Может показаться непонятным, почему жизнь многих теорий относительно коротка? Положения, которых при­держивались в течение некоторого времени, вдруг отбра­сывают. Аристотель, например, писал, что движущееся тело останавливается, если толкавшая его сила перестает действовать,— таким был «закон инерции» до Галилея. До Галилея считали также, что чем больше действующая на тело сила, тем больше его скорость.
Галилей считал инерционным равномерное движение как по прямой, так и по окружности. Но важнее всего, что он установил новый закон движения тел: чем больше действующая на тело сила, тем больше ускорение тела. Прошло еще почти столетие, прежде чем Ньютон сформу­лировал основные положения учения о движении с до­статочной строгостью. При этом он совершенно пренебрег понятием относительности движения. На заложенной Ньютоном базе построена вся классическая механика. Прошло еще два столетия, и принцип относительности Га­лилея был расширен: на этой основе возникла теория от­носительности. Возникла теория, которая описывает при­роду лучше, чем классическая физика.

Может показаться непонятным, почему жизнь многих теорий относительно коротка? Положения, которых при­держивались в течение некоторого времени, вдруг отбра­сывают. Аристотель, например, писал, что движущееся тело останавливается, если толкавшая его сила перестает действовать,— таким был «закон инерции» до Галилея. До Галилея считали также, что чем больше действующая на тело сила, тем больше его скорость.
Галилей считал инерционным равномерное движение как по прямой, так и по окружности. Но важнее всего, что он установил новый закон движения тел: чем больше действующая на тело сила, тем больше ускорение тела. Прошло еще почти столетие, прежде чем Ньютон сформу­лировал основные положения учения о движении с до­статочной строгостью. При этом он совершенно пренебрег понятием относительности движения. На заложенной Ньютоном базе построена вся классическая механика. Прошло еще два столетия, и принцип относительности Га­лилея был расширен: на этой основе возникла теория от­носительности. Возникла теория, которая описывает при­роду лучше, чем классическая физика.
Значит ли это, что все предыдущие были ненужными? Значит ли это, что создание теорий вообще бесполезно, потому что рано или поздно их все равно приходится заменять другими теориями? Не будет ли разумней доволь­ствоваться в физике только результатами опытов измере­ний? Эти результаты никогда не изменятся, измениться может лишь точность результатов.
Ясно, что непосредственный контакт с природой единственное, что может дать исследователю природы факты, достойные полного доверия. Но факты — еще не наука. Наука должна уметь систематизировать факты, де­лать правильные выводы обобщения и указывать пути поиска новых фактов.
Природа бесконечно разнообразна, неисчерпаема. Мы можем собрать огромное количество фактов о природе, но все ли они нужны? Возможности для проведения опытов ограничены, поэтому необходимо изучать только сущест­венное. Что же существенно, а что нет, может сказать только теория. А. Пуанкаре сравнивает физику с библио­текой, «которая должна непрерывно пополняться, библио­текарю же отпущены для приобретения ограниченные средства, он не может тратить их неразумно.
Задачей экспериментальной физики является приобре­тение, только она одна может обогатить библиотеку.
Что же касается математической физики, то ее задачей является составление каталога. Даже если этот каталог удачно составлен, библиотека от этого еще не становится богаче. Но зато он может помочь читателю в использова­нии книжного богатства.
Указывая библиотекарю на пробелы в его собрании, ка­талог позволяет более целесообразно использовать сред­ства. Это очень важно, так как средства ограничены.
Сходная роль, очевидно, и у математической физики; она должна руководить обобщением так, чтобы это … уве­личивало коэффициент полезного действия науки».
В приведенной цитате сформулирована одна из основ­ных  задач теории: систематизировать уже имеющиеся факты и указывать путь отыскания новых. При этом теория обычно предсказывает и то, каким должен быть результат того или иного опыта. Иногда предсказание ока­зывается верным, но случается, как, например, с опытом Майкельсона — Морли, и так, что опыт дает неожиданные результаты. Такой факт — первая весточка о приближаю­щемся кризисе старой теории, и рано или поздно возникает новая теория, которая, как правило, шире предшествовав­шей и охватывает больше фактов. Именно это и важно Отсюда следует, что теории отображают природу, а не яв­ляются произвольными конструкциями разума. Замена старых теорий новыми позволяет нам последовательно при­ближаться к истине.
В процессе смены теорий выступает еще одно интересное явление: новые теории поначалу пытаются облачаться в понятия и образы старых теорий. Как, например, первым электромоторам придавали форму паровых машин, так и в новой теории используют элементы старой, объединяя их в таком виде, который диктуется потребностями новой тео­рии. Путеводной нитью служат при этом математические рассуждения. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим следующие примеры.
Было время, когда атом представляли сходным с сол­нечной системой. Но при этом у исследователей возник ряд недоразумений: атом был «солнечной системой» с неожи­данно странными свойствами. Несмотря на это, теория ато­ма, копирующего солнечную систему, очень хорошо объ­ясняла структуру и образование спектра атома водорода. В дальнейшем ученые расширили понятия для описания атома и разработали более полную теорию, однако, в этой современной теории структура спектра водорода получает­ся точно такой же, как и в предшествовавшей ей теории.
Было время, когда электрические явления считали ме­ханическими движениями особой среды — эфира. Получен­ные в этой теории формулы и по сей день мы считаем верными, хотя от наивного представления об эфире мы уже давно отказались.

Аналогично обстоит дело и с теорией относительности. Многие результаты этой теории на первый взгляд кажутся непонятными и странными, но это только потому, что в них часто пытаются разобраться с помощью старых, отно­сящихся к механике Ньютона понятий. Оставляя в стороне привычные представления и образы и заменяя их новыми научными понятиями, мы получаем изящную и ясную тео­рию. Если человек достигает такого восприятия теории от­носительности, тогда он может сказать, что он научился думать «релятивистски». Это более важное достижение, чем знание отдельных фактов, относящихся к теории отно­сительности. Релятивистски мыслящий человек не находит в теории относительности ничего удивительного и не­обыкновенного, а видит строгую и понятную систему. Именно элементы релятивистского мышления и пытался дать автор в настоящей книге. Насколько ему это уда­лось, пусть судит читатель.