Можно представить себе разочарование читателя, за­кончившего предыдущую главу. Целая глава была посвя­щена поискам системы отсчета, в которой скорость света независимо от направления была бы с, и все безрезуль­татно. Надеялись связать эту систему с источником све­та — не удалось. Явление годичной аберрации звезд под­тверждает, что среда, в которой свет распространяется, также не является искомой системой. Результат опыта можно объяснить только с помощью гипотезы мирового эфира, но это объяснение противоречит опыту Майкельсона — Морли. Опыт Майкельсона — Морли говорит, что скорость света относительно Земли по всем направлениям одинакова. Так как Земля не находится в предпочтитель­ном положении по отношению к другим телам Вселенной, то безразлично, относительно чего измерять скорость све­та в вакууме; в результате мы всегда будем иметь с. Однако это кажется абсурдом! Вы сидите, например, в космическом корабле, мчащемся к Солнцу, и получаете при измерении скорости света, идущего от Солнца, то же самое число, как и на Земле.
Однако рассудительные читатели могут сказать: «Не беда, что все запутано. Большая часть книги еще впере­ди, может быть, там все постепенно и выяснится». Дейст­вительно, здесь, как и при чтении увлекательного романа, нетерпеливый читатель может заглянуть в конец книги, если не хватает терпения ждать развязки. А что должны были чувствовать ученые, которые сами ставили эти опы­ты? Им неоткуда было узнать окончательный ответ. Что­бы разрешить эту проблему, делались различные предпо­ложения. Эксперименты ставились один за другим, а труд­ности не исчезали. Результат опыта Майкельсона — Мор­ли окончательно запутал проблему. Теперь даже не знали, за что взяться. Опыт повторяли неоднократно, все увели­чивая точность измерений. Но опыты все с большей и большей точностью подтверждали, что скорость света от­носительно Земли одинакова по всем направлениям.

Можно представить себе разочарование читателя, за­кончившего предыдущую главу. Целая глава была посвя­щена поискам системы отсчета, в которой скорость света независимо от направления была бы с, и все безрезуль­татно. Надеялись связать эту систему с источником све­та — не удалось. Явление годичной аберрации звезд под­тверждает, что среда, в которой свет распространяется, также не является искомой системой. Результат опыта можно объяснить только с помощью гипотезы мирового эфира, но это объяснение противоречит опыту Майкельсона — Морли. Опыт Майкельсона — Морли говорит, что скорость света относительно Земли по всем направлениям одинакова. Так как Земля не находится в предпочтитель­ном положении по отношению к другим телам Вселенной, то безразлично, относительно чего измерять скорость све­та в вакууме; в результате мы всегда будем иметь с. Однако это кажется абсурдом! Вы сидите, например, в космическом корабле, мчащемся к Солнцу, и получаете при измерении скорости света, идущего от Солнца, то же самое число, как и на Земле.
Однако рассудительные читатели могут сказать: «Не беда, что все запутано. Большая часть книги еще впере­ди, может быть, там все постепенно и выяснится». Дейст­вительно, здесь, как и при чтении увлекательного романа, нетерпеливый читатель может заглянуть в конец книги, если не хватает терпения ждать развязки. А что должны были чувствовать ученые, которые сами ставили эти опы­ты? Им неоткуда было узнать окончательный ответ. Что­бы разрешить эту проблему, делались различные предпо­ложения. Эксперименты ставились один за другим, а труд­ности не исчезали. Результат опыта Майкельсона — Мор­ли окончательно запутал проблему. Теперь даже не знали, за что взяться. Опыт повторяли неоднократно, все увели­чивая точность измерений. Но опыты все с большей и большей точностью подтверждали, что скорость света от­носительно Земли одинакова по всем направлениям.

