ИТОГ-КСЕ-ДО в PDF раздача 2015.pdf

жением материальные тела изменяют (искривляют) геометрию пространствавремени.

Ж. Динамические и статистические теории Динамическая теория – это теория, описывающая строго детерминиро-

ванное поведение отдельных объектов и позволяющая устанавливать однозначную связь их состояний. Динамические теории не учитывают множественные случайные взаимодействия между объектами.

Примеры динамических теорий:

•законы механики Ньютона, законы движения планет Кеплера;

•термодинамика;

•теория относительности.

Исторически первыми появились динамические теории. Лучшим примером динамической теории является механика Ньютона. Если применить закон механики к любой планете Солнечной системы и запустить планету с заданного места с заданной скоростью, то можно предсказать ее местоположение, скорость и ускорение в любой момент времени в будущем. Применив эти же законы к полету камня, брошенного с заданной скоростью, можно рассчитать траекторию движения камня, и она, согласно теории, может быть только такой, какой она была вычислена.

Из однозначного характера закономерностей в классической механике вытекает представление о жесткой предопределенности (причинности) событий в природе. Это представление иначе называют детерминизмом Лапласа (меха-

нический детерминизм).

а) любое событие однозначно определяется начальными условиями, которые задаются абсолютно точно;

б) в мире нет места случайности; в) все имеет свою причину и следствие (одной причине соответствует

одно следствие).

Таким образом, в механической картине мира считалось, что любое будущее событие можно точно предсказать, зная современное состояние Вселенной

ииспользуя законы механики.

Сувеличением числа тел точность динамических законов становится меньше, а для систем с большим числом частиц они оказываются непригодными, т.к. не учитывают фактор случайности.

Долгое время считалось, что никаких других законов, кроме динамических, не существует. Если же какие-то явления и процессы нельзя было описать существующими динамическими законами, то делался вывод о недостатке наших познавательных способностей.

Дальнейшее развитие естествознания показало, что большая часть происходящих в природе процессов не может быть описана динамическими теориями, а описывается теориями статистического типа.

37

Статистическая теория – это теория, описывающая поведение большого количества объектов и в отношении отдельного объекта позволяющая делать лишь вероятностные (приблизительные) выводы о его поведении.

Примеры статистических теорий:

•молекулярно-кинетическая теория газов;

•квантовая механика, другие квантовые теории;

•эволюционная теория Дарвина.

Статистические теории рассматривают влияние случайности на протекание всех процессов в природе.

Основные понятия статистических теорий:

•случайность (непредсказуемость)

•вероятность (числовая мера случайности)

•среднее значение величины

•флуктуация – случайное отклонение системы от среднего (наиболее вероятного состояния).

Современные статистические теории представления о связи причины и следствия связывают с понятиями вероятность и неопределенность.

Изучение теплового движения и открытие электромагнитного излучения привело к понимаю того, что невозможно однозначно определить начальные условия, кроме того, множество тел постоянно взаимодействуют и влияют друг на друга, что приводит к невозможности точного описания их поведения. Таким образом, стало понятно, что на протекание процессов влияет случайность и можно только с некоторой вероятностью прогнозировать поведение объектов, только статистические теории могут объяснить происходящее в природе.

Примеры неопределенности:

а) в биологии – распределение генов родителей при оплодотворении яйцеклетки подчиняется вероятностным законам. Невозможно предсказать, в каком конкретно месте хромосомы или молекулы ДНК возникнет мутация.

б) в психологии – очень трудно предсказать поведение одного человека. Мы можем лишь гадать о причинах того или иного поступка.

в) в кибернетике – многочисленные неполадки в компьютерах на космических станциях являются ярким примером неопределенности.

В народе бытует огромное количество указаний, связанных с неопределенностью: «Пойди туда – не знаю куда», «Цыплят по осени считают», «Не зная брода, не суйся в воду», «Не говори гоп, пока не перепрыгнешь», «В некотором царстве, в некотором государстве», «За тридевять земель, в тридесятом царстве», «Знал бы, где упасть, - соломки бы подстелил». Очевидно, что неопределенность оказывается более связана с реальной жизнью, чем определенность. Именно неопределенность, невозможность точно предсказать будущее, новизна, предвкушение и ожидание окрашивают мир в разноцветные краски.

