Специальная теория относительности (СТО) в том виде, как она была разработана Эйнштейном, вытекает из двух постулатов: 1) принципа относительности, утверждающего, что физические процессы, происходящие в замкнутой системе, не испытывают воздействия неускоренного движения системы в целом, и 2) принцип независимости скорости света от движения его источника. Первый постулат был принят в классической механике задолго до Эйнштейна и, возможно, наилучшим образом иллюстрируется сравнением физических явлений, таких, как падающие объекты в двух различных инерциальных системах (системах, в рамках которых тела, не испытывающие воздействия внешних сил, двигаются прямолинейно и с постоянной скоростью). Если данная инерциальная система движется с постоянной скоростью и прямолинейно относительно другой фиксированной системы, то законы механики должны иметь одинаковую форму в обеих системах. Обыденной иллюстрацией этого отношения является тот факт, что для наблюдателя в поезде, движущемся с постоянной скоростью, падающий объект описывает траекторию, идентичную той, которую он бы увидел, если бы вместе с падающим объектом оказался на земле. Для неподвижного наблюдателя вне поезда падающий в поезде объект описывает, однако, параболу. В этом случае был совершен переход от одной системы отсчета к другой и, в соответствии с классической механикой, преобразования Галилея предоставили бы средства построения уравнения для параболы, исходя из данных, полученных в движущемся вагоне[880].
В развитии СТО Эйнштейн расширил принцип относительности применительно как к механическим, так и к электромагнитным явлениям. Это расширение обусловило необходимость выведения новых преобразований, ибо преобразования Галилея не дают объяснения постоянству скорости света во всех инерциальных системах, — это постоянство было продемонстрировано еще до работы Эйнштейна в известном эксперименте Майкельсона и Морли. Для сохранения принципа постоянства скорости света в различных инерциальных системах и для утверждения существования эквивалентных систем отсчета Эйнштейн усовершенствовал правила трансформации от одной системы к другой. Новые соотношения, известные как преобразования Лоренца, завершили это приспособление тем, что часы в различных инерциальных системах идут с различной скоростью и что пространственное расстояние между точками варьируется в различных системах отсчета[881].
До конца второй мировой войны профессиональные физики в Советском Союзе были в основном равнодушны к диалектическому материализму, несмотря на то внимание, которое Ленин посвятил физике в своем «Материализме и эмпириокритицизме». На самом деле имел место спор о релятивистской физике среди советских философов в 20—30-х годах[882]. В те годы релятивистская физика была объектом дискуссий и отдельных полемик среди широко образованной публики во всем мире. С. Ю. Семковский был первым советским марксистским автором, предпринявшим тщательный анализ релятивистской физики. Он утверждал в 1926 г., что новая физика Эйнштейна не только не противоречит диалектическому материализму, но блестяще подтверждает его[883]. Семковский подчеркивал, что, согласно теории относительности, пространство и время являются не продуктами «чистого разума», а «формами существования материи»[884]. Давид Жоравски, американский специалист по истории России, даже заметил, что, «говоря об активной оппозиции новой физике, можно даже засвидетельствовать, что ее было меньше в сообществе советских физиков, чем где-либо еще»[885].
Перед второй мировой войной советские физики полностью сознавали противоречивость отношения между естествознанием и философией, которая проистекала из широкого принятия воззрений Эрнста Маха и Анри Пуанкаре, и они знали, что эти новые концептуальные подходы были важными для развития Эйнштейном его теории относительности. Те советские физики, которые знали о ленинской критике Маха, могли испытывать необходимость сдерживаться при обсуждении философских оснований теории относительности, но их успокаивало то тщательное различение, которое Ленин проводил между естествознанием и философскими интерпретациями естествознания. В университетских лекциях, монографиях и учебниках предвоенных лет можно найти многие доказательства того, что русские физики и математики воспринимали те же самые научные и философские течения, что и естествоиспытатели во всех странах.
Примеры типично интернациональных настроений советских физиков могут быть найдены в университетских лекциях известного физика Л. И. Мандельштама (1879–1944), который с 1932 по 1944 г. преподавал теоретическую физику в МГУ и который оказал сильное влияние на целое поколение советских физиков. Среди его студентов были Г. С. Ландсберг и И. Е. Тамм. Мандельштам, получивший образование в Новороссийском и Страсбургском университетах, глубоко интересовался западной философской мыслью, которая его сильно привлекала, начиная от Маха и кончая представителями Венского кружка и логического позитивизма. Мандельштам учил своих студентов, что имеет место существенное различие между логической структурой научной теории и эмпирическими фактами, к которым она относится, и он был уверен, что связи между ними были созданы на основе определений, которые сами по себе не были ни истинными, ни ложными, а просто удобными или неудобными. Этот подход, являвшийся одним из краеугольных камней логического эмпиризма в философии науки, был явным в мандельштамовских обсуждениях метрики пространства и времени. Он отмечал, что «физик должен иметь „рецепт“, как находить длину. Он должен такой рецепт указать, он его не узнает, а определяет»[886]. Время, по мнению Мандельштама, также определяется в отношении к некоторому виду периодического физического явления, такого, как вращение Земли или движение стрелок хронометра; это условие тоже является просто определением без абсолютного содержания. «Возьмем для простоты определение времени хронометром. Таким образом, время, то есть то, что я подставляю в формулы Ньютона вместо t, есть то, что показывает стрелка моих часов». Без подобных определений, согласно Мандельштаму, такие уравнения, как уравнения Ньютона и Максвелла, выражают лишь математические отношения и прямо не соотносятся с физическим опытом.
Представления Мандельштама хорошо знакомы физикам и философам естествознания. Они не публиковались при его жизни, хотя были известны его студентам и коллегам. Выход в свет в 1950 г. пятого тома его трудов, где они нашли отражение, вызвал самую настоящую сенсацию среди философов естествознания в Советском Союзе (см. с. 355). Случай с Л. И. Мандельштамом служит одним из доказательств того, что физики в Советском Союзе были знакомы (пусть не совсем полно) с основными течениями довоенной интерпретации философских оснований теории относительности. Действительно, было совершенно невозможно не знать о том, что отказ от кантианских концепций пространства и времени был необходим для развития теории относительности.
В учебнике физики 1948 г., утвержденном Министерством высшего образования для использования в вузах, следующие суждения не оставляли сомнений в уверенности авторов в условности пространственной и временной конгруэнтности. Здесь явно утверждались такие положения, которые позднее критиковались многими советскими философами естествознания и некоторыми крупными учеными (например, А. Д. Александров): «Эйнштейн указал, что одновременность пространственно разделенных событий — это вопрос определения: необходимо просто условиться, какие удаленные события по определению будут считаться одновременными, подобно тому как мы условливаемся понимать под длиной число, показывающее, сколько раз определенный жесткий стержень (эталон длины) укладывается между двумя заданными точками… Можно давать другие определения длины и промежутка времени, основанные на других эталонах и способах употребления этих эталонов…»[887].