Обычно ученый открывает новые законы, основываясь на сложившихся идеях и представлениях. Но в один пре­красный день обнаруживается, что незыблемые до сих пор истины больше не годятся. Для объяснения новых явлений старые идеи оказываются непригодными, других же идей пока нет. Ученым некоторое время приходится, образно выражаясь, брести наощупь. Открытию нового мешает еще и то, что некоторые ученые, кто в большей, кто в меньшей степени, находятся в плену у старого обра­за мыслей. Чтобы выйти из тупика, надо смело отбросить старое и найти новое, каким бы непривычным и чуждым это новое поначалу ни казалось. Раньше или позже пери­од неведения кончится — смелому мыслителю удастся найти новую путеводную идею. Станут ясными причины всех встретившихся до тех пор трудностей, и перед нау­кой откроются новые более широкие перспективы.
После опыта Майкельсона — Морли в физике нача­лось именно такое «смутное» время. Результаты опытов, описанных в предыдущей главе, и других аналогичных им опытов пытались объяснить разными способами.
Например, голландский физик Г. А. Лоренц предполагал, что движущиеся в абсолютном пространстве тела сокращаются в направлении движения.
Выбирая подходящую величину сокращения, он дей­ствительно сумел согласовать свою теорию с результатом опыта Майкельсона — Морли. Несмотря на это, теорию Лоренца нельзя было считать решением проблемы по существу, так как сна не объясняла, в силу каких при­чин тела, движущиеся в абсолютном пространстве, дол­жны были сокращаться в направлении своего движения. Однако теория Лоренца содержала ценную идею, которую позднее смогла использовать теория относительности.
Более глубоко, чем Лоренц, понял проблему фран­цузский математик Анри Пуанкаре. Он догадался, что классический принцип относительности нужно заменить более общим принципом. Пуанкаре сформулировал обоб­щение, которое позднее стали называть специальным принципом относительности. Кроме того, Пуанкаре уда­лось вывести ряд фурмул теории относительности. Таким образом, уже в 1904 г. Пуанкаре был на грани открытия теории относительности, но переступить эту грань ему не удалось. Причина, по-видимому, заключалась в его фило­софских воззрениях. Пуанкаре считал, что одни и те же явления природы всегда можно описывать несколькими равноправными теориями. Однако он не оговаривал, что одна из этих теорий отражает природу, другие же являются искусственными построениями. Естественно, что подобные взгляды не способствовали созданию новой теории. Пуанкаре не придавал своим исследова­ниям   по   теории   относительности   особого   значения.

Он не понимал полностью физического содержания своих формул. Создателем новой теории? стал 26-летний эксперт Бернского патентного бюро Альберт Эйнштейн. Его статья «К электродинамике движущихся тел» появилась в 1905 г. Этот год стал годом рождения теории относительности. Что же сделал Эйнштейн?
Обнаружить абсолютную систему отсчета в опыте Майкельсона — Морли вопреки ожиданию не удалось. Эйнштейн нашел в себе смелость сказать, что, следова­тельно, соображения, порождавшие надежду отыскать абсолютную систему отсчета, были необоснованными. Законы природы должны быть такими, что они не дают никакой надежды для открытия абсолютной системы отсчета. Абсолютной системы отсчета в природе не су­ществует. Это означает, что все инерциальные системы по-прежнему остаются равноправными, ни одна из них не выделяется среди других. Эйнштейн сформулировал так называемый специальный принцип относительности: для описания явлений природы все инерциальные систе­мы равноправны. Другими словами, если закон природы имеет место в одной системе отсчета, то он справедлив и во всех других системах отсчета, движущихся относительно первой равномерно и прямолинейно.
Из опыта Майкельсона — Морли следовало, что ско­рость света относительно Земли по всем направлениям равна с. Так как явления, обусловленные неинерциальностью Земли как тела отсчета в опыте Майкельсона — Мор­ли незначительны, то можно сказать, что скорость света в связанной с Землей инерциальной системе незави­симо от направления равняется с. Эйнштейн предполо­жил, что этот результат является законом природы, кото­рый должен иметь место во всех инерциальных системах. Скорость света во всех инерциальных системах незави­симо от направления есть с — вот другой (наряду с прин­ципом относительности) краеугольный камень теории относительности. Легко заметить, что специальный прин­цип относительности представляет собой обобщение клас­сического принципа относительности. В последнем гово­рится только о механическом движении и его законах, в первом же — обо всех явлениях природы и их законах.
Гений Эйнштейна именно в том и проявился, что он, осно­вываясь на результатах опыта Майкельсона — Морли, рас­пространил сферу действия принципа относительности на все явления природы, тогда как раньше его считали спра­ведливым только в механике.
В специальном принципе относительности говорится об инерциальных системах, т. е. системах, которые дви­жутся друг относительно друга равномерно и прямоли­нейно. Но равномерное и прямолинейное движение пред­ставляет собой лишь определенный, частный вид движе­ния, поэтому этот принцип и носит название специаль­ного принципа относительности. В дальнейшем Эйнштейн обобщил принцип относительности, заменив равномерное и прямолинейное движение систем любым ускоренным движением. (Эти вопросы мы обсудим в следующей главе книги.)

в годы создания теории относительности