38

М1 картина мира: основные концепции

мира законы динамического типа сочетаются с за-

. Законы динамического типа используются для допустимо пренебречь влиянием реально суще-

. Если же этого сделать нельзя, то применяют дают более глубокое, детальное и точное опи-

, что частицы неотделимы от создаваемых ими свой вклад в структуру частиц, определяя их связи частиц и полей можно видеть одно из

39

наиболее важных проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи.

Таким образом, по современным представлениям концепция дискретности должна рассматриваться совместно с концепцией непрерывности.

И. Концепции дальнодействия и близкодействия

Во времена И. Ньютона, т.е. в механической картине мира, возник вопрос: почему физические тела, обладающие массой, действуют друг на друга даже на больших расстояниях, через пустое пространство? Ответ на этот вопрос был заключен в принципе дальнодействия − взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, т.е. действия могут передаваться в пустом пространстве с бесконечно большой скоростью без материальных посредников.

Однако экспериментальные исследования электромагнитных явлений в XIX веке показали несоответствие концепции дальнодействия реальности. Кроме того, она находится в противоречии с принципом специальной теории относительности о том, что скорость передачи взаимодействий тел ограничена и не должна превышать скорость света в вакууме.

Было доказано, что взаимодействие электрически заряженных тел осуществляется не мгновенно, и перемещение одной заряженной частицы приводит к изменению сил, действующих на другие частицы, не в тот же момент, а лишь спустя конечное время. Каждая электрически заряженная частица создает электромагнитное поле, действующее на другие заряженные частицы, т. е. взаимодействие передается через «посредника» − электромагнитное поле. Скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света в пустоте − примерно 300000 км/с. Это и составляет сущность нового принципа близкодействия, который распространяется не только на электромагнитное, но и на другие виды взаимодействий.

Принцип близкодействия - взаимодействия между телами передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью.

40

МОДУЛЬ 1.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЧТЕНИЕ

Характер физических законов на пальцах - в поисках абсолюта

Артем Прохоров (http://sly2m.livejournal.com/)

Автор признает вольную трактовку некоторых физических явлений, и просит прощения за осознанное передергивание и жонглирование физическими терминами, как то «напряженный вакуум», «короче неопределенности Гейзенберга», и т.д.

Никто не знает почему, но окружающая реальность при всем своем многообразии и великолепии имеет какую–то внутреннюю логику, которой неукоснительно следует. И если люди смогут понять и формализировать эту логику, мы сможем предсказывать поведение Вселенной.

Поначалу люди описывали законы Природы в духе древнегреческих поэм – «на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, самим Зевсом–громовержцем благословленная...», но потом поняли, что пределом формализованной логики является математика, и постепенно перешли на сугубо формальную (в смысле формульную) запись физических принципов – F=ma, E=mc2 и так далее.

Одним из первых, кто подружил физику и математику, оказался Исаак Ньютон, отец всей современной науки. Его монументальная работа «Математические начала натуральной философии» считается первым истинно научным трудом, после которого появилась современная наука физика, какой мы ее знаем.

Заложив основы новой науки, Ньютон выстроил ее на железобетонном фундаменте – Вселенная есть часовой механизм, а законы физики лишь описывают конфигурацию ее шестеренок. Зная точную формулу можно рассчитать и абсолютно точно предсказать любой аспект, любой процесс, любое явление в природе.

Конечно, все прекрасно понимают, что мир вокруг далек от идеального. На любое тело одновременно действуют все известные и, что самое обидное, все неизвестные законы физики, причем все сразу. Нельзя сказать – я подкинул вверх яблоко и, зная закон гравитации Ньютона могу абсолютно точно рассчитать, где оно окажется через 18 секунд после броска. Ведь кроме силы гравитации Земли на яблоко действуют и другие силы, например, сила сопротивления воздуха, что сильно ухудшает точность расчетов. Также, если дело происходит днем, и яблоко ярко освещено лучами Солнца (кстати, тоже оказывающими давление света), эти лучи выбивают электроны из кожуры, наделяя яблоко положительным зарядом, отчего оно тут же начинает притягиваться (или отталкиваться) ко всем электрически заряженным предметам во Вселенной. И так далее…

Но ученые знают, что всеми этими ничтожными поправками можно или пренебречь, или же поставить опыт в таких условиях, где влияние посторонних факторов сведено к минимуму. Например, чтобы не мешал воздух, будемте подбрасывать яблоки в вакууме, чтобы не мешал солнечный свет – станемте проводить опыты в темноте. А чтобы электромагнитные силы не влияли, давайте подбрасывать не яблоки, а, скажем, нейтроны. Природа сложнее и умнее человека, но человек таки похитрее природы. Казалось бы, всегда можно найти какую–то уловку, чтобы обмануть природу, нивелировать все мешающие факторы, загнав тем самым природу в тупик и поставив перед фактом абсолютного закона (ага, размечта-

лись... но об этом позже.)

