Это объяснение, как казалось, было весьма близко к истине, однако математик А. Пуанкаре обратил внимание на общий методологический недостаток всех объяснений такого рода. Дело в том, что все подобные объяснения являются, по сути, объяснениями ad hoc. Ни один эксперимент не мог обнаружить присутствие эфира или измерить скорость относительно него (абсолютную скорость), однако ученые не оставляли попыток объяснить такого рода неудачи различными причинами. Пуанкаре выдвинул смелое предположение: природа, судя по всему, «прячет» эфир от нашего знания, как будто бы не давая нам ни единого шанса его обнаружить ни в каком из возможных опытов. Но если он никак не фиксируется в опыте, то, значит, он и не влияет ни на один опыт. И если он не обнаруживается ни в одном опыте, то не проще ли предположить, что никакого эфира нет…
§ 4. Что такое одновременность?
Вернемся к примеру (1). Мы наблюдаем, как в направлении движения локомотива из прожектора вылетает квант света (фотон) с начальной скоростью, равной скорости света в вакууме – с. Вопрос: чему равна скорость фотона относительно полотна (внешнего наблюдателя)? Любой человек, знакомый с законом сложения и вычитания скоростей сразу даст ответ: (с + V)! Математически здесь все правильно – если мы изобразим описанные выше процессы схематически, то все наши операции сведутся к сложению векторов, что доступно любому школьнику. Однако с точки зрения физических процессов это представляет собой серьезную проблему, ибо здесь нарушается требование Максвелла о постоянстве скорости света.
Для исследования физических явлений необходимы не математические схемы, а эксперимент. Как ответить на вопрос, чему равна скорость света относительно полотна в случае, если свет выпущен из движущегося локомотива? Измерить ее. Для простоты предположим, что у всех наших наблюдателей нет никаких измерительных инструментов или эталонов для сравнения, кроме очень точных часов. Правда, непосредственно внешний наблюдатель фиксирует лишь время прохождения света относительно полотна (и себя самого) от одной точки до другой. Поэтому сравним скорость кванта света, выпущенного с крыши локомотива, со скоростью света, выпущенного из неподвижного относительно полотна источника, путем сравнения времен, необходимых световым лучам для прохождения некоторого расстояния. Представим, что у края железнодорожного полотна установлен прожектор, светящий в том же самом направлении, что и прожектор на крыше локомотива. При прохождении локомотива мимо прожектора в момент включения фонаря на крыше локомотива стационарный прожектор также включается. Два луча, синхронно выпущенные из двух прожекторов, движутся в направлении, например, семафора, находящегося на заданном расстоянии, и достигают его… одновременно относительно неподвижного наблюдателя. Скорость двух потоков света, таким образом, будет одинаковой относительно внешнего наблюдателя. Представим двух бегунов, одновременно стартующих и одновременно приходящих к финишу. Мы сделаем вывод о том, что они бежали с одной и той же скоростью. То же и в нашем примере: скорость первого потока света одинакова со скоростью второго потока, а эффект сложения скоростей для случая с локомотивом в эксперименте не проявляется.