Комментарий

    Вопросы, по которым шла дискуссия, не утратили своей важности, более того, сегодня обращение к ним не только открывает возможность оценить пройденный путь, но возвращает к некоторым фундаментальным вопросам построения электродинамики движущихся тел.

    Принципиальная позиция В. Ритца заявлена им в первой из названных статей. Обращаясь к теории излучения чёрного тела Джинса и Лоренца, В. Ритц показывает, что трудности этой теории обнаруживаются через многозначность решения основных уравнений лоренцевской теории. В частности, в таком решении появляются формулы, соответствующе как расходящимся, так сходящимся волнам. Последняя формула должна соответствовать непрерывному поглощению энергии из эфира в некоторой точке пространства, что является физически невозможным (возможно, именно такое решение вдохновляло Н. Тесла на поиск практического способа концентрации энергии эфира в заданной точке пространства?). Главное же соображение Ритца заключается в том, что неопределённость общего решения, заставляющая вводить произвольные ограничительные допущения, вытекает из оснований электродинамики Максвелла, т.е. из уравнений поля в частных производных. Избежать возникающих затруднений и достигнуть описания, адекватного физическим процессам и условию необратимости, можно как утверждает В. Ритц, использованием электродинамической теории, вводящей запаздывающие силы (запаздывающие потенциалы). В завершение статьи В. Ритц, ещё раз указывает на электродинамику Максвелла (уравнения поля в частных производных) как главную причину трудностей. Именно она порождает представление об эфире, раз за разом прогоняемое опытом. Уравнения в частных производных по мнению В. Ритца, являются не более как промежуточной математической конструкцией, на основе которой нельзя получить представление о реальных физических процессах: “Для нас при этих условиях расплывается в ничто (zerrinnt uns aber in Nichts) важнейшее основание максвелловского описания процессов посредством дифференциальных уравнений в частных производных, которые не обрели физического смысла, но приобрели значение промежуточной математической конструкции, которая сверх того неудовлетворительна для самой себя. Вера в её безусловную достоверность не находит подтверждения тем более, что как удаётся показать, её всестороннее экспериментальное обоснование с названных сторон полностью отсутствует”.

    Возражения В. Ритца можно пояснить также следующими соображениями. Принято считать, что специальная теория относительности изгнала эфир из электродинамики. Однако это утверждение выглядит сомнительным вот по какой причине. Фундаментальным физическим объектом в теории Максвелла является поле. Между тем, указанное понятие имеет в значительной степени математическую природу. В частности, при описании взаимодействия (например, статического взаимодействия зарядов) можно вывести формулу для значения силы, действующей на пробный заряд в любой точке пространства (системы координат), в котором размещены заряды. Это уравнение силы, включающее координаты, легко переходит в уравнение поля. Оказывается, что математический приём легко офизичить (онтологизировать) введением нового объекта, описание которого предстаёт как описание состояния некоей среды (эфира) носителя поля. Отказ от эфира ничего не изменяет в сущности этой физической модели, которой, как известно, руководствовался Г.А. Лоренц. Пусть нет эфира, всё равно остаётся некая среда (поле), общая для обеих инерциальных систем отсчёта (движущейся и покоящейся). Состояние этой среды описывается один раз в покоящейся, другой раз – в движущейся системе координат, и преобразование Лоренца обеспечивает инвариантность таких описаний (уравнений поля). Такая модель неустранима в теории Максвелла, ибо представление о ней лежит в основании вывода его основных уравнений. Это обстоятельство, как уже было показано, означает, что теория относительности построена для ситуации, не удовлетворяющей физическому смыслу принципа относительности, в связи с чем преобразование Г.А. Лоренца может рассматривать только как формальный приём, возникающий в пределах формальной (феноменологической) электродинамики Максвелла. На это обращал внимание В. Ритц в известной лекции, прочитанной по случаю избрания на должность доцента Гёттингенского университета. Необходимость возврата к классическим представлениям отмечена им также и в статье “Об основаниях электродинамики и теории излучения чёрного тела”. Здесь он указывает, как уже отмечено, что в рамках искусственной максвелловской конструкции поля, оперирующей уравнения в частных производных, возникают трудности, преодоление которых требует дополнительных столь же искусственных гипотез. Кстати, в кинематике специальной теории относительности, обеспечивающей инвариантность названных уравнений, противоречие при интерпретации парадокса часов удаётся устранить исключительно за счёт произвольного дополнительного условия. Именно, запрещается помещать в “движущейся” системе совокупность синхронно идущих часов. Такой привилегией пользуется только “покоящаяся” система, и при сопоставлении движущейся и покоящейся систем допускается сравнивать только единственные часы (а не систему часов) движущейся системы с покоящейся системой часов покоящейся координатной системы отсчёта. Ритц предлагает физическую модель процессов, включающую гипотезу эмиссии и запаздывающих потенциалов. Промежуточная конструкция устраняется, электродинамическая теория (математически более сложная) предстает как описание взаимодействия зарядов и токов.