Главным препятствием на пути нахождения абсолютно простых законов всегда стояла внутренняя структура предмета, над которым ученые проводили свои бесчеловечные опыты. Если мы продолжаем подбрасывать яблоки, одно из них может внезапно сгнить прямо в процессе полета. Изменив свой химический состав, яблоко изменит и физические характеристики (например, плотность), что тоже может оказать влияние на результаты эксперимента.

41

Ученые догадались, чем более простыми по внутренней структуре и форме окажутся «подбрасываемые» предметы, тем более простыми будут факторы на них влияющие, а, значит, и законы можно будет формулировать в наиболее простом и лаконичном виде.

Так продолжилась, но уже вооруженная научным математическим формализмом гонка в поисках самого простого вещества, самой простой формы и самого простого (т.е. маленького) размера. Ведь чем ближе к истинно простой, прямо сказать элементарно простой, иначе говоря – элементарной частице, тем проще будет ее поведение, и элементарней и главное абсолютней окажутся законы, описывающие ее поведение! (ага, размечтались... – два, или размечтались возвращается!).

Триста лет после Ньютона ученые жили этой идеей, покуда не наступил двадцатый век, перевернувший все принципы элементарности с ног на голову.

Первым, кто приложил к этому руку, был всем известный мальчик, и звали этого мальчика... вы уже, наверное, догадались как.

Альберт Эйнштейн (а это был именно он) сказал – «все в мире относительно...». Ладно, ладно, не говорил он такого! Он заявил, что у каждого наблюдателя своя система отсчета, свой личный мирок со своим внутренним временем и пространством. Согласно выводам Эйнштейна в огороде получается бузина, а в Киеве, что характерно, дядька. Если учитывать, что огород движется мимо Киева и дядьки с равномерным ускорением.

Мировая наука споткнулась, да так, что поломала левую ногу и дальше двигалась уже прихрамывая. Эйнштейн ужаснулся собственным деяниям и тут же стал оправдываться – Нет, вы не подумайте ничего плохого! То, что теперь у каждого наблюдателя свой относительный мирок, не делает законы этого тесного мирка менее абсолютными! Если мы забудем про Киев и дядьку и сосредоточимся только лишь на огороде, в нем продолжат действовать все те же абсолютные и незыблемые законы мироздания. Они могут показаться не такими уж и абсолютными относительно Киева, но если оставаться в пределах огородного забора, яблоки с деревьев продолжат падать все так же неумолимо и абсолютно. Если ты уронишь одно яблоко, потом второе, и так далее – все они будут падать абсолютно одинаково, по одному и тому же закону, по одной и той же траектории. Если мы исключим все нелепые случайности вроде сопротивления воздуха и т.д., процесс падения сферического яблока в сферическом вакууме продолжит описываться сферическим и оттого абсолютно точным законом.

Однако нашлись люди, которые умудрились поломать науке и вторую ногу, навсегда лишив ее возможности твердо и уверенно ступать вперед. Ученым, добившим классическую стройную и понятную науку, оказался Нильс Бор, начавший с Эйнштейном непримиримую войну между «добром и более другим добром».

Характер физических законов на пальцах – от относительности к случайности

Спор двух ученых плавно вернув физику к корням натуральной философии. «Что есть реальность?» и «Существует ли Луна, когда на неё никто не смотрит?».

Пока не забыл, еще раз упомяну, что, конечно же, Бор тоже был не один, на его стороне выступили Планк, Гейзенберг, Борн, Дирак, Паули и много кто еще. Вот эти голубчики, физической наружности, практически все в одном месте. И сторонники, и противники, все собрались перед объективом (смотри фото Пятый Сольвеевский конгресс, Брюссель 1927

г.).

Именно они выдумали великую и ужасную квантовую механику, в которой нет ничего определенного, нет ничего абсолютного и все, по идее, возможно, если только осторожно.

Эйнштейн до конца своей жизни так и не смог поступиться принципами. Чувствуя личную ответственность за хромоту абсолютной классической науки, он в штыки встретил идеи того, что мир может оказаться совсем случайным.

