PhilosofFine

Но если и нет утешения в плодах нашего исследования, есть, по крайней мере, какое-то утешение в самом исследовании . Попытка понять Вселенную - одна из очень немногих вещей, которые чуть приподнимают человеческую жизнь над уровнем фарса и придают ей черты высокой трагедии.

Стивен Вайнберг

Обсуждению принципа относительности и «динамической» взаимосвязи представлений об относительности движения и законов физики в целом в рамках представлений Галилея, в механике Ньютона и в теории относительности Эйнштейна (как специальной, так и общей) посвящено достаточно много работ, как у нас в стране, так и за рубежом. Особенностью большинства этих исследований можно считать то, что все они используют различные подходы для того, чтобы «прийти» к идее относительности. В частности, в 2003 г. в журнале «Философия науки» вышла совместная работа Н. В. Головко, А. Л. Симанова и А. Ю. Сторожук «Специальная теория относительности: основные предпосылки и идеи», в которой предложен один из таких возможных подходов, указывающий на глубокую взаимосвязь идей СТО и истории развития физики на рубеже XIX-XX вв.

Ниже представлен наиболее простой, на наш взгляд, в определенной степени «математический» подход к интерпретации принципа относительности, который связывает ключевые моменты представлений Галилея, Ньютона и Эйнштейна об относительности законов физики и основные характеристики их математических моделей структуры пространства (и пространства-времени). Суть подхода заключается в методологической установке: принцип относительности работает не только как удобный способ представления и поиска объективных инвариантов для данной модели структуры пространства-времени, но и как регулятив, контролирующий область применения самой модели. Другими словами, принятие принципа относительности «заставляете» нас искать инварианты в описании явлений и в то же время указывает на ограниченность нашей модели. Наша цель состоит в том, чтобы проанализировать эволюцию принципа относительности, его интерпретацию в различных моделях структуры пространства, выявить ограничения, которые он накладывает на эти модели, и оценить перспективы его использования для построения новых моделей.

Особое внимание в нашем анализе уделяется экспликации математических свойств однородности и изотропности пространства и связанных с ними свойств концептуального физического пространства соответствующей модели. Именно свойства однородности и изотропности пространства лежат в основе понимания инерциальной системы отсчета (ИСО), именно необходимость сохранения этих свойств в конечном счете приводит нас к необходимости поиска инвариантов в описании структуры пространства. Данный анализ еще раз (см. гл. 1) потребует от нас обращения к проблеме соотношения физики и геометрии, точнее, физической и математической составляющих модели, теперь уже в контексте проблемы возможности интерпретации механики как геометрии. Начнем наш анализ с «классического представления» принципа относительности, который был дан Галилеем в его «Диалоге» [Галилей, 1948].

Принцип относительности

Законы физики универсальны. В настоящее время, говоря о неизбежности применения в науке концептуального пространства и времени, мы предполагаем, что одна из возможных интерпретаций универсальности законов физики связана с представлениями об относительности как о сохранении определенных инвариантных свойств пространства и времени в рамках моделей пространства-времени в специальной и общей теориях относительности.

Специальная теория относительности (СТО), являясь физической теорией пространства и времени, связывает между собой события, происходящие в различных инерциальных системах отсчета. Говоря о физической теории пространства и времени, мы имеем в виду то, что СТО описывает взаимодействие событий в рамках пустого 4-мерного континуума Мин-ковского, связывающего события через пространственно-временной интервал. В качестве инерциальной системы отсчета принимается координатная система, снабженная часами, находящаяся в покое или в равномерном прямолинейном движении. Как правило, универсальность законов физики в различных инерциальных системах отсчета отражает принцип относительности: в различных инерциальных системах отсчета вид физических законов является инвариантным, т. е. законы физики сохраняются (впервые принцип относительности был выдвинут Г. Галилеем).