§ 2. Проблемы и постулаты
Проблема, с которой столкнулись ученые, изначально выглядела так: инвариантны ли уравнения Максвелла в различных инерциальных системах? Дело в том, что в сложившейся к началу ХХ в. практике такая инвариантность не наблюдалась. Известно, что вокруг проводника с электрическим током возникает магнитное поле, а под действием магнитного поля возникает электрический ток в проводнике. Однако одно и то же явление описывается в электромагнитной теории по-разному, в зависимости от того, какая система избирается как движущаяся. Эйнштейн описывает это так: «Если движется магнит, а проводник покоится, то вокруг магнита возникает электрическое поле, которое порождает ток в проводнике. Если же магнит покоится, а движется проводник, то никакого электрического поля вокруг магнита не возникает; зато в проводнике возникает электродвижущая сила, вызывающая точно такой же ток, как и в первом случае».
Летом 1905 г. Эйнштейн публикует небольшую работу «К электродинамике движущихся тел», формулируя свой исходный постулат следующим образом: «…Не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя…» Все физические процессы описываются как происходящие в системах, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно (инерциальных), при этом все эти системы рассматриваются как равноправные. Поезд движется относительно перрона или перрон относительно поезда – все описания движения остаются одинаковыми. Ни одна система не является привилегированной и ни один наблюдатель в системе не может определить, движется он «на самом деле» или неподвижен. Этот постулат получил наименование «принципа относительности» и, как мы видели, в основе своей восходит еще к Галилею. К нему примыкает второй постулат, на первый взгляд несовместимый с только что сформулированным: «Свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела». Оба постулата составили основу специальной теории относительности (СТО).