    Атака на уравнения в частных производных подрывала фундамент специальной теории относительности, которая ещё только-только восходила на горизонт физических представлений. Преобразования Лоренца были выведены для этих уравнения и оправдывали себя только в этих границах. Неудивительно, что А. Эйнштейн не оставил без внимания статью Ритца. А. Эйнштейн защищает применимость уравнений в частных производных, оставляя в стороне ряд принципиальных вопросов, поставленных В. Ритцем. Возражая, А. Эйнштейн даёт свою интерпретацию решений основного уравнения теории излучения, основанную на электродинамике Максвелла. Разные варианты решения Эйнштейн представил как следствие разных способов вычисления, производимого в одном случае по предшествующему, в другом – по последующему времени. Это равносильно использованию как запаздывающих, так и опережающих потенциалов (последнее физически невозможно, хотя формально допустимо при использовании обратимых уравнений в частных производных). В. Ритц возразил резко и аргументировано, показав, что речь идёт не о разных способах вычислений, но о принципиально разных физических процессах.

    На вторую статью В. Ритца А. Эйнштейн не стал отвечать. Вместо этого появилась совместная статья В. Ритца и А. Эйнштейна, в которой указание на различие позиций ограничивается рассмотрением электромагнитного процесса в конечном объёме, для которого могут использоваться формулы сходящегося и расходящегося излучения. Фиксировано, что А. Эйнштейн считает возможным ограничиться этим случаем, в то время как В. Ритц придерживается иного мнения. Всей сложности проблемы выбора между электродинамикой Максвелла и теорий запаздывающих потенциалов эта совместная статья не отразила. Мы не знаем, кем и как была организована эта статья, возможно, как предполагает Фритциус, она организована редакцией “Физического журнала”. Характерная деталь совместной публикации: в подстрочной ссылке совместной статьи указана первая публикация Ритца и ответ Эйнштейна. Вторая публикация В. Ритца (ответ на возражения Эйнштейна) не была упомянута. Как известно, через три месяца В. Ритц умер, в общем-то скоропостижно от обострения легочного заболевания. Дискуссия была забыта, в канонической истории становления и утверждения специальной теории относительности она вообще не упоминается. О дискуссии ничего не сказано даже в предисловии к собранию сочинений В. Ритца (1911), в котором из этой дискуссии опубликованы две его собственные статьи и статья, совместная с А. Эйнштейном.

    О некоторых исторических обстоятельствах этой дискуссии. В 1908-1909 гг. В. Ритц предстаёт как восходящая звезда физической науки, он уже поработал под руководством Г.А. Лоренца и заслужил благосклонное отношение к себе Э. Коттона, А. Пуанкаре, В. Фогта, К. Рунге, К. Гильберта, Г. Минковского. В 1908 году В. Ритц перебрался в Гёттинген, где в марте 1909 года был избран доцентом Гёттингенского университета. А. Эйнштейн в это время был ещё мало известной научной фигурой. На период дискуссии приходится его переход из патентного бюро в Берне на преподавательскую работу в цюрихский университет. В зимний семестр 1908-1909 гг. он читал лекции в бернском университете в качестве приват-доцента и вёл переговоры о своём избрании на должность профессора Цюрихского университета. Это избрание состоялось в мае 1909 года.

    Забвению дискуссии, в центре которой стоял вопрос об основаниях построения электродинамики, способствовало довольно быстрое утверждение релятивистской электродинамики. В этой связи можно отметить ещё одно историческое обстоятельство. Дискуссия по основаниям специальной теории относительности велась в журналах второго и третьего эшелона. Ведущий академический журнал “Анналы физики” был выведен из этого процесса М. Планком и его помощником В. Вином. До 1906 года журналом руководил П. Друде, бывший в то время также деканом физфака берлинского университета. После неожиданной и трагической смерти П. Друде (суицид), журнал возглавили М. Планк (редактор) и В. Вин (зам. редактора). Как отмечает канадский историк науки Л. Пайнсон, М. Планк был суровым стражем у ворот журнала, поставившим своей целью утверждение теории относительности. Любая дискуссия и любые критические статьи отклонялись журналом под разными предлогами. Эта позиция препятствовала широкому и глубокому обсуждению альтернативного пути построения электродинамики, который мог оказаться более сложным в математическом плане, но продолжающим классическую традицию и, возможно, более плодотворным в плане физических идей.

В. Чешев