороннего наблюдателя. Внешняя реальность была всем, и, помимо функции регистратора, наблюдатель не имел никакого значения. Вся цель науки заключалась в том, чтобы изолировать и классифицировать неуловимый внешний факт. Роль наблюдателя всячески минимизировалась. Конечно, его обязанностью было правильно установить факты, но что касается какого-либо вклада в них, он не принимался в расчет — он был определенно дисквалифицирован. Он фактически играл роль незваного гостя; со своей позиции вне явлений он искал абсолютную истину об этих явлениях. Единственная разница между его точкой зрения и точкой зрения Аристотеля заключалась в том, что последний искал неуловимую «истину» исключительно внутри себя, в то время как «классический» ученый, как мы его сейчас называем, искал ее исключительно вне себя.

Позвольте мне проиллюстрировать разницу между двумя рассмотренными мною точками зрения и третьей, которую я собираюсь обрисовать, на другом конкретном примере. Греки, как и средневековые мыслители, любили обсуждать вопрос, который воплощает все, о чем я говорил. Этот вопрос требовал от того, кто пытался на него ответить, выбора между наблюдателем и внешним миром как источником реальности. Он задавался во многих формах; одна из них знакома многим: «Если бы ветер повалил огромное дерево в такое время и в таком месте, где не было бы сознательного существа, чтобы услышать это, был бы какой-нибудь шум?» Грек должен был ответить на этот вопрос отрицательно, потому что для него шум был исключительно феноменом слушателя. Классический ученый должен был ответить утвердительно, потому что для него шум был исключительно феноменом дерева, воздуха и земли. Сегодня мы отвечаем на него отрицательно, но по совершенно иной причине, чем та, что склоняла к этому грека. Мы считаем, что шум — это совместный феномен наблюдателя и внешних факторов, поэтому в отсутствие любого из них он не может существовать. Мы верим, что звуковые волны производятся, и все такое; но что с того? В присутствии падающего дерева и отсутствии наблюдателя шума нет, точно так же, как его не было бы в присутствии наблюдателя и отсутствии дерева и ветра; шум, как совместный феномен наблюдателя и внешних факторов, существует только при их совместном присутствии.

Релятивизм и реальность

Такова точка зрения релятивизма. Статуя золотая для одного наблюдателя и серебряная для другого. Солнце восходит здесь и заходит в другой части мира. Здесь идет дождь, а в Чикаго ясно. Наблюдатель в Делфте слышит бомбардировку Антверпена, а наблюдатель в Лондоне — нет. Если бы они были последовательны, и греческий, и средневеково-современный абсолютист должны были бы спорить о том, является ли статуя «на самом деле» золотой или серебряной, восходит ли солнце «на самом деле» или заходит, является ли погода «на самом деле» хорошей или плохой, сопровождалась ли бомбардировка «на самом деле» громкими звуками или нет; и по каждому из этих вопросов они должны были бы прийти к согласию или признать свои методы неадекватными. Но для релятивиста ответ прост — является ли то или иное истинным, зависит от наблюдателя. В простых случаях мы прекрасно это понимаем, как всегда осознавали. В менее простых случаях мы признаем это менее легко или вовсе не признаем, поэтому часть нашего мышления имеет абсолютистские тенденции, а остальная — релятивистские. Эйнштейн — первый, кто осознал это полностью — или, если не это, то первый, кто осознал это настолько полно, что был побужден к целенаправленным усилиям освободить человеческое мышление от смеси релятивизма и абсолютизма и сделать его последовательно тем или другим.

Это приводит к тому, что наблюдаемый факт занимает положение неожиданной значимости. Ибо, когда мы обсуждаем вопросы физической науки со строго релятивистских позиций, мы должны отбросить как метафизику все, что отдает «реальностью», частично скрытой за нашими наблюдениями. Мы должны сосредоточить внимание на отчетах наших чувств и инструментов, которые их дополняют. Эти наблюдения, которые связывают наши восприятия с их внешними объектами, дают нам единственные объективные проявления; их мы должны принять как окончательные — всегда подлежащие такой коррекции, которую могут подсказать более точные наблюдения. Вопрос о том, существует ли «истинная» длина, площадь, масса, скорость, длительность или температура за числовым определением, или в присутствии определения, подлежащего коррекции, или в отсутствие какого-либо определения вообще, является метафизическим, и физик не должен его задавать. Длина, площадь, масса, скорость, длительность, температура — ничто из этого не имеет иного значения, кроме числа, полученного в результате измерения. Если несколько различных определений проверены и в них не найдено ошибок, вина должна лежать не на наблюдателях, а на объекте, который, как мы должны заключить, представляет разные значения разным наблюдателям.

В конце концов, мы привыкли к этой точке зрения; мы не требуем, чтобы Питтсбург находился на одинаковом расстоянии от Нью-Йорка и от Филадельфии, или чтобы житель Нью-Йорка и житель Филадельфии пришли к согласию относительно «реального» расстояния до Питтсбурга. Расстояние до Питтсбурга зависит от положения наблюдателя. Мы также не требуем, чтобы человек, который определяет положение магнитного полюса в одной точке в 1900 году и в другой в 1921 году, пришел к решению, где он находится «на самом деле»; мы принимаем его утверждение, что его положение зависит от времени наблюдения.

На самом деле это означает, что расстояние до Питтсбурга и положение магнитного полюса являются совместными свойствами наблюдателя и наблюдаемого — отношениями между ними, как мы могли бы выразиться. Это достаточно очевидно в случае с расстоянием до Питтсбурга; это едва ли столь же очевидно в случае с положением магнитного полюса, меняющимся с течением времени. Но если мы задумаемся о том, что наблюдение 1900 года и наблюдение 1921 года были оба верными и оба представляли истинное положение полюса для наблюдателя соответствующей даты, мы должны увидеть, что это единственное объяснение, которое указывает нам путь к выходу.

Я не хочу говорить слишком определенно о теориях Эйнштейна в этих вводных замечаниях, поэтому воздержусь от явного упоминания здесь ситуации, которую они затрагивают и к которой сказанное мною имеет прямое отношение. Она будет узнана, когда возникнет. Однако здесь необходимо отметить, что мы ставим то, что ученый называет «наблюдаемым значением», на положение гораздо более значимое, чем мы были бы готовы признать с ходу. Что касается любого отдельного наблюдателя, то его собственные лучшие наблюдаемые значения сами по себе являются внешним миром; он не может должным образом выйти за пределы условий, окружающих его наблюдения, и говорить о реальном внешнем мире за пределами этих наблюдений. Любой мир, который он может считать существующим таким образом, является чисто концептуальным миром, миром, который по какой-то причине он выводит как существующий за обманчивыми наблюдениями. При условии, что он делает эту оговорку, он вполне вправе спекулировать об этом скрытом мире, наделять его любыми характеристиками, какими пожелает; но он не может иметь для него реального существования, пока он не станет способен наблюдать его. Единственная реальность, которую он знает, — это та, которую он может непосредственно наблюдать.

Законы природы

Наблюдения, которые мы обсуждали и которые пытались наделить характеристиками «реальности», которыми они зачастую, как выясняется, не обладают, являются сырьем физической науки. Готовый продукт — это результат объединения большого числа этих наблюдений. Вся лежащая в основе мысль о проведении наблюдений, по сути, заключается в том, чтобы соотнести как можно больше из них, получить некое обобщение и, наконец, выразить это в некой простой математической форме. Эта формулировка затем называется «законом природы».

Существует много путаницы из-за непонимания в сознании обывателя того, что подразумевается под «законом природы». Возможно, это не самый удачный термин. Мы привыкли ассоциировать слово «закон» с идеей необходимости или принуждения. В сфере природы этот термин не несет такого значения. Законы природы — это несовершенные попытки человека объяснить природные явления; они не присущи материи и Вселенной, не являются железным стержнем необходимости, проходящим сквозь миры, системы и солнца. Законы природы — это немногим больше, чем рабочие гипотезы, подлежащие изменению, исправлению, расширению или даже отбрасыванию по мере того, как видение человека расширяется и углубляется. Никакой святости им не придается, и если один или все они не могут объяснить какую-то часть или все явления Вселенной, то он или они должны быть дополнены или отброшены.

Проверка одного из этих законов заключается в том, что он может быть показан как включающий все связанные явления, известные до сих пор, и что он позволяет нам предсказывать новые явления, которые затем могут быть проверены. Если обнаруживаются новые факты, которые не согласуются с одним из этих обобщенных утверждений, предположения, на которых основано последнее, пересматриваются, те, которые не соответствуют новым фактам, отбрасываются, и утверждение модифицируется так, чтобы включить новые факты. И если вспомнить, что законы физики ранее основывались на диапазоне наблюдений, гораздо более узком, чем доступный в настоящее время, кажется естественным, что в свете этого расширяющегося знания тот или иной закон может показаться узким и недостаточным. Новые теории и законы не обязательно опровергают старые, но объясняют определенные несоответствия в них и проникают глубже в их основополагающие принципы, тем самым расширяя наши идеи о Вселенной. Чтобы следовать новым рассуждениям, мы должны избавиться от предрассудков, лежащих в основе старых, не потому, что они неверны, а потому, что они недостаточны. Вселенная не будет искажена, чтобы соответствовать нашим правилам, но научит нас правилам существования.

Всегда, однако, мы должны остерегаться слишком легкой ошибки приписывания этим правилам чего-то вроде абсолютной истины. Современный ученый достиг очень делового взгляда на свои «законы природы». Для него закон — это, по сути, не что иное, как сокращенный способ выражения результатов большого числа экспериментов в одном утверждении. И важно помнить, что это простое сокращение описания множества разнообразных событий отнюдь не является реальным объяснением того, как и почему они произошли. Другими словами, цель науки в конечном счете не в том, чтобы объяснять, а только в том, чтобы обнаружить отношения, которые справедливы между физическими величинами, и воплотить все эти отношения в как можно меньшем количестве как можно более простых физических законов. Это по своей сути метод релятивизма. В его рамках наблюдается набор явлений. Есть два или много наблюдателей, и они записывают свои различные выводы. Они пересматриваются окончательным наблюдателем или судьей, который отсеивает предвзятость, обусловленную различными точками зрения первоначальных наблюдателей. Затем он записывает не какой-либо абсолютный закон природы, управляющий наблюдаемыми явлениями, а закон, максимально общий, выражающий их взаимосвязи. И посредством этой процедуры современная наука и философия с возрастающим акцентом показывают, что мы накладываем наши человеческие качества на внешнюю природу до такой степени, что мы имеем одновременно сильнейшее практическое оправдание, в дополнение к аргументам разума, для нашего настаивания на том, что контакт между объективным и субъективным, представленный наблюдением, — это единственное, что мы когда-либо сможем признать реальным. Мы можем предаваться абстрактным метафизическим спекуляциям сколько душе угодно, если мы склонны к метафизике; мы не можем пытаться навязывать диктат метафизики физику-ученому.

Концепции и реальности

Из исследований и критики, которые продолжались веками, возникло следующее современное отношение к сумме наших знаний. Концептуальная Вселенная в наших умах каким-то таинственным образом параллельна реальной Вселенной, но совершенно не похожа на нее. Наши концепции (идеи) материи, молекул, атомов, корпускул, электронов, эфира, движения, силы, энергии, пространства и времени находятся в том же или похожем отношении к реальности, что и иксы и игреки математика к сущностям его задачи. Материя, молекулы, атомы, корпускулы, электроны, эфир, движение, сила, энергия, пространство и время не существуют на самом деле и реально так, как мы их представляем, и не обладают на самом деле и реально теми качествами и характеристиками, которыми мы их наделяем. Концепции — это просто представления вещей вне нас; вещей, которые, будучи реальными, имеют сущностную природу, нам не известную. Материя, молекулы, атомы, корпускулы, электроны, эфир, движение, сила, энергия, пространство и время — это лишь устройства, символы, которые позволяют нам рассуждать о реальности. Они являются частями концептуального механизма в наших умах, который работает, или позволяет нашим умам работать, в той же последовательности событий, что и последовательность явлений во внешней Вселенной, так что когда мы воспринимаем нашими чувствами группу явлений во внешней Вселенной, мы можем логически вывести, какой результат вытечет из взаимодействия вовлеченных реальностей, и таким образом предсказать, какова будет ситуация на данном этапе последовательности.

Но хотя наша концептуальная Вселенная имеет таким образом механический аспект, мы не рассматриваем реальную Вселенную как механическую по своей природе. Это можно проиллюстрировать небольшой историей. Входя в дом своего друга, джентльмен оказывается неожиданно схваченным сзади. Он поворачивает голову, но ничего не видит. Его шляпа и пальто снимаются и помещаются на свои места неким невидимым агентом, сиденья, столы и угощения появляются в нужное время там, где они требуются, и все это без какой-либо видимой причины. Посетитель дрожит от ужаса и просит хозяина объяснить. Ему говорят, что идеи «порядок» и «регулярность» работают, и что именно они так хорошо справляются со своими задачами. Эти идеи нельзя увидеть, почувствовать, схватить или взвесить; они обнаруживают свое существование только своей заботой о благополучии человечества. Я думаю, гость, вернувшись домой, расскажет, что дом его друга населен призраками. Призраки могут быть добрыми, благожелательными, даже полезными; но все же это призраки. Теперь в ньютоновской механике абсолютное пространство, абсолютное время, сила, инерция и весь остальной аппарат, совершенно незаметный, появляющийся только в нужное время, чтобы сделать возможным правильное построение теории, играют ту же таинственную роль, что и идеи «порядок» и «регулярность» в моей истории. Классическая механика населена призраками.

На самом деле мы осознаем это и не позволяем навязывать себе мнение относительно истинной природы этих агентств. Мы используем механистическую терминологию и механистический способ рассуждения только потому, что обнаружили на опыте, что они облегчают наши рассуждения. Это инструменты, которые, как мы обнаружили, дают результаты. Они адаптированы к нашим умам, но, возможно, было бы лучше сказать, что наши умы устроены так, чтобы делать нашу концептуальную Вселенную обязательно механической по аспекту, чтобы наши умы могли вообще рассуждать. Вовлечены две антитетичные вещи — субъект (наш воспринимающий разум, который строит концепции) и объект (внешняя реальность); и не имея ни полного, ни абсолютного знания ни о том, ни о другом, мы не можем утверждать, что из них более истинно можно назвать механистическим по своей природе, хотя мы можем подозревать, что на самом деле ни то, ни другое. Мы больше не думаем о причине и следствии как о продиктованных присущей необходимостью, мы просто рассматриваем их как последовательности в рутине наших чувственных впечатлений от явлений. Одним словом, мы наконец ухватили идею, что наши представления о реальности, по крайней мере в настоящее время, какими бы они ни стали в конечном итоге, не абсолютны, а просто относительны. Мы видим также, что мы не объясняем Вселенную, а только описываем наши восприятия ее содержимого.

Так называемые законы природы — это просто утверждения формул, которые резюмируют или суммируют отношения и последовательности явлений. Наше усилие постоянно направлено на то, чтобы найти формулы, которые опишут максимально широкий спектр явлений. По мере того как наши знания увеличиваются, то есть по мере того как мы воспринимаем новые явления, наши законы или формулы ломаются, то есть они перестают давать описание в кратких терминах всех наших восприятий. Дело не в том, что старые законы неверны, а просто в том, что они недостаточно всеобъемлющи, чтобы включить все наши восприятия. Старые законы часто являются частными или предельными случаями новых законов.

Из того, что мы сказали о реальности наблюдений, следует, что мы должны поддержать ту школу психологии и параллельную школу философии, которые утверждают, что концепции происходят из восприятий. Но это не накладывает на концепции такого сильного ограничения, как могло бы показаться. Элементы всех наших концепций действительно приходят к нам извне; мы ничего не производим из ничего. Но когда восприятие предоставило достаточный объем сырья, мы можем группировать его элементы способами, чуждыми фактическому возникновению в перцептивном мире, и при этом получать концептуальные результаты, настолько полностью отличающиеся от того, что мы сознательно воспринимали, что мы сильно искушены рассматривать их как определенно произведенные в наших умах без ссылки на внешние факторы. Еще более значима наша способность абстрагировать от конкретных объектов и конкретных инцидентов существенные черты, которые делают их похожими и разными. Но в отличие от греков, мы видим, что наша концепция холодности — это не то, чем мы были наделены с самого начала, а просто абстракция от конкретных опытов с конкретными объектами, которые были холодными.

Концепции пространства и времени

Когда мы сформировали абстрактные идеи холодности и тепла и получили опыт, указывающий на то, что возникновение этих свойств варьируется по степени, мы в состоянии сформировать вторичное абстрактное понятие, охватываемое словом «температура». Когда мы сформировали абстрактные идеи размера, положения и разделения, мы аналогичным образом в состоянии сформировать вторичную абстракцию, которой даем имя «пространство». Не столь легко проследить до определенного источника, но тем не менее ясно являющаяся абстракцией, основанной на опыте, наша идея того, что мы называем «временем». Никто из нас не обманывается относительно реальности этих абстракций. Мы не рассматриваем пространство как реальное в том смысле, в котором рассматриваем стул как реальный; это просто абстрактная идея, удобная для размещения материальных объектов, таких как стул. Мы также не рассматриваем время как реальное в этом смысле. Вещи занимают пространство, события занимают время; пространство и время сами по себе, как мы осознаем, нематериальны и нереальны; пространство не существует, а время не происходит в том же смысле, в каком существуют материальные объекты и происходят события. Но мы находим абсолютно необходимым иметь, среди ментального оборудования, упомянутого выше как аппарат, с помощью которого мы следим за внешним миром, эти сосуды для того, чтобы этот мир существовал и двигался в них.

Пространство и время, таким образом, являются концепциями. Не странно, однако, что, столкнувшись с огромной и ошеломляющей сложностью Вселенной и трудностью разделения и различения в наших умах наших восприятий и концепций, мы должны временами и в отношении определенных вещей проецировать наши концепции неправомерно в вечную Вселенную и принимать их за восприятия. Самый примечательный пример такой проекции, возможно, произошел в самом случае пространства и времени, самых фундаментальных из всех наших концепций. Мы стали думать об этих как об абсолютных, как о независимых друг от друга и от всех других вещей, и как всегда существующих и продолжающих существовать, независимо от того, существовали ли мы или что-либо еще — пространство как трехмерный, однородный континуум, имеющий одинаковые свойства во всех направлениях; время как одномерный, необратимый континуум, текущий в одном направлении. Трудно вернуться к идее, что пространство и время, так описанные и определенные, являются лишь концепциями, ибо идея их абсолютного существования укоренилась в нас как результат, вероятно, долгого опыта предков.

Определения Ньютона, конечно, представляют классическую идею времени и пространства. Он говорит нам, что «абсолютное, истинное и математическое время течет в силу своей собственной природы, равномерно и без ссылки на какой-либо внешний объект»; и что «абсолютное пространство, в силу своей собственной природы и без ссылки на какой-либо внешний объект, всегда остается тем же самым и неподвижно». Конечно, с современных позиций абсурдно называть любое из этих заявлений определением; но они представляют примерно так хорошо, как любые слова могут, идеи, которые Ньютон имел о времени и пространстве, и они делают достаточно ясным, что он рассматривал оба как имеющие реальное существование во внешнем мире.

Если пространство и время должны быть сосудами нашей Вселенной, и если единственное, что действительно имеет значение, — это измеренные результаты, ясно, что мы должны иметь с самого начала средства измерения пространства и времени. Верим ли мы в то, что пространство и время имеют реальное существование или нет, очевидно, что мы не можем измерить ни то, ни другое непосредственно. Мы должны будем измерять пространство, измеряя от одного материального объекта до другого; мы должны будем измерять время с помощью какой-то подобной конвенции, основанной на событиях. Позже мы скажем еще кое-что об измерении времени; в настоящее время нам нужно лишь указать, что ньютоновское время измеряется независимо от пространства; и предполагается существование подходящего хронометра.

Пространство Галилея и Ньютона мыслилось как пустое, за исключением того, что некоторые его части были заняты материей. Положения тел в этом пространстве в целом определялись со ссылкой на координатную систему какого-либо рода. Это снова то, что требует определенного количества обсуждения.

Система отсчета для пространства

Математик, следуя примеру великого французского гения Декарта, показывает нам очень ясно, как установить для измерения пространства каркас, известный как декартова система координат. Человек с самыми обычными математическими знаниями поймет, что для определения точки на плоскости мы должны иметь два измерения; и мы могли бы, вероятно, показать этому человеку без слишком серьезных трудностей, что мы можем определить точку на любой поверхности с помощью двух измерений. Примером этого является определение точек на поверхности Земли с помощью их широты и долготы. Столь же ясно, что если мы добавим третье измерение и попытаемся определить точки в пространстве, мы должны добавить третье измерение. В случае точек на поверхности Земли это может быть высота над уровнем моря, которая определила бы точку не как часть сферической поверхности Земли, а как часть твердой сферы. Или мы можем вернуться к предложению доктора Слоссона, что для того, чтобы полностью определить положение его лаборатории, мы должны сделать заявление о Бродвее, и одно о 116-й улице, и одно, рассказывающее, сколько лестничных пролетов нужно подняться. В любом случае, должно быть достаточно ясно, что полное определение точки в пространстве требует трех измерений.

Математик формулирует все это с предельной точностью. Он просит нас выбрать любую точку в пространстве и назвать ее O. Затем мы проводим или представляем себе проведенными через эту точку три взаимно перпендикулярные линии, называемые координатными осями, которые мы можем обозначить OX, OY и OZ соответственно. Наконец, мы рассматриваем три плоскости, также взаимно перпендикулярные, как две стены и пол комнаты, которые встречаются в одном общем углу, которые образованы линиями OX и OY, OY и OZ, и OZ и OX соответственно. Эти три плоскости называются координатными плоскостями. И тогда любая другая точка P в пространстве может быть представлена относительно O ее перпендикулярными расстояниями от каждой из трех координатных плоскостей — расстояниями x, y, z на рисунке. Эти величины называются координатами точки.

Обывателю кажется чем-то совершенно наивным это представление ученого об установке трех сторон коробки в пространстве и использовании их в качестве основы всей его работы. Обыватель почему-то чувствует, что, хотя для него совершенно нормально сказать нам, что он живет на 1065 (одна координата) 156-й улице (две координаты) на третьем этаже (три координаты), для серьезно настроенного ученого довольно тривиальное дело рассматривать верх-низ, вперед-назад, право-лево каждой точки, с которой он имеет дело. Обывателю кажется что-то особенно бессмысленное, глупое и совершенно детское в наборе координатных осей, и вы просто не можете заставить его поверить, что серьезно настроенный ученый должен возиться с какой-либо подобной ерундой. Его нельзя убедить воспринимать это дело с координатными осями всерьез. Тем не менее, факт в том, что ученый воспринимает это с предельной серьезностью. Ему необходимо определять положения точек; и он действительно делает это с помощью набора координатных осей.

Ученого, однако, не интересуют точки пустого пространства. Точка для него — это лишь часть концептуального механизма, который он использует в своей попытке идти в ногу с внешним миром. Он знает, что реальных точек нет, но ему удобно следить за определенными вещами, которые являются реальными, представляя их как точки. Но эти вещи практически в каждом случае являются материальными телами; и практически в каждом случае, вместо того чтобы оставаться на месте, они настаивают на перемещении через пространство. Ученый должен использовать свою координатную систему не просто для определения единственного положения такой «точки», а для отслеживания пути, по которому она движется, и для определения ее положения на этом пути в заданные моменты.

Время и координатная система

Это вводит концепцию времени в тесную связь с пространственной координатной системой. И сразу мы чувствуем нехватку конкретного, визуализированного четвертого измерения. Если мы хотим зафиксировать объекты только на полу, край комнаты, идущий к потолку, стал бы ненужным и мог бы быть исключен из нашей координатной системы. То есть нам нужно только две координаты, чтобы зафиксировать положение точки на плоскости. Предположим, вместо того чтобы отбрасывать третью координату, мы используем ее для представления единиц времени. Тогда она позволяет нам записывать время, которое потребовалось движущейся точке на полу, чтобы пройти из положения в положение. Определенные точки в комнате были бы вертикально над соответствующими точками, занимаемыми движущейся точкой на ее пути по полу; и вертикальная высота над полом таких точек соответствует значению временной координаты, которая указывает время, которое потребовалось точке, чтобы переместиться из положения в положение. Точно так же, как путь точки по полу является непрерывной кривой (для математика, следует понимать, этот термин «кривая» включает прямую линию как частный случай, в котором кривизна оказывается равной нулю); так и серия точек над ними в комнате образует непрерывную кривую, которая записывает для нас не только путь точки по полу, но, кроме того, время ее прибытия в каждое из ее последовательных положений. В алгебраической работе, связанной с такой задачей, третья координата ведет себя точно так же, независимо от того, считаем ли мы, что она представляет время или третье пространственное измерение; мы даже не можем сказать из алгебры, что именно она представляет.

Когда мы переходим к более общему случаю точки, движущейся свободно через пространство, у нас есть только три координаты в нашем распоряжении; нет четвертой, с помощью которой мы могли бы фактически изобразить ее запись времени-пространства. Тем не менее, мы можем записать числовые и алгебраические отношения между ее тремя пространственными координатами и временем, которое требуется, чтобы пройти из одного положения в другое; и с помощью этого мы можем сделать все необходимые вычисления. Ее движение полностью определено как относительно пространства, так и относительно времени. Мы очень склонны обратить внимание на тот факт, что если бы у нас действительно была в распоряжении четвертая, пространственная координата, мы могли бы использовать ее для графического представления времени, как и раньше, и фактически построить геометрическую картину пути нашей движущейся точки относительно пространства и времени. И по этой причине мы очень склонны говорить так, как будто измерения времени составляют четвертую координату, независимо от любого вопроса о нашей способности построить картину этой координаты. Прибытие точки в данное положение составляет событие; и это событие полностью определено с помощью четырех координат — трех в пространстве, которые мы можем изобразить на наших координатных осях, и одной во времени, которую мы не можем.

Набор координатных осей в пространстве, вместе с нулевой точкой, от которой мы измеряем время, составляют то, что мы называем системой отсчета. Если мы не собираемся обращать никакого внимания на время, мы можем думать о пространственной координатной системе самой по себе как составляющей нашу систему отсчета. Это выражение свободно появляется во всем последующем тексте, и всегда с одной или другой из этих интерпретаций.

Мы видим, таким образом, как мы можем следить за движущейся точкой, следя за последовательными положениями, которые она занимает в нашей системе отсчета. Теперь мы подразумевали, что эти координатные оси зафиксированы в пространстве; но ничто не мешает нам предположить, что они движутся. Если они это делают, они несут с собой все свои точки; и любое движение этих точек, о котором мы можем говорить, будет лишь движением относительно координатной системы. Если мы найдем что-то вне нашей координатной системы, что не движется, движение точек в нашей системе относительно тех, что вне ее, будет комбинацией их движения относительно наших координатных осей и движения этих осей относительно внешних точек. Это будет большой обузой; и это представляет собой положение дел, которого мы постараемся избежать. Мы избежим его, если вообще сможем, выбрав координатную систему, относительно которой мы сами не движемся; ту, которая участвует в любом движении, которое мы можем иметь. Или, возможно, мы иногда захотим обратить процесс, изучая поведение какой-то группы тел, и искать набор осей, который находится в покое относительно этих тел; тот, который участвует в любом движении, которое они могут иметь.

Выбор координатной системы

Все это подчеркивает тот факт, что наши координатные оси не выбраны для нас заранее природой и не установлены в каком-то одном конкретном месте. Мы выбираем их для себя, и мы выбираем их наиболее удобным способом. Но разные наблюдатели, или, возможно, один и тот же наблюдатель, изучающий разные задачи, найдут выгодным использовать разные координатные системы. Астроном нашел возможным и весьма удобным выбрать координатную систему такую, что подавляющее большинство звезд в целом не имеют движения относительно нее. Такая система была бы совершенно непригодна для исследований, ограниченных Землей; для них мы естественно выбираем систему отсчета, привязанную к Земле, с ее началом O в центре Земли, если наше исследование охватывает весь земной шар, и в какой-то более удобной точке, если нет, и в любом случае сопровождающую Землю в ее вращении и обращении. Но такая система отсчета, как и та, что привязана к неподвижным звездам, была бы крайне неудобна для исследователя движений планет; он, несомненно, привязал бы свою систему отсчета к Солнцу.

В этой связи возникает жизненно важный вопрос. Является ли выражение закона природы независимым от выбора системы координат или зависимым от него? И в какой степени мы сможем примирить результаты одного наблюдателя, использующего одну систему отсчета, и второго наблюдателя, использующего другую? Ответ на второй вопрос очевиден. Правда, если какая-либо серия событий описывается с использованием двух разных наборов осей, описания будут разными, в зависимости от принятой системы времени и относительного движения осей. Но если связь между системами отсчета известна, возможно с помощью математических процессов вывести величины, наблюдаемые в одной системе, если известны те, что наблюдаются в другой. Этот процесс перевода результатов одного наблюдателя в результаты другого известен как преобразование; и математическое утверждение правила, управляющего преобразованием, называется уравнением или уравнениями (их обычно несколько) преобразования. Преобразования такого характера составляют хорошо развитую ветвь математики.

Когда мы спрашиваем об инвариантности закона природы, необходимо быть довольно уверенными в том, что именно мы подразумеваем под этим выражением. Утверждение, что данное тело движется со скоростью 75 миль в час, конечно, не является законом природы; это простое числовое наблюдение. Но помимо таких числовых результатов, у нас есть большое количество математических отношений, которые дают нам более или менее общее утверждение отношений, существующих между скоростями, ускорениями, массами, силами, временами, длинами, температурами, давлениями и т. д. Есть некоторые из них, которые мы были бы готовы заявить сразу как универсально справедливые — расстояние, пройденное равно скорости, умноженной на время, например. Мы не верим, что любое мыслимое изменение систем отсчета могло бы привести к условию, при котором произведение скорости и времени, измеренное из определенной системы отсчета, не равнялось бы расстоянию, измеренному из этой же системы отсчета. Есть другие отношения более или менее того же рода, которые мы, вероятно, считаем находящимися в той же инвариантной категории; есть другие, возможно, в которых мы могли бы сомневаться; и, по-видимому, есть еще другие, которые мы подозревали бы в ограниченной справедливости, справедливые только в определенных системах отсчета, а не в других.

Вопрос об инвариантности закона природы, таким образом, может оказаться тем, на который можно ответить в целом одним утверждением; он может в равной степени оказаться тем, на который нужно отвечать в частностях, рассматривая конкретные законы в связи с конкретными преобразованиями между конкретными системами отсчета. Или, возможно, мы найдем себя оправданными в занятии позиции, что предполагаемый «закон природы» является таковым только в том случае, если он независим от изменения от одной системы отсчета к другой. В любом случае, вопрос может быть сформулирован следующим образом:

Наблюдатель A, используя систему отсчета R, измеряет определенные величины t, w, x, y, z. Наблюдатель B, используя систему отсчета S, измеряет те же элементы и получает значения t', w', x', y', z'. Найдены соответствующие уравнения преобразования для вычисления одного набора значений из другого. Если математическое отношение любого рода найдено существующим между значениями t, w, x, y, z, будет ли то же отношение существовать между значениями t', w', x', y', z'? Если оно не существует, оправданы ли мы, все еще называя это законом природы? И если оно не существует, и мы воздерживаемся от того, чтобы называть это таким законом, можем ли мы ожидать в каждом случае найти некое отношение, которое будет инвариантным при преобразовании, и которое поэтому может быть признано законом природы, связывающим t, w, x, y и z?

Я счел целесообразным обсудить этот пункт так подробно, потому что здесь больше, чем в любом другом месте, соревнующиеся авторы эссе выдают неуверенность мысли и небрежность выражения. Не стоит многого говорить об инвариантности законов природы и их устойчивости при переходе от одной координатной системы к другой, если мы не достаточно хорошо подкованы относительно того, что именно мы подразумеваем под инвариантностью и под законом природы. Мы не ожидаем, что скорость поезда будет 60 миль в час одинаковой, когда мы измеряем ее относительно сигнальной вышки вдоль линии и относительно движущегося поезда на другом пути. Мы не ожидаем, что угловое смещение Марса изменится так же быстро, когда он находится на другой стороне Солнца, как когда он находится на нашей стороне. Но мы, я думаю, скорее ожидаем, что в любом явлении, которое мы можем наблюдать, мы найдем закон природы некоего рода, который зависит для своей справедливости ни от единиц, которые мы используем, ни от места, из которого мы делаем наши измерения, ни от чего-либо еще внешнего по отношению к самому явлению. Мы увидим позже, оправдано ли это ожидание, или оно должно быть отброшено в окончательном распутывании абсолютистской философии от релятивистской, которую, вместе с Эйнштейном, мы собираемся предпринять.

III

ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ РАВНОМЕРНОГО ДВИЖЕНИЯ

Классические идеи по этому предмету; эфир и кажущаяся возможность абсолютного движения; эксперимент Майкельсона-Морли и окончательное отрицание этой возможности

РАЗЛИЧНЫЕ АВТОРЫ И РЕДАКТОР

Когда мы говорим о теле как находящемся «в движении», мы имеем в виду, что это тело меняет свое положение «в пространстве». Теперь ясно, что положение объекта может быть определено только со ссылкой на другие объекты: чтобы описать место материальной вещи, мы должны, например, указать ее расстояния от других вещей. Если бы не было таких тел отсчета, слова «положение в пространстве» не имели бы для нас определенного значения. Количество таких внешних тел отсчета, которое необходимо указать, чтобы полностью определить положение данного тела в пространстве, зависит от характера пространства, с которым имеют дело. Мы видели, что когда мы визуализируем пространство нашего опыта как поверхность любого характера, двух указаний достаточно; и что когда мы мыслим его как окружающее нас в трех измерениях, мы требуем трех. Будет понятно, что математик просто удовлетворяет этому требованию, когда он устанавливает свою систему координатных осей, чтобы служить системой отсчета.

Что верно для «места», должно быть верно также для «движения», поскольку последнее — это не что иное, как изменение места. На самом деле было бы невозможно приписать состояние движения или покоя телу, подвешенному в полном одиночестве в пустом пространстве. Будет ли тело рассматриваться как покоящееся или как движущееся, и если последнее, то с какой скоростью, зависит исключительно от объектов, к которым мы относим его положения в пространстве. Когда Эйнштейн сидит за своим столом, он кажется нам находящимся в покое; но мы знаем, что он движется вместе с вращением Земли вокруг своей оси, вместе с Землей по ее орбите вокруг Солнца и вместе с Солнечной системой по ее пути через пространство — сложное движение, части или целое которого могут быть обнаружены только со ссылкой на надлежащим образом выбранные небесные тела. Никакой механический тест никогда не был разработан, который обнаружил бы это движение, если мы оставим для обсуждения в надлежащем месте эксперимент с маятником Фуко, который выявит осевое вращение нашего земного шара. Ни один дикарь, если бы он «стоял неподвижно», не мог бы быть убежден, что он движется с очень высокой скоростью или, на самом деле, что он вообще движется. Вы роняете монету прямо вниз вдоль борта корабля: с земли ее путь кажется параболическим; для полярного наблюдателя она кружится по кругу; для жителей Марса она бросается спиралевидно вокруг Солнца; для звездного наблюдателя она вращается по небу по пути со многими осложнениями. Для вас она падает по прямой линии с палубы в море. Тем не менее, ее различные треки в пространстве корабля, пространстве моря, пространстве Земли, пространстве Солнца, пространстве звезд — все одинаково реальны, и тот, который будет выделен для внимания, зависит исключительно от наблюдателя и объектов, к которым он относит движение. Земля движется в Солнечной системе, которая сама приближается к далекому звездному скоплению. Но мы не можем сказать, движемся ли мы к скоплению, или скопление к нам, или оба, или проводим ли мы успешную погоню за ним, или оно за нами, если у нас нет в виду некоего третьего тела, относительно которого измеряются движения Земли и звездного скопления. И если у нас есть это, измерения, сделанные относительно него, имеют значение относительно него, а не относительно Земли и звездного скопления в отдельности.

Мы можем выразить все это, сказав: «Все движения относительны; не существует такой вещи, как абсолютное движение». Эта линия аргументации на самом деле была прослежена многими философами природы. Но согласуется ли ее результат с фактическим опытом? Действительно ли невозможно различить покой и движение тела, если мы не принимаем во внимание его отношения к другим объектам? На самом деле легко увидеть, что, по крайней мере во многих случаях, такое различие невозможно.

Кто движется?

Представьте себя сидящим в железнодорожном вагоне с закрытыми окнами и движущимся по совершенно прямой колее с неизменной скоростью: вы нашли бы абсолютно невозможным установить какими-либо механическими средствами, движется ли вагон или нет. Все механические инструменты ведут себя точно так же, независимо от того, стоит ли вагон неподвижно или находится в движении. Если вы уроните мяч, вы увидите, что он падает на пол по прямой линии, точно так же, как если бы вы уронили его, стоя на платформе станции. Более того, если вы уроните мяч с той же высоты в двух случаях и измерите скорости, с которыми он ударяется о пол вагона и платформу станции, или время, которое требуется для спуска, вы обнаружите, что они идентичны в обоих случаях.

Любые изменения скорости или направления (например, когда автомобиль ускоряется, замедляется или проходит поворот) можно обнаружить, наблюдая за поведением тел внутри автомобиля, без явной привязки к каким-либо внешним объектам. Это становится особенно очевидным при внезапных нарушениях равномерности движения, которые проявляются в тряске всего, что находится в автомобиле. Однако равномерное прямолинейное движение никак не проявляет себя посредством каких-либо явлений внутри транспортного средства.

Более того, если мы приоткроем занавеску на окне настолько, чтобы увидеть поезд на соседнем пути, мы не сможем определить, движемся ли мы или он. Это опыт, который был у каждого из нас. Часто, сидя в поезде, который вот-вот отправится со станции, мы думали, что уже тронулись, но, когда движение переставало быть равномерным, понимали, что это другой поезд подается назад на соседний путь. И снова, когда мы продолжали наше путешествие, мы, внезапно подняв глаза, оказывались в замешательстве, пытаясь понять, движется ли проходящий мимо поезд вместе с нами, против нас или же он стоит на месте; или, что бывает реже, у нас возникало впечатление, что и он, и мы находимся в покое, хотя на самом деле оба поезда быстро двигались с одинаковой скоростью. Даже эта фраза «на самом деле» является относительной, поскольку она возникает из-за использования Земли в качестве абсолютного тела отсчета. Мы действительно наивны, если не понимаем, что для этого нет иных причин, кроме удобства, и что для наблюдателя, находящегося вне Земли, было бы столь же разумно сказать, что рельсы скользят под поездом, как и то, что поезд движется по рельсам. Одно из моих самых ярких детских воспоминаний — это ужас, с которым я, сидя в поезде, проезжавшем через узкую выемку, прятал голову на коленях у матери, чтобы не видеть ужасного зрелища земли, проносящейся мимо моего окна. Отсутствия фона, движущегося относительно медленно в обратном направлении, было достаточно, чтобы помешать моему сознанию сделать привычный вывод о том, что в конце концов на самом деле двигался поезд.

Механическая относительность

Таким образом, мы можем сформулировать следующий принцип: когда тело находится в равномерном прямолинейном движении относительно второго тела, все явления на первом теле происходят точно так же, как и на втором; физические законы для событий на обоих телах идентичны. И между системой тел никаким механическим способом нельзя обнаружить ничего, кроме относительного движения; любая попытка рассуждать об абсолютном движении предполагает наличие супернаблюдателя на каком-то теле, внешнем по отношению к системе. Даже в этом случае «абсолютное» движение — это не что иное, как движение относительно этого супернаблюдателя. Никакими механическими средствами невозможно обнаружить равномерное прямолинейное движение, которое не было бы относительным. Это и есть принцип механической относительности.

В этом нет ничего нового. Это было известно Галилею, это было известно Ньютону, это было известно с тех пор. Но любопытная приверженность человеческого разума к привычкам мышления, которые путают относительность с абсолютизмом, привела к положению дел, при котором мы пытались знать это и в то же время игнорировать. Нам придется вернуться к математическому способу рассуждения, чтобы увидеть, как это произошло. У математика есть свой собственный способ изложения принципа относительности, который мы сформулировали. Он напоминает то, что мы уже видели: наблюдатель на Земле, измеряющий свое «абсолютное» движение относительно Земли, просто привязал свою систему отсчета к Земле; пассажир в поезде, который наивно измеряет все движение относительно своего поезда, просто везет свои координатные оси вместе со своим багажом, вместо того чтобы оставить их на твердой земле; астроном, который имеет дело с движением Земли вокруг Солнца или с движением «неподвижных» звезд друг относительно друга, делает это просто с помощью приема привязки своей системы отсчета к Солнцу или к одной из неподвижных звезд. Поэтому математик указывает, что спор о том, какое из двух тел находится в движении, сводится к спору о том, какая из двух систем координатных осей лучше, более «естественна» или «абсолютна». Поэтому он формулирует механический принцип относительности следующим образом:

Среди всех систем координат, которые находятся лишь в равномерном прямолинейном движении друг относительно друга, ни одна не занимает какого-либо уникального естественного преимущества; все такие системы эквивалентны для исследования законов природы; все системы приводят к одним и тем же законам и одним и тем же результатам.

Таким образом, математик вывел формулировку относительности из ее тесной связи с внешними наблюдаемыми явлениями и перенес ее на наблюдателя и его систему отсчета. Мы должны либо принять принцип относительности, либо искать набор координатных осей, которые были выделены природой в качестве абсолютной системы отсчета. Эти оси должны быть в некотором смысле уникальными, чтобы, когда мы относим к ним явления, законы природы принимали форму исключительной простоты, не достигаемую при отнесении к обычным осям. Где нам искать такую предпочтительную систему координат?

Поиск абсолютного

Старая теория придерживалась убеждения, что существует такая вещь, как абсолютное движение в пространстве. По мере развития корпуса научных законов, начиная с XVI века, закралась вполне естественная гипотеза о том, что эти законы (то есть их математические формулировки, а не словесные описания) проявятся в особенно простых формах, если бы экспериментаторы могли проводить свои наблюдения с какой-то абсолютной точки зрения; с абсолютно фиксированной позиции в пространстве, а не с движущейся Земли. Где-то должен был быть найден набор координатных осей, неспособных к движению, фиксированный набор осей для измерения абсолютного движения; и в течение двухсот лет мир науки стремился найти его, несмотря на то, что должно было служить гарантией его отсутствия. Но поиск не увенчался успехом, и постепенно всеобщая применимость принципа относительности, насколько это касалось механических явлений, получила всеобщее признание. И после того, как великие математики XVIII века развили законы движения Ньютона до их наиболее полной математической формы, стало ясно, что, насколько это касается этих законов, упомянутая абсолютистская гипотеза совершенно не подтверждается. Никаких усложнений в законы Ньютона не вносится, если наблюдатель вынужден проводить свои измерения в системе отсчета, равномерно движущейся в пространстве; а для измерений в такой системе, как Земля, которая движется с изменяющейся скоростью и направлением вокруг Солнца и одновременно вращается вокруг своей оси, усложнение не является настолько решающим, чтобы дать нам хоть какой-то ключ к абсолютному движению Земли в пространстве.

Но механика, хотя и является старейшей, все же лишь одна из физических наук. Великий прогресс, достигнутый в математической формулировке оптической и электромагнитной теории в течение XIX века, возродил надежду на обнаружение абсолютного движения в пространстве с помощью законов, выведенных из этой теории. Ньютон предполагал, что свет — это материальная эманация, и если это так, то его прохождение через «пустое пространство» от Солнца и звезд к Земле не вызывало проблем. Но против теории Ньютона Гюйгенс, голландский астроном, выдвинул идею о том, что свет — это волновое движение того или иного рода. В течение ньютоновского периода и в течение многих лет после него преобладала корпускулярная теория; но в конечном итоге ситуация изменилась. Люди заставляли лучи света интерферировать, создавая темноту (см. стр. 61). Из этого, а также из других явлений, таких как поляризация, они сделали вывод, что свет является формой волнового движения, подобной ряби на воде; ибо они интерферируют, создавая ровные поверхности, или усиливают друг друга, создавая волны аномальной высоты. Но если свет следует рассматривать как форму волнового движения — а явления, по-видимому, не могли быть объяснены на иной основе, — то должна существовать какая-то среда, способная подвергаться этой форме движения. Передача волн через пустое пространство без помощи промежуточной материальной среды была бы «действием на расстоянии», идеей, нам неприятной. Связанные нашими тактильными, «дергающими за ниточки» представлениями о материальной вселенной, мы не могли привыкнуть к мысли о том, что что-то — даже столь нематериальное, как волна, — передается через ничто. Нам нужно было слово — эфир — чтобы нести свет, если не излучать его; точно так же, как нам нужно слово — инерция — чтобы нести снаряд в его полете. Было необходимо наделить эту среду свойствами, чтобы объяснить наблюдаемые факты. В целом она рассматривалась как идеальная жидкость. Эфир представлялся как всепроникающая, невесомая субстанция, заполняющая огромную пустоту, через которую свет достигает нас, а также межмолекулярные пространства всей материи. Ничего более определенного известно не было, однако этого было достаточно в качестве хорошей рабочей гипотезы, на основе которой Максвелл смог предсказать возможность радиосвязи. Своими плодами эфирная гипотеза оправдала себя; но существует ли эфир?

Эфир и абсолютное движение

Если он существует, то кажется вполне необходимым, просто на философских основаниях, чтобы он был пригоден для того, чтобы служить давно искомой системой отсчета для абсолютного движения. Конечно, не имеет смысла говорить об однородной среде, заполняющей все пространство, достаточно материальной, чтобы служить средством связи между удаленными мирами, и тут же отрицать, что движение относительно этой среды является значимым понятием. Такая система отсчета, какую предлагал эфир, соразмерная со всей известной областью вселенной, должна обязательно служить для всех движений в пределах нашего восприятия. Вывод кажется неизбежным: движение относительно эфира должно быть достаточно уникальным по характеру, чтобы выделяться среди всех других движений. В частности, мы должны быть в состоянии использовать эфир, чтобы определить где-то систему осей, неподвижных относительно эфира, использование которой привело бы к законам природы уникально простого описания.

Работа Максвелла подлила масла в огонь этой надежды. В течение прошлого века, после того как были определены единицы электричества, один набор для статических электрических расчетов и один для электромагнитных расчетов, было обнаружено, что отношение метрических единиц емкости для двух систем численно равно тому, что уже было найдено как скорость, с которой свет передается через гипотетический эфир. Одно определение относится к электричеству в покое, другое — к электричеству в движении. Максвелл, имея немногим больше рабочей базы, чем эта, взялся доказать, что электрические и оптические явления — это лишь два аспекта общей причины, к которой было применено общее обозначение «электромагнитные волны». Максвелл рассмотрел эту тему с большой полнотой и с полным успехом. В частности, он вывел определенные уравнения, дающие соотношения между различными электрическими величинами, участвующими в данном явлении. Но было обнаружено, что, как ни странно, эти соотношения имеют такой характер, что, когда мы подвергаем участвующие величины изменению координатных осей, преобразованные величины не сохраняют эти соотношения, если новые оси оказываются в движении относительно исходных. Это, конечно, было воспринято как указание на то, что движение действительно является абсолютным, когда мы имеем дело с электромагнитными явлениями, и что эфир, который переносит электромагнитные волны, действительно может рассматриваться как обладающий свойствами абсолютной системы отсчета.

Ссылка на явление аберрации, которое доктор Пикеринг адекватно обсудил в своем эссе и которое мне поэтому нужно упомянуть здесь только по названию, указывала на то, что эфир не увлекается материальными телами, через которые он может проходить. Казалось, что он должен просачиваться через такие тела, по-видимому, через молекулярные промежутки, без заметного сопротивления. Если бы это было не так, мы бы сомневались в возможности наблюдения скорости материальных тел через эфир; если эфир, прилегающий к таким телам, не увлекается и не закручивается в вихри, а «стоит на месте», пока тела проходят, нет никаких воображаемых причин для чего-либо, кроме полного успеха таких наблюдений. И, конечно, они имеют первостепенное значение, как только мы присваиваем эфиру роль абсолютной системы отсчета.

Земля и эфир

Одним из тел, движущихся относительно эфира, является сама наша Земля. Мы заранее не знаем, в каком направлении ожидать это движение или какой величины оно будет. Но одно ясно. В своем движении вокруг Солнца Земля имеет в противоположных точках своей орбиты разницу в скорости относительно окружающей среды, которая вдвое превышает ее орбитальную скорость относительно Солнца. Эта разница составляет 37 миль в секунду. Поэтому Земля должна в какое-то время года показывать скорость, равную или большую 18,5 миль в секунду, по отношению к универсальной среде. Знаменитый эксперимент Майкельсона-Морли 1887 года был проведен с ожиданием наблюдения этой скорости.

Эфир, конечно, и, следовательно, скорости через него, нельзя наблюдать напрямую. Но он действует как среда для передачи света. Если скорость света через эфир равна C, а скорость Земли через эфир равна v, то скорость света мимо Земли, согласно аргументации, должна варьироваться от C+v до C-v, в зависимости от того, движется ли свет точно в том же направлении, что и Земля, или в противоположном направлении, или по диагонали через путь Земли, так чтобы получить влияние только части движения Земли. Это, конечно, предполагает, что C всегда имеет одно и то же значение; предположение, которое представляется внутренне вероятным и которое в то же время согласуется с обычными астрономическими наблюдениями.