CCF20090701036

70 E. Cassirer - O teorii względności Einsteina

Bezwładność materii wydaje się zatem być całkowicie zastąpiona przez bezwładność energii; elektron - a tym samym materialny atom jako układ elektronów - nie posiada żadnej masy materialnej, a tylko „elektromagnetyczną”. To, co wcześniej uważano za właściwą podstawową własność materii, za jej substancjalne jądro, zostało przekształcone w równania pola elektromagnetycznego. Teoria względności idzie dalej w tym samym kierunku; ale pokazuje i potwierdza w nim także swój szczególny odcień i charakter. Ujawnia się on przede wszystkim w sposobie, w jaki dochodzi ona do jednego ze swych podstawowych twierdzeń: w ustanowieniu równoważności zjawiska bezwładności i grawitacji. Początkowo polega to jedynie na obliczeniach, rozpatrywaniu jednego i tego samego kompleksu zjawisk w różnych układach odniesienia. Możemy, jak się okazuje, w zależności od wybranego stanowiska, traktować jedno i to samo zjawisko raz jako ruch czysto bezwładnościowy, raz jako ruch wywołany polem grawitacyjnym. Pokazana tutaj równoważność s ąd u, uzasadnia dla Einsteina twierdzenie o fizykalnej identyczności zjawiska bezwładności i grawitacji. Jeżeli określone ruchy przyspieszone wchodzą w zakres pola widzenia obserwatora, może on zinterpretować je albo uznając za skutki oddziaływania pola grawitacyjnego, albo za skutki określonego przyspieszenia układu odniesienia, z którego dokonywane są pomiary. Oba podejścia dają dokładnie ten sam opis faktów i mogą być zatem stosowane zamiennie. Możemy - jak wyraził to Einstein - wytworzyć pole grawitacyjne przez zwykłą zmianę układu współrzędnych (17, s. 10; por. 18, s. 45 i nast.). Wynika z tego jednak, że aby otrzymać ogólną teorię grawitacji nie musimy robić nic więcej, jak tylko przyjąć taką zmianę układu odniesienia i poprzez obliczenia ustalić jej konsekwencje. Wystarczy, że czysto idealnie umieścimy samych siebie na innym stanowisku, aby móc z tej zmiany wyprowadzić określone fizykalne skutki. To, czego wcześniej dokonano w Newtonowskiej teorii grawitacji dzięki dynamice sił, w teorii Einsteina uczyniono dzięki czystej kinematyce, to znaczy dzięki rozważeniu różnych systemów odniesienia poruszających się względem siebie.

Podkreślając ten idealny moment teorii grawitacji Einsteina, nie można naturalnie zapominać o założeniu empirycznym, na którym ona spoczywa. To, że możemy przekształcać w myśli, jedynie poprzez wprowadzenie nowego układu odniesienia, pole bezwładności na pole grawitacyjne, i pole grawitacyjne o specjalnej budowie na pole bezwładności, polega na empirycznej równości bezwładnej i ciężkiej masy ciała - co zostało nadzwyczaj dokładnie ustalone dzięki badaniom Eotvosa, na które powo-luje się Einstein. Jedynie fakt, że ciężar udziela wszystkim ciałom znajdującym się w tym samym miejscu pola grawitacyjnego, takiej samej wartości przyspieszenia i że zatem dla każdego określonego ciała jest to jedna i ta sama stała, to znaczy masa, która określa swe oddziaływanie inercyjne i grawitacyjne, umożliwia tę transpozycję jednego na drugie, od której wychodzi teoria Einsteina¹. Z ogólnie metodycznego punktu widzenia jest jednak interesujące i ważne, że ten właśnie podstawowy fakt został zupełnie inaczej zinterpretowany niż w mechanice Newtonowskiej. Einstein zarzucał tej drugiej, że co prawda rejestrowała fenomen równoważności masy grawitacyjnej i bezwładnej, lecz go nie interpretowała (IB, s. 44). To, co przez Newtona zostało uznane i ustalone jako fakt, teraz zostało zrozumiane i ocenione na podstawie zasad. Także, gdy idzie o ten szczególny problem, da się prześledzić, w jaki sposób stopniowo pytanie o „istotę” materii i siły ciążenia zostaje wypierane przez pytanie sformułowane z punktu widzenia teorii poznania, które znajduje „istotę” określonych procesów fizycznych wyrażoną jedynie w czystych ilościowych relacjach i stałych liczbowych. Newton nigdy nie zaniechał odrzucania pytania o istotę, na które co rusz na nowo natrafiał, a zdanie, że fizyk ma jedynie „opisywać zjawiska” po raz pierwszy sformułowano w jego szkole i stanowi ono wyraz jego metody ². Z drugiej strony nie był jednak zdolny do tego, by uciec od tego pytania, że wyraźnie podkreślał, iż powszechne przyciąganie nie zasadza się w istocie samego ciała, lecz że dołączyło się do niego jako coś nowego i obcego. Ciężar jest, jak podkreśla, co prawda powszechną, ale nie istotną własnością materii (59, t. III, s. 4). Z punktu widzenia fizyka, który ma do czynienia jedynie z prawami zjawisk, a zatem z powszechnością zasad, którym są one podporządkowane, znaczenie tego rozróżnienia pomiędzy powszechnością i istotnością, nie zostało tutaj wyjaśnione. Tu tkwi trudność, która zdaje się wciąż jest widoczna w nużących sporach fizyków i filozofów na temat faktyczności i możliwości sił działających z dystansu. Kan t, w swych Metaphysischen Anfangsgrunden der Naturwissenschąft, zarzuca Newtonowi, że bez założenia, iż wszelka materia jedynie mocą swych istotnych własności wywiera oddziaływanie zwane ciążeniem, twierdzenie o proporcjonalności powszechnego przyciągania ciał do ich masy bezwładnej, pozostawałoby faktem zupełnie przy-

Więcej na ten temat zob. Freundlich (24), s. 28 i 60 i nast. oraz Schlick (79) s. 27 i nast,; por. Einstein (18), s. 45 i nast.

Keill, Introductio ad veram Physicam (1702), (36); por. 7, II, 404 i nast.