42

М1. УЕ 1.4. Естественнонаучная картина мира: основные концепции

Вся квантовая механика (большой раздел физики) строится на нескольких довольно простых базовых принципах, как и вся остальная наука, впрочем. Краеугольный камень квантовой механики – принцип неопределенности Гейзенберга, утверждающий, что невозможно одновременно измерить сразу два свойства какой–либо частицы. Например, взаимоисключающими оказались координаты положения частицы и ее импульс (т.е. по сути – скорость). Или полная энергия частицы и длительность измерения этой энергии. Или, скажем,

спин частицы по разным координатным осям. (Запомните последнее предложение, даже если вы не поняли, о чем идет речь, оно нам еще пригодится!)

Из принципа неопределенности Гейзенберга прямо вытекает та самая идея, что повергла Эйнштейна в шок – любое событие в квантовом мире истинно случайно. От всей абсолютной классической физики остался работать лишь один «абсолютный» постулат – нет абсолютно никакой возможности предсказать результат любого конкретного эксперимента. Ни малюсенькой.

Только если повторять эксперимент снова и снова, большое количество раз – сто, двести, триста экспериментов подряд, начинают выявляться какие–то закономерности.

Приведу пример. Скажем у нас есть какая–то микроскопическая частица (например, электрон или фотон) и он летит из точки А в точку В. Летит по прямой (казалось бы) траектории, отчего в середине пути он должен оказаться в точке C, которая по логике должна бы находиться ровно посредине отрезка АВ. А теперь поставьте настоящий эксперимент. Это вполне в наших силах, мы можем взять один единственный электрон или фотон, пустить его по пути АВ и замерить, пролетал ли он через точку С. На кухне, конечно, подобный опыт не проведешь, но аппаратура для него совсем не суперсложная, такие опыты проводились еще в начале прошлого века, сейчас подобное доступно любому школьному учителю физики.

43

Так вот, если мы таки осуществим этот несложный эксперимент, электрона в точке С (посредине между А и В) мы не обнаружим! Или может быть обнаружим, как повезет. Скажу больше. В каждом конкретном опыте мы будем находить этот электрон в совершенно разных точках D, E, F и даже Z. То на миллиметр левее точки С, то на сантиметр правее. У электрона вообще нет четкой определенной траектории движения, в каждом новом опыте он летит по другому маршруту. Может так статься, что в итоге его обнаружат в галактике Андромеды!

Правда, следует заметить, что шанс электрону, летящему из точки А в точку B, залететь вдруг в галактику Андромеды весьма мал. Чудовищно, невообразимо, уничижительно мал. И если мы проведем 100 опытов, в 50-ти из них электрон таки обнаружится в точке С, точно посредине отрезка. А в 25-ти в точке D, в миллиметре от точки С. А в 10-ти в точке E, в двух мили–микро–метрах от точки С. Для обнаружения электрона в соседней галактике придется провести миллионы и миллиарды опытов. Миллиарды триллионов опытов. А может и не придется, шанс он всегда есть, вдруг прямо в первой сотне попадется?

Улавливаете суть? Если провести много опытов (в смысле один и тот же опыт много раз), квантовая механика все–таки подчиняется вполне строгим, и даже интуитивно немного понятным законам, только делает она это – статистически, т.е. грубо говоря, в среднем. Результат же каждого конкретного опыта угадать наперед совершенно невозможно.

И это не следствие несовершенства измерительных приборов или влияние каких–то неучитываемых нами факторов, вроде сопротивления воздуха и т.д. Это принцип устройства мира, так природа работает на уровне элементарных частиц.

Конечно, Эйнштейн был категорически против подобных идей. Мысль, что в основе законов мироздания лежит принцип абсолютной случайности («Бог играет в кости») был серьезным ударом по его самолюбию.

–Как узнать наперед, по какой же траектории полетит электрон в эксперименте? – думал Эйнштейн.

–По логике, нужно узнать все параметры движения, с которыми он вылетел из точки А,

итогда мы точно сможем предсказать, где он окажется через какое–то время. Но как можно одновременно знать все начальные параметры, например, скорость электрона и его точное положение в пространстве, если принцип неопределенности Гейзенберга это строго– настрого запрещает? Значит, этот принцип неверен, – решил Эйнштейн, – из-за него все последующие непредсказуемые случайности и происходят. И стал думать в этом направлении, стал копать под Гейзенберга.

Эйнштейн сказал: «Давайте проведем следующий эксперимент. Сначала мысленно, а потом и натурально. Пусть из точки А вылетела частица, которая где–то по пути развалилась на две другие» (так бывает, в физике элементарных частиц подобные вещи происходит постоянно. Правда не конкретно с электроном, но не суть). «Тогда мы сможем одновременно измерить у одной частицы ее координаты, а у другой – ее скорость. Ничто не помешает нам этого сделать, частицы–то разные, это у одной частицы нельзя единовременно произвести такое измерение, а у двух вполне можно. В этом случае мы узнаем, что хотели, про параметры изначальной развалившейся частицы, ведь закон сохранения импульса никто не отменял, он работает и в квантовой механике. Или, скажем, поступим так. До того, как частица развалилась на части, мы измерим ее скорость, а у первой из развалившихся узнаем ее координаты. Тогда опять–таки сложив два плюс два, мы точно сможем узнать абсолютно все начальные параметры второй развалившейся частицы, ничего непосредственно у нее не меряя и тем самым не внося никаких возмущений в поведение этой частицы своими измерительными приборами, а значит, сможем с феноменальной точностью предсказать – куда и как она полетит».

Нильс Бор в ответ подумал, подумал и говорит: – «Нет, Альбертушка. После того, как первоначальная частица развалилась на две части, эти части остались одной квантовой системой. Частицы стали квантово сцеплены друг с другом. Если мы измеряем какой–то параметр у одной частицы, мы точно так же опосредованно измеряем его и у другой». То есть

44

первая частица как бы сообщает второй: – «Меня тут только что измерили! Эти ученые узнали мою скорость! Умри, но не дай им измерить твою координату, иначе явка провалена и Гейзенбергу конец!».

Так и продолжали спорить. Но если в начале века, на заре зарождения квантовой механики, разговоры велись все больше в виде философствований и мысленных рассуждений, то к 20-м–30-м годам стали появляться результаты первых экспериментов, которые показали – частицы действительно «квантово запутаны». Поистине, первая частица всегда «знает», что происходит с ее запутанной сестрой, причем не только знает, но и ведет себя соответствующе. Когда у первой частицы меняются какие–то свойства, получается так, что они автоматически меняются и у второй.

В этом месте Эйнштейн вынужден был чуть успокоиться, с данными не поспоришь, но он перевел спор в несколько иную плоскость. На всякий случай еще раз напомню, Эйнштейну помогали физики Борис Подольский и Натан Розен, а весь мысленный эксперимент они в 1935-м году придумали и назвали своими фамилиями «парадокс Эйнштейна–Подольского– Розена» или ЭПР–парадокс.

ЭПР (Эйнштейн с Подольским и с Розеном) решили уйти от неопределенности координаты и скорости (их не так просто измерять, кстати), а сосредоточились на таком свойстве любой элементарной частицы (включая электрон или фотон) как спин. Помните, я говорил, что неопределенность спина точно так же подчиняется закону Гейзенберга, как и другие параметры квантовой системы? Сейчас я не хочу вдаваться в подробности, что такое спин, хотя в следующей части статьи мне придется это сделать более детально. Но покуда не будем забираться слишком глубоко, пока достаточно знать, что у любой частицы есть спин, и он бывает, грубо говоря, «вверх» или, так же грубо говоря – «вниз». «Вверх» и «вниз» это лишь слова, далее будет чуть более понятно, что они означают, сейчас же нам важно то, что в любой запутанной паре частиц спины всегда противоположны. Если одну из квантово спутанных частиц поймали, измерили ее спин, и он оказался, скажем, «вверх», значит к гадалке не ходи, у второй частицы из запутанной пары, где бы она в этот момент не находилась, он будет точно «вниз». Тут даже измерять не нужно, это получается просто по умолчанию.

Ивот Эйнштейн говорит Бору: «Смотри, ты говоришь, что в момент, когда мы поймали

иизмерили спин у первой частицы, она в этот самый момент измерения магическим образом сообщает об этом происшествии своей сестре, и та в эту же секунду, наплевав на преграды, расстояния меняет свой спин на такой, чтобы оказаться противоположным измеренному. Так?»

– Так, – отвечает Бор.

– Вот, представь, Нильс, была у нас с тобой коробка обуви (первоначальная частица), в которой лежали две кроссовки фирмы «Адидас», а то и вовсе кирзовые сапоги. И вот, коробка открылась (частица развалилась), правый сапог полетел направо, левый, соответственно, налево. Через какое–то время ты поймал правый сапог, убедился в том, что он правый и кричишь мне – смотри, Альберт, в эту секунду правый сапог «передает сообщение» левому о том, что он решил стать правым, и что левый должен стать левым. Но это же полная ерунда! Правый всегда был правым. А левый всегда был левым. И сначала, пока они лежали в коробке и позже, когда коробка развалилась. Нет никакой квантовой запутанности, нет никакой мгновенной передачи сообщений между сапогами. И значит, нет никакой неопределенности Гейзенберга. Все уже решено до нас. Частицы (сапоги) изначально были разными, одна со спином «вверх», другая со спином «вниз». Один правый, другой левый, два веселых сапога!

А Бор не соглашается: – По моей теории до момента примерки сапог находится в неопределенности, т.е. он сам еще не определился, правый он или левый. Момент истины настает в момент измерения, т.е. собственно примерки. Только в данную секунду сапог истинно случайным образом решает каким ему стать, правым или левым, и тут же сообщает о своем решении своей паре, которая до этого мгновения тоже была в непонятках. В мире сапогов и элементарных частиц не существует назначенных неизбежностей, нет заранее уго-

45

товленных ролей, будущее не определено, и у сапогов нет судьбы, кроме той, что они творят себе сами.

Еще раз напомним, в чем заключалась суть спора. Нильс Бор и сотоварищи говорят нам

– неопределенность есть истинное положение вещей в окружающем нас мире. У Вселенной

иее частей (частиц) вообще нет никаких определенных свойств до тех пор, как мы эту частицу не поймали и не измерили те самые свойства. А Луны не существует, покуда на нее никто не смотрит.

Эйнштейн же с друзьями твердят обратное – невозможно поступиться принципами! Оставьте нам хотя бы какой–то островок стабильности в океане бушующего хаоса случайностей! Пусть мы никогда одновременно не сможем узнать всех свойств какой–то частицы, но давайте признаем, что они у частицы все–таки есть! До измерения или после – частица обладает своими внутренними свойствами, то, что мы их не можем узнать, это наша, человеческая проблема.

Витоге, разгадка нашлась только после смерти обох ученых в в 1964-м году в простом

игениальном решении ирландского ученого Джона Белла (неравенства Белла), которое было экспериментально подтверждо еще 20 лет спустя. И таки Эйнштейн прав.

Специальная Теория Относительности

Рекомендую фильм Райтбурта «Что такое теория относительности?» http://www.youtube.com/watch?v=bWBr2E3Y3aY

Общая Теория Относительности на пальцах

Одной из жемчужин научной мысли в тиаре знаний человечества с которой мы вошли в 21-й век является Общая Теория Относительности (далее ОТО). Данная теория подтверждена бесчисленными опытами.

Как можно понять из названия Общей Теории Относительности, суть ее в том, что в

общем–то все в мире относительно. Шутка. Хотя и не очень.

Скорость света – это та величина, относительно которой относительны все остальные вещи в мире. Любые системы отсчета равноправны, куда бы они ни двигались, что бы они ни делали, даже крутились бы на месте, даже двигались бы с ускорением – все равно, всегда можно найти хитрый трюк, при помощи которого можно будет безболезненно переходить из одной системы отсчета в другую, практически ничего не теряя по пути.

Сделать такой вывод Эйнштейну помог постулат (напомню – логическое утверждение, принимаемое на веру без доказательств в силу своей очевидности) «о равенстве гравитации и ускорения».

Доказать сей постулат, или хотя бы мысленно его попробовать на вкус весьма просто. Пожалуйте в «лифт Эйнштейна».

Идея сего мысленного эксперимента в том, что если вас заперли в лифте без окон и дверей, то нет ни малейшего, совершенно ни единого способа узнать, в какой ситуации вы находитесь: или лифт продолжает стоять, как и стоял на уровне первого этажа, и на вас (и все остальное содержимое лифта) действует обычная сила притяжения, т.е. сила гравитации Земли, или же всю планету Земля убрали у вас из–под ног, а лифт стал подниматься вверх, с ускорением равным ускорению свободного падения g=9,8 м/с2.

Что бы вы ни делали, какие бы опыты ни ставили, какие бы измерения окружающих предметов и явлений ни производили – различить эти две ситуации невозможно, и в первом и во втором случае все процессы в лифте будут проходить совершенно одинаково.

Итого, в достаточно маленьком лифте можно считать, что гравитация и ускорение это одно и то же.

Эйнштейн решил выяснить как будет вести себя луч света в подобном лифте. А вот у этой мысли оказались очень далеко идущие последствия, о которых до 1907-го года никто всерьез не задумывался